CN105483315B - 半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法 - Google Patents

半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，属于冶金技术领域。本发明解决的技术问题是提供半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法。该方法包括如下步骤：将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接顶吹氧气，同时向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，吹氧7～8min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂，倒炉倒渣；倒渣后进行二次造渣及铬矿的直接还原，加入活性石灰和高镁石灰，同时加入硅铁合金并控制炉渣碱度，顶吹氧气2～3min后加入铬矿，继续吹氧3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂，搅拌5～8min后出钢。本发明方法不仅能克服半钢冶炼且加入铬矿时温度不足的问题，同时能够保证转炉具有良好的脱磷效果和较高的铬直接还原率。

Description

半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法
技术领域
本发明涉及半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
铬是冶炼不锈钢、内热钢、合金工具钢、合金结构钢以及多种类型铸铁的重要合金元素。随着国民经济的发展，需要更多的不锈、内热、高强度的钢材，铬合金的消耗量也迅速增加。而在生产这些不锈、内热、高强度的钢材产品时，往往是通过加入铬铁合金进行铬的合金化，这使得炼钢生产时铬铁消耗量大，合金成本高。在冶炼中利用初级原料熔融直接还原取代昂贵的铁合金，是降低炼钢成本，节约能源的途径之一。因此，采用铬矿直接合金化替代(高碳、低碳)铬铁可以大幅度降低炼钢合金化成本。但是采用铬矿直接加入电炉或转炉存在收得率低，工艺参数难以控制等问题。
专利CN103911479A公开了一种90t顶底复吹转炉中铬矿直接还原合金化的方法。该方法在转炉冶炼时实行如下制度：1)废钢装入方法；2)渣料加入及吹氧方法：采用单炉双渣两步法冶炼工艺；3)底吹方法；4)点吹方法；5)其他：其他方法按常规钢种的相关工艺方法进行；最后得到的低合金钢液中金属铬的含量为0.45～1.05％，脱磷率为88～92％。该发明由于将铬矿直接加入转炉内，炉内的氧化性气氛致使铬还原较差，收得率较低，铬矿利用率不高。
专利CN103540705A公开了一种转炉炼钢过程中添加金属铬的方法，在转炉炼钢过程中，将铬矿粉和还原剂随造渣料一起加入到炼钢转炉中；利用转炉内的高温、搅拌条件和还原剂的还原性将铬矿粉中的铬元素还原出来以向转炉中钢水内添加金属铬。由于转炉是氧化性气氛，铬矿粉随造渣剂一起加入转炉后吹氧将影响铬矿的还原效果，同时未说明该方法转炉脱磷效果及铬的收得率情况。
而半钢炼钢由于其碳质量百分数较一般铁水低(3.4％～4.0％)，半钢中硅、锰发热成渣元素含量为痕迹，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、热量严重不足等特点，且转炉内加入大量铬矿后炉内温降较大，将直接影响转炉出钢。因此，采用半钢冶炼时转炉炉内铬矿合金化时，普遍存在加入铬矿时温度不足的问题，且半钢脱磷效果和铬的还原率也不高。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法。该方法不仅能克服半钢冶炼且加入铬矿时温度不足的问题，同时能够保证转炉具有良好的脱磷效果和较高的铬直接还原率。
本发明半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，包括如下步骤：
a、一次造渣：将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接顶吹氧气，同时向炉内加入活性石灰10～15kg/t钢，高镁石灰8～13kg/t钢，酸性复合造渣剂6～10kg/t钢，吹氧7～8min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂1～3kg/t钢，倒炉倒渣；
b、二次造渣及铬矿的还原：倒渣后，加入活性石灰5～10kg/t钢，高镁石灰5～10kg/t钢，同时加入硅铁合金并控制炉渣碱度在2～3，顶吹氧气，吹氧2～3min后加入铬矿15～25kg/t钢，继续吹氧3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂4～8kg/t钢，搅拌5～8min后出钢。
其中，a步骤中，从吹氧开始至倒渣，底吹氮气，供氮强度为0.1～0.2m3/min·t钢，倒渣时底吹氮气，供氮强度为0.02～0.04m3/min·t钢；b步骤中，吹氧开始至吹氧结束，底吹氮气，供氮强度为0.04～0.08m3/min·t钢；加入无烟煤增碳剂后，底吹氩气，供气强度为0.15～0.35m3/min·t钢，搅拌5～8min后出钢。
进一步的，a步骤中，顶吹氧气的供氧强度为2～3m3/min·t钢，b步骤中，顶吹氧气的供氧强度为3～4m3/min·t钢。
作为优选方案，a步骤中，氧枪枪位为2～2.6m，b步骤中，氧枪枪位为1.3～1.9m。
进一步的，b步骤中，加入铬矿后，利用氧枪氧气射流搅拌3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂，底吹搅拌5～8min然后出钢。
其中，所述铬矿中的Cr2O3含量不低于40wt％。
本发明主要通过炉内热补偿技术，高效脱磷技术及后期铬矿直接还原技术的实施，对造渣制度、氧枪供氧制度、底吹供气制度及铬矿加入方式等的控制，不仅能克服半钢冶炼且加入铬矿时温度不足的问题，同时能够保证转炉具有良好的脱磷效果和较高的铬直接还原率。
本发明半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，在半钢炼钢热源极度紧张的情况下，能实现铬矿中铬的还原且具有较高的脱磷率。
具体实施方式
本发明半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，包括如下步骤：
a、一次造渣：将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接顶吹氧气，同时向炉内加入活性石灰10～15kg/t钢，高镁石灰8～13kg/t钢，酸性复合造渣剂6～10kg/t钢，吹氧7～8min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂1～3kg/t钢，倒炉倒渣；
