CN103667595A - 一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法 - Google Patents

Abstract

一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法，属于铁水预处理技术领域。利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的过程作为熔池中铁水脱磷反应时间，铁水势能作为熔池搅拌动力。在兑铁水冲击区域持续加入与出铁量同比例的小颗粒固体氧化剂及脱磷剂。整个兑铁水的动态过程中，铁水硅含量、炉渣碱度及温度等脱磷指标保持基本稳定，成渣后二元碱度CaO/SiO₂控制在1.5～2.5。该方法铁水脱磷率大于75%，工序回磷率低于3%，具有操作简便、工序费用低等特点。

Description

一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法

技术领域

本发明属于铁水预处理技术领域，特别涉及一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法。

背景技术

随着钢铁市场的持续低迷，钢铁企业已经到了比拼生产成本的白刃化阶段。这加剧了钢企对高比例低价高磷矿在生产中正常应用的诉求。如何提升低价髙磷矿种的应用比例，合理控制钢中磷元素含量，降低原料成本及生产综合成本，成为冶金工作者的重要课题。

关于铁水磷含量偏高问题的解决办法，主要分三方面：第一，从源头把控原料矿的磷含量，企业降低髙磷矿在烧结工序的配比，而由于低价矿应用比例的降低，势必造成铁水成本升高；第二，采用铁水预处理脱磷，但绝大部分中小钢企没有配备投资较大的铁水预脱磷设备，即使有条件的企业可以进行铁水预处理，但本身工序成本不低，需要核算综合效益；第三，由于熔池搅拌能力强，反应充分等特点，转炉成为目前广泛应用的脱磷工序，先后形成“单渣大渣量法”、“双渣法”、“双联法”等典型的脱磷工艺。

绝大部分中小钢铁企业存在规划不合理、工序流程不匹配、铁水预处理装置配备不健全，甚至没有等问题，对于入炉磷含量偏高的铁水，在迫不得已的情况下，转炉勉强能应付，但过高的渣料消耗及冶炼时间的延长是很多钢铁企业不得不慎重考虑的环节，这也成为制约低价髙磷矿广泛应用的主要因素。混铁炉/车是中小钢企缓解炼铁-炼钢能力不匹配的重要设备，但其功能定位单一（储存铁水、铁水保温等），同时富余时间较多，功能开发潜力较大。

目前，关于混铁炉/车工序功能开发研究较少，主要将其作为单一的铁水容器进行铁水预处理，由于动力学条件不好，存在死区，效率不高，而关于利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的工艺环节进行脱磷没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法，所述中高磷铁水成分适用范围为，Si：0.2%～0.5%，P：0.08%～0.25%，C、Mn、S元素含量不作要求，余量为Fe及残余元素。该方法利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的过程（4～10min）作为熔池中铁水脱磷反应时间，铁水势能作为熔池搅拌动力。在兑铁冲击区域持续加入与出铁量同比例的小颗粒固体氧化剂（烧结矿、氧化铁皮球、球团矿等）及脱磷剂，以使整个兑铁水的动态过程中，铁水硅含量、炉渣碱度等脱磷指标保持基本稳定，成渣后二元碱度（CaO/SiO₂）控制在1.5～2.5。脱硅反应属于强放热反应，可促进固体冷料在熔池中快速熔解及反应。基于脱磷反应温度适宜（脱磷热力学条件好）、搅拌充分（脱磷动力学条件好）、脱磷期时间长等特点，本方法对中高磷铁水脱磷率较高，且操作简便、工序费用低。

由于铁水包容量及混铁炉/车设计尺寸规格不同，混铁炉/车兑铁水速率范围为100～400kg/s，根据各钢铁企业铁水包不同容量（50t～200t），混铁炉/车向铁水包兑铁时间范围为4～10min。工艺步骤及控制的技术参数如下：

1、理论计算：根据混铁炉/车兑铁水速率、铁水硅含量、炉渣碱度及固体氧化剂含氧量，结合混铁炉/车出铁流量，计算固体氧化剂及脱磷剂加料速率。

固体氧化剂及脱磷剂加料速率计算公式如下：

V_氧化剂=V_兑铁×W_[Si]×[2×（56+16x）/28x]/W_[FeOx]

V_脱磷剂=V_兑铁×[W_[Si]×60/28+W_[SiO2]]×R/W_[CaO]

V_氧化剂：单位时间往铁水包加入固体氧化剂的加料速率，kg/s；

V_脱磷剂：单位时间往铁水包加入脱磷剂的加料速率，kg/s；

V_兑铁：混铁炉/车单位时间往铁水包的兑铁速率，kg/s；

W_[Si]：混铁炉/车中铁水硅元素含量，%，铁水Si含量适用范围0.2%～0.5%；

W_[FeOx]：铁氧化物在固体氧化剂中含量，%；

x：铁氧化物（FeO_x）中氧元素平均分子数；

W_[CaO]：脱磷剂中CaO含量，%；

W_[SiO2]：脱磷剂中SiO₂含量，%；

R：炉渣二元碱度；

2、兑铁阶段：倾斜混铁炉/车向铁水包兑入铁水包总容量70%～80%的铁水。在兑铁水同时，即刻开启皮带输送机将固体氧化剂及脱磷剂(预熔型脱磷剂或采用石灰、轻烧白云石、萤石等自配型脱磷剂)通过料仓溜槽随着铁流向铁水冲击区域持续的加入，实现铁水兑铁阶段全程均匀高效脱磷。固体氧化剂及脱磷剂粒径范围为1mm～5mm，固体氧化剂加入速率范围为2～15kg/s，脱磷剂加入速率1.5～12kg/s。视加料过程中渣层稠化情况，在兑铁水中期加入0～100kg小颗粒萤石。

