CN103614508A - 一种转炉冶炼高钛铁水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉冶炼高钛铁水的方法，主要针对转炉冶炼Ti质量百分含量为0.30~0.50%的高钛铁水。通过采用双渣工艺，转炉冶炼前期炉渣二元碱度为0.8~1.2，TFe质量分数15-25%，熔池温度为1370-1420℃，倒渣量达到50%~60%，从而最大程度减少铁水中Ti被氧化进入炉渣导致炉渣熔点升高的问题；脱碳阶段按照常规的转炉冶炼进行操作。采用该生产工艺有利于降低冶炼前期炉渣熔点，控制良好的炉渣流动性，保证总脱磷率达到85%以上，同时避免喷溅。

Description

一种转炉冶炼高钛铁水的方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢技术领域，具体涉及采用双渣工艺、通过优化炉渣组成和供氧参数提高总脱磷率的方法。

背景技术

为缓解日益紧张的矿产资源，扩大含铁料的使用，部分钢企配加含V、Ti磁铁矿石进行冶炼，成本低的同时，也带来铁水中Ti含量偏高的问题。由于Ti与O的结合能力强于Si、Mn、P等元素，转炉冶炼前期铁水中的Ti被氧化，进入炉渣，导致炉渣中TiO₂含量高，大大提高了炉渣的熔化性温度，使得炉渣变的非常粘稠，流动性差，不利于紧接着的脱磷。如果采用常规的双渣法脱磷工艺控制冶炼前期炉渣二元碱度R≥1.5，半钢温度控制在1350-1400℃，含TiO₂炉渣不能熔化，严重的影响倒渣量，同时造成转炉冶炼后期脱磷任务无法实现。

目前主要研究了高TiO₂炉渣对高炉冶炼的影响或半钢铁水的冶炼，未发现在转炉内直接冶炼高钛铁水脱磷生产工艺的介绍。攀钢、承钢等冶炼钒钛磁铁矿的钢企均采用两个转炉的“双联”操作冶炼高钛铁水，即：配备单独提钒转炉，为保证后期提钒操作，提钒转炉内不加石灰造渣，炉渣碱度低，而且提钒结束后，采用留渣出钢，所以半钢出钢时高TiO₂渣进入钢水中的量少，对后期脱碳转炉冶炼影响小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用单个氧气顶吹转炉直接冶炼高钛铁水脱磷的工艺，该工艺通过合理控制冶炉渣碱度、供氧吹炼时间、倒渣量等条件，实现高钛铁水转炉脱磷率达到85%以上，减少冶炼前期炉渣不起泡、渣钢不分的现象。

本发明所采用的技术方案是：针对钛质量百分含量为0.30~0.50%的铁水，在单个氧气顶吹转炉内采用双渣工艺进行冶炼，转炉冶炼工艺路线为：加入废钢、铁水—转炉吹炼脱Ti—倒渣—转炉吹炼脱磷脱碳—转炉出钢，其中脱Ti阶段向转炉中加入石灰、轻烧白云石及矿石的混合物造渣，控制炉渣二元碱度R为0.8~1.2，炉渣中TFe质量百分含量为15~25%；控制脱Ti阶段渣量，使得铁水中TiO₂质量百分含量为8%-15%。

转炉为了脱磷，必须采用高碱度炉渣，然而转炉吹炼高Ti铁水时，会导致炉渣中产生TiO₂，在高碱度脱磷炉渣中，TiO₂可显著提高渣系的熔点，破坏炉渣的流动性。为了提高高碱度含TiO₂炉渣的流动性，只能提高熔池温度，而这又与脱磷反应热力学所需低温不符。所以，如果利用高Ti铁水进行转炉冶炼，为了保证脱磷的效果，就必须在转炉吹炼的前期，快速除掉对炉渣流动性影响巨大的TiO₂。

在转炉冶炼前期，Ti、Si、Mn元素依次与氧气发生反应，进入炉渣中，由于Si的氧化致使炉渣中SiO₂迅速增加，配合加入少量的石灰、轻烧白云石，可获得较低碱度的炉渣，二元碱度R=0.8~1.2，此时铁水中的Ti绝大部分进入炉渣中，低碱度时炉渣中TiO₂含量对炉渣熔点影响较小，有条件获得流动性好的炉渣，可在此时采用双渣工艺，倒掉前期高TiO₂含量炉渣，再重新配备高碱度的常规转炉脱磷炉渣进行后续的脱磷、脱碳操作，就可以降低转炉中后期高碱度炉渣中的TiO₂含量，从而保证转炉的脱磷效果。

因此，本发明冶炼过程中按照如下步骤和参数进行控制：

（1）    加入废钢、铁水后，根据铁水中各元素的热力学规律，Ti、Si首先被氧化，脱Ti、Si阶段向转炉中加入石灰、轻烧白云石、矿石造渣，控制炉渣二元碱度R为0.8~1.2，炉渣中TFe质量分数为15~25%，同时控制渣量，使得TiO₂质量百分含量达到8%-15%；