b、二次造渣及铬矿的还原：倒渣后进行二次造渣及铬矿的直接还原，加入活性石灰5～10kg/t钢，高镁石灰5～10kg/t钢，同时加入硅铁合金并控制炉渣碱度在2～3，顶吹氧气，吹氧2～3min后加入铬矿15～25kg/t钢，继续吹氧3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂4～8kg/t钢，搅拌5～8min后出钢。
其中，活性石灰及高镁石灰为炼钢常用辅料，活性石灰主要含CaO，其含量不低于88wt％。高镁石灰主要含CaO和MgO，CaO质量分数为35～45％，MgO质量分数为35～55％。酸性复合造渣剂为半钢炼钢常用酸性辅料，所含的SiO2含量不低于45wt％。
本发明所述的炉渣碱度为渣中CaO/SiO2比值。
进一步的，a步骤中，从吹氧开始至倒渣，底吹氮气，供氮强度为0.1～0.2m3/min·t钢，倒渣时底吹氮气，供氮强度为0.02～0.04m3/min·t钢；b步骤中，吹氧开始至吹氧结束，底吹氮气，供氮强度为0.04～0.08m3/min·t钢；加入无烟煤增碳剂后，底吹氩气，供气强度为0.15～0.35m3/min·t钢，搅拌5～8min后出钢。
进一步的，a步骤中，顶吹氧气的供氧强度为2～3m3/min·t钢，b步骤中，顶吹氧气的供氧强度为3～4m3/min·t钢。
进一步的，a步骤中，氧枪枪位为2～2.6m，b步骤中，氧枪枪位为1.3～1.9m。
进一步的，b步骤中，加入铬矿后，利用氧枪氧气射流搅拌3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂，搅拌5～8min后出钢。
本发明半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，a步骤中，吹氧结束后倒渣前加入无烟煤增碳剂1～3kg/t钢的目的主要是为了抑制炉渣的泡沫化，利于尽肯能多的排除前期富磷炉渣，提高脱磷效率。冶炼前期采用高枪位操作，炉渣中FeO含量高，倒渣时炉渣发泡严重，不易倒出。加入无烟煤增碳剂后，碳与炉渣中FeO发生反应，从而减少炉渣中FeO含量，炉渣泡沫化缓解，有利于倒渣。
b步骤中加入硅铁合金的目的主要有两个：一是硅氧化提高炉内热源，二是在氧化后形成SiO2起到促进化渣和调节炉渣碱度的作用。
b步骤吹氧结束后再加入无烟煤增碳剂的目的主要是为了作为还原剂还原铬矿中的铬，吹氧结束之后再加入是为了防止还原剂大量与氧反应削弱还原效果；另外强底吹搅拌的作用除提高渣-钢之间铬还原反应外，还可促进炉内钢液中的氧与部分无烟煤增碳剂反应为炉内提供热量，达到热补偿的作用。
本发明所述铬矿中的Cr2O3含量不低于40wt％。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
某厂120t转炉采用半钢炼钢及铬矿炉内直接合金化工艺，将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接下枪吹氧，下枪吹氧的同时向炉内加入活性石灰10kg/t钢，高镁石灰13kg/t钢，酸性复合造渣剂10kg/t钢，氧枪枪位为2～2.4m，顶吹氧气供氧强度为2m3/min·t钢，底吹氮气，供氮强度为0.1m3/min·t钢，钢吹氧7min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂1kg/t钢，倒炉倒渣，倒渣时底吹供气强度为0.02m3/min·t钢，倒掉富磷炉渣后进行二次造渣及铬矿直接还原。二次造渣时加入活性石灰5kg/t钢，高镁石灰10kg/t钢，并加入硅铁合金提温并控制炉渣碱度为2～2.5之间。下枪吹氧，氧枪枪位控制在1.3～1.6m，顶吹供氧强度为3m3/min·t钢；底吹氮气，供氮强度为0.04m3/min·t，吹氧2min后加入铬矿15kg/t钢，继续吹氧3min后停止吹氧，再加入无烟煤增碳剂4kg/t钢，底吹氩气，并提高底吹供气强度到0.15m3/min·t钢，搅拌5min后出钢。
通过以上参数控制后，转炉出钢脱磷率达到92％，铬矿中铬的还原率达到91％。
实施例2
某厂120t转炉采用半钢炼钢及铬矿炉内直接合金化工艺，将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接下枪吹氧，下枪吹氧的同时向炉内加入活性石灰15kg/t钢，高镁石灰8kg/t钢，酸性复合造渣剂6kg/t钢，氧枪枪位为2.2～2.6m，顶吹氧气供氧强度为3m3/min·t钢，底吹氮气，供氮强度为0.2m3/min·t钢，钢吹氧8min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂3kg/t钢，倒炉倒渣；倒渣时底吹供气强度为0.04m3/min·t钢，倒掉富磷炉渣后进行二次造渣及铬矿直接还原。二次造渣时加入活性石灰10kg/t钢，高镁石灰加入量为5kg/t钢，同时加入硅铁合金提温并控制炉渣碱度在2.5～3之间。下枪吹氧，氧枪枪位控制在1.5～1.9m，顶吹供氧强度为4m3/min·t钢；底吹氮气，供氮强度为0.08m3/min·t钢，吹氧3min后加入铬矿25kg/t钢，继续吹氧5min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂8kg/t钢，底吹氩气，此时底吹供气强度提高到0.35m3/min·t钢，搅拌8min后出钢。
通过以上参数控制后，转炉出钢脱磷率达到91％，铬矿中铬的还原率达到92％。
实施例3
某厂200t转炉采用半钢炼钢及铬矿炉内直接合金化工艺，将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接下枪吹氧，下枪吹氧的同时向炉内加入活性石灰12kg/t钢,高镁石灰9kg/t钢，酸性复合造渣剂8kg/t钢，氧枪枪位为2.4～2.6m，顶吹氧气供氧强度为2.5m3/min·t钢，底吹氮气，供氮强度为0.15m3/min·t钢，钢吹氧7.5min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂2kg/t钢，倒炉倒渣，倒渣时底吹供气强度为0.03m3/min·t钢，倒掉富磷炉渣后进行二次造渣及铬矿直接还原。二次造渣时加入活性石灰8kg/t钢，高镁石灰加入量为6kg/t钢，同时加入硅铁合金提温并控制炉渣碱度在2～2.6之间。下枪吹氧，氧枪枪位控制在1.3～1.8m，顶吹供氧强度为3.5m3/min·t钢；底吹氮气，供氮强度为0.06m3/min·t钢，吹氧2.5min后加入铬矿20kg/t钢，利用氧枪氧气射流搅拌，继续吹氧4min后停止吹氧，并加入无烟煤增碳剂6kg/t钢，底吹氩气，此时底吹供气强度提高到0.25m3/min·t钢，搅拌7min后出钢。
通过以上参数控制后，转炉出钢脱磷率达到92％，铬矿中铬的还原率达到93％。