3、扒渣阶段：待兑铁结束后，将铁水包内炉渣扒出80%以上，铁水回磷率低于3%，根据需要取钢水样、渣样检测。

4、天车吊运：扒完渣后由天车吊至转炉铁水待装区域。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）铁液熔池温度稳定，整个兑铁水过程全程均匀脱磷，脱磷持续时间长，脱磷率高。

2）加料简单，炉渣易于扒出，不用担心回磷，生产运营成本低。

3）为转炉工序降低脱磷负荷，减少转炉渣料消耗。

具体实施方式

实施例1：企业A混铁炉铁水硅含量为0.3%-0.4%，磷含量0.15%～0.16%。铁水混铁炉兑铁水速率300kg/s，铁水包计划装150t铁水，整个兑铁水过程约8.3min。

在混铁炉兑铁水过程中，向铁水包铁水冲击区域持续加入1mm～5mm的预制氧化铁皮球，加入速率为5.5kg/s，折合吨铁消耗量为18kg/t_铁，预熔型脱磷剂加入速率为7kg/s，折合吨铁消耗量为23kg/t_铁。

待兑完铁，用天车将铁水包吊至扒渣站，将铁水渣快速扒出95%，测温为1290℃，终点磷含量为0.020%～0.035%，脱磷率达85%以上。扒完渣后将铁水包用天车吊至转炉待装区域。

实施例2：企业B混铁炉铁水硅含量为0.4%-0.5%，磷含量0.18%～0.21%。铁水混铁炉兑铁水速率260kg/s，铁水包计划装80t铁水，整个兑铁水过程约5min。

在混铁炉兑铁水过程中，向铁水包铁水冲击区域持续加入1mm～4mm的烧结返矿，加入速率为7.0kg/s，折合吨铁消耗量为27kg/t_铁，自配型脱磷剂加入速率为8.9kg/s（石灰：轻烧白云石：萤石=7:2:1），折合吨铁消耗量为33kg/t_铁。

待兑完铁，用天车将铁水包吊至扒渣站，将铁水渣快速扒出90%以上，对处理完的铁水测温为1278℃，终点磷含量为0.045%～0.050%，脱磷率达75%以上。扒完渣后将铁水包用天车吊至转炉待装区域。

最后说明的是，以上实施例仅以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施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参数范围内的修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种中高磷铁水在兑铁水过程中的高效脱磷方法，所述中高磷铁水成分适用范围为，Si：0.2%～0.5%，P：0.08%～0.25%，C、Mn、S元素含量不作要求，余量为Fe及残余元素；其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数为：

（1）计算：根据混铁炉/车兑铁水速率、铁水硅含量、炉渣碱度及固体氧化剂含氧量，计算固体氧化剂及脱磷剂加料速率，成渣后二元碱度CaO/SiO₂控制在1.5～2.5；

固体氧化剂及脱磷剂加料速率计算公式如下：

V_氧化剂=V_兑铁×W_[Si]×[2×（56+16x）/28x]/W_[FeOx]

V_脱磷剂=V_兑铁×[W_[Si]×60/28+W_[SiO2]]×R/W_[CaO]

V_氧化剂：单位时间往铁水包加入固体氧化剂的加料速率，kg/s；

V_脱磷剂：单位时间往铁水包加入脱磷剂的加料速率，kg/s；

V_兑铁：混铁炉/车单位时间往铁水包的兑铁速率，kg/s；

W_[Si]：混铁炉/车中铁水硅元素含量，%，铁水Si含量适用范围0.2%～0.5%；

W_[FeOx]：铁氧化物在固体氧化剂中含量，%；

x：铁氧化物（FeO_x）中氧元素平均分子数；

W_[CaO]：脱磷剂中CaO含量，%；

W_[SiO2]：脱磷剂中SiO₂含量，%；

R：炉渣二元碱度；

（2）兑铁阶段：倾斜混铁炉/车向铁水包兑入铁水包总容量70%～80%的铁水；在兑铁水同时，即刻开启皮带输送机将固体氧化剂及脱磷剂通过料仓溜槽随着铁流向铁水冲击区域持续的加入，实现铁水兑铁阶段全程均匀高效脱磷；固体氧化剂及脱磷剂粒径范围为1mm～5mm，固体氧化剂加入速率范围为2～15kg/s，脱磷剂加入速率1.5～12kg/s；在兑铁水中期加入0～100kg小颗粒萤石；

（3）扒渣阶段：待兑铁结束后，将铁水包内炉渣扒出80%以上，铁水回磷率低于5%，根据需要取钢水样、渣样检测。

（4）天车吊运：铁水表面炉渣处理完后由天车吊至转炉铁水待装区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的固体氧化剂为烧结矿、氧化铁皮球或球团矿。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的脱磷剂为预熔型脱磷剂或采用石灰、轻烧白云石、萤石自配型脱磷剂。