根据CaO-SiO₂-TiO₂三元系相图，在炉渣碱度R为0.8~1.2范围内存在熔点低于1400℃的区域。实际生产过程中，经过反复多次的实践发现，如果提高炉渣TFe质量分数至15-25%，当炉渣碱度R≤1.5，TiO₂质量分数≤15%时，TiO₂含量增加对熔点影响不大，另外随着TiO₂含量的增加，炉渣表面张力减小，有利于炉渣的泡沫化和渣钢分离。所以，为了在转炉进入脱磷过程之前，尽量多的去除炉渣中的TiO₂，可以有意按照上述步骤控制渣量和炉渣组成，从而将高TiO₂炉渣倒出。

（2）    脱Ti吹炼时间控制为3-4min，吹炼结束温度控制为1370~1420℃；

吹炼3-4分钟后，此时基本上完成了Ti的全部氧化和大部分Si元素的氧化，是控制炉渣碱度和去除TiO₂的必要时间。对温度的控制主要是为了确保炉渣的流动性和避免转炉反应进入脱碳阶段。

（3）    倒脱Ti渣，倒渣量达到总渣量的50%~60%，之后进行脱磷脱碳操作；

只有充分的倒出富含TiO₂的炉渣，才能保证后续的脱磷炉渣中TiO₂含量低，从而有利于脱磷操作。本发明的实际操作过程中，前期的主要任务是脱Ti，所以渣量并不大，倒出1/2之后，接着制造脱磷炉渣，此环节脱磷炉渣渣量较大，与常规转炉脱磷操作中的渣量一致，相当于脱Ti炉渣在脱磷阶段被充分稀释，炉渣中TiO₂的质量分数在4%以下，此时炉渣温度高，渣中的TiO₂对炉渣的流动性和脱磷效果未见不利影响。

此外，脱磷脱碳过程向转炉中加入石灰、轻烧白云石、矿石造渣，为了获得较好的低温脱磷条件，提高含TiO₂炉渣流动性，碱度不宜控制太高，炉渣二元碱度按3~4控制。

整个转炉冶炼过程中，控制顶吹供氧强度为2.8-3.5Nm³/min/t钢。

在采用低成本的含Ti铁水进行转炉冶炼操作时，遇到TiO₂造成炉渣流动性差的问题，为了去除TiO₂，保证脱磷效果，本发明采用了“双渣”操作的模式，先进行短时间的吹Ti、Si操作，在3-4分钟内造出低熔点、低碱度、高TiO₂、高TFe含量的炉渣，配合合适的温度，将该部分炉渣尽量倒掉，而后再紧接着重新造渣，进行常规的脱磷、脱碳冶炼。

采用本发明，可稳定冶炼Ti质量百分含量为0.3~0.5%的铁水，同时保证脱磷率85%以上，操作过程没有喷溅问题。

具体实施方式

下表1至表5列出了采用本发明在100吨氧气转炉上冶炼高钛铁水的脱磷工艺关键参数实例，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。

表1 转炉入炉铁水成分，质量分数%：

炉次	C	Si	Ti	P
					1	3.87	0.57	0.37	0.098
2	4.13	0.48	0.43	0.095
					3	4.03	0.44	0.47	0.089

表2转炉吹炼前期炉渣渣料加入情况，kg/吨钢：

炉次	石灰	轻烧白云石	矿石
				1	13.1	0.77	15.7
2	11.9	0.78	15.4
				3	12.7	1.21	16.1

表3 转炉吹炼前期工艺参数控制：

炉次	吹炼时间，min	吹炼结束温度，℃	倒渣量，%
				1	3.7	1389	54.0
2	3.9	1404	52.3
				3	4.0	1410	59.1

表4 转炉吹炼脱磷脱碳前期炉渣组成，质量百分比%：

炉次	CaO	SiO2	TiO2	TFe	其它	炉渣碱度R
							1	25.23	25.47	9.57	17.78	21.95	0.99
2	24.21	22.59	11.08	20.33	21.79	1.07
							3	24.54	22.07	14.74	22.79	15.87	1.11

表5 转炉终点参数控制水平：

炉次	C含量，%	P含量，%	脱磷率，%	温度，℃	炉渣中TiO2含量，%	炉渣碱度R
							1	0.11	0.012	87.75	1580	4.39	3.3
2	0.09	0.011	88.42	1608	3.90	3.7
							3	0.09	0.009	89.89	1603	4.57	3.8

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种转炉冶炼高钛铁水的方法，其特征在于：钛质量百分含量为0.30~0.50%的铁水，在氧气顶吹转炉内采用双渣工艺进行冶炼，转炉冶炼工艺路线为：加入废钢、铁水—转炉吹炼脱Ti—倒渣—转炉吹炼脱磷脱碳—转炉出钢，其中脱Ti阶段向转炉中加入石灰、轻烧白云石及矿石的混合物造渣，控制炉渣二元碱度R为0.8~1.2，炉渣中TFe质量百分含量为15~25%；控制脱Ti阶段渣量，使得铁水中TiO₂质量百分含量为8%-15%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的脱Ti吹炼时间控制为3-4min，控制脱Ti吹炼结束温度为1370~1420℃。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的倒脱Ti渣，倒渣量达到总渣量的50%-60%，之后进行脱磷脱碳操作。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的转炉吹炼脱磷脱碳过程向转炉中加入石灰、轻烧白云石及矿石的混合物造渣，控制炉渣二元碱度R为3~4。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的转炉吹炼脱磷脱碳过程向转炉中加入石灰、轻烧白云石及矿石的混合物造渣，控制炉渣二元碱度R为3~4。