Claims (9)

1.半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、一次造渣：将半钢兑入转炉后，不加废钢，直接顶吹氧气，同时向炉内加入活性石灰10～15kg/t钢，高镁石灰8～13kg/t钢，酸性复合造渣剂6～10kg/t钢，吹氧7～8min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂1～3kg/t钢，倒炉倒渣；
b、二次造渣及铬矿的还原：倒渣后，加入活性石灰5～10kg/t钢，高镁石灰5～10kg/t钢，同时加入硅铁合金并控制炉渣碱度在2～3，顶吹氧气，吹氧2～3min后加入铬矿15～25kg/t钢，继续吹氧3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂4～8kg/t钢，搅拌5～8min后出钢；
a步骤中，从吹氧开始至倒渣，底吹氮气，供氮强度为0.1～0.2m3/min·t钢，倒渣时底吹氮气，供氮强度为0.02～0.04m3/min·t钢；
b步骤中，吹氧开始至吹氧结束，底吹氮气，供氮强度为0.04～0.08m3/min·t钢；加入无烟煤增碳剂后，底吹氩气，供气强度为0.15～0.35m3/min·t钢，搅拌5～8min后出钢。
2.根据权利要求1所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：a步骤中，顶吹氧气的供氧强度为2～3m3/min·t钢，b步骤中，顶吹氧气的供氧强度为3～4m3/min·t钢。
3.根据权利要求1或2所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：a步骤中，氧枪枪位为2～2.6m，b步骤中，氧枪枪位为1.3～1.9m。
4.根据权利要求1或2所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：b步骤中，加入铬矿后，利用氧枪氧气射流搅拌3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂，底吹搅拌5～8min然后出钢。
5.根据权利要求3所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：b步骤中，加入铬矿后，利用氧枪氧气射流搅拌3～5min后停止吹氧，加入无烟煤增碳剂，底吹搅拌5～8min然后出钢。
6.根据权利要求1或2所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：所述铬矿中的Cr2O3含量不低于40wt％。
7.根据权利要求3所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：所述铬矿中的Cr2O3含量不低于40wt％。
8.根据权利要求4所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：所述铬矿中的Cr2O3含量不低于40wt％。
9.根据权利要求5所述的半钢炼钢转炉炉内铬矿直接合金化的方法，其特征在于：所述铬矿中的Cr2O3含量不低于40wt％。
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