CN106755732A - 一种脱除铁水中硅的方法 - Google Patents

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宁伟
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王尖锐
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张昭平
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Abstract

一种脱除铁水中硅的方法，本发明公开了一种KR法铁水预脱硅的方法，包括在机械搅拌的同时，向铁水罐内的铁水中加入脱硅剂脱除铁水内的硅，所述铁水内硅含量为0.7‑1.2wt％。本发明稳定了入炉铁水的硅含量，降低了转炉渣料和钢铁料消耗，同时达到了减少转炉喷溅和低成本炼钢的目的。

Description

一种脱除铁水中硅的方法
技术领域
本发明属于冶金生产铁水的预处理领域，具体涉及一种使用KR法铁水预脱硅的方法。
背景技术
长久以来，炼钢行业一直将铁水中的硅视为转炉炼钢的主要热源之一，但通过相关反应热效应计算可知，铁水中的硅并不是转炉炼钢的最主要热源。尽管硅元素氧化反应能放出大量的热，但同时为了调整炉渣碱度又必须加入一定量的石灰。石灰升温和熔化需吸收大量的热，这占用了大部分铁水硅氧化生成的热量，并且铁水硅在炉内反应剧烈，供氧5分钟内铁水硅基本氧化完毕，瞬间产生的热量不利于稳定化渣，极易影响转炉操作。
另外，为确保炉渣碱度，铁水中硅含量较高时，需要额外增加石灰和白云石等渣料消耗，增加的渣量势必增加金属料的损失。同时降低铁水硅含量对于降低氧气消耗、稳定转炉操作，减少冶炼过程喷溅等也均有一定的效益。因此，低硅冶炼是转炉炼钢发展的必然趋势。
铁水含硅量是决定炼钢渣量的限制性因素，铁水预处理脱硅成为实现少渣炼钢的前提。国内外一些钢厂采用了高炉前铁水沟上置法等工艺脱硅，虽然能达到一定的脱硅效果，但起泡问题严重，脱硅有效氧利用率较低。
迄今为止，尚未有KR法铁水有效预脱硅的报道，冶金生产炼钢技术领域也没有KR法铁水预脱硅处理的方法。而传统的方法存在脱硅剂消耗较高和温降较大的问题，在本领域，即使降低10％左右的脱硅剂消耗或者降低1-2摄氏度的温降，对于安全生产和成本降低均有着重要的意义。
KR工序烧结矿粉脱硅的效果一般，主要的原因在于脱硅效率同安全生产这一对矛盾。
2[Si]+2FeOs＝(SiO2)+2[Fe] (1)
(SiO2)+2[C]＝[Si]+2CO (2)
如上式(1)、(2)，铁水预处理脱硅操作主要是加入铁的氧化物作为固态氧化剂，但由于脱硅过程中铁水中的[Si]、[C]出现的选择性氧化能够生成CO起泡，推动炉渣溢出罐口。因此，若脱硅剂或操作模式选择不当，熔渣会出现严重的发泡现象，影响脱硅处理的正常进行，给操作及设备等带来危害，并影响铁水包的装入量。
若想提高脱硅效率，势必提高固态氧化剂的氧含量，这会增加铁水中[Si]、[C]反应的强度，增加气体产生量，加剧炉渣溢渣，严重时甚至会发生爆喷，引发安全事故，因此固态氧化剂的氧含量并不是越大越好。但若全氧含量低时，影响脱硅效率，造成脱硅剂加入量大，既增加了脱硅渣量，也不利于提高金属料收得率，同时也造成铁水温降过大。因此，我们需要寻找一种氧含量合适的脱硅剂。
根据熔渣发泡理论，认为熔渣的发泡性能主要受熔渣自身主要物理性质的决定，影响熔渣发泡指数的因素有熔渣的黏度μ，表面张力σ，密度ρ，重力加速度g等，计算式为：
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种脱除铁水中硅的方法，该方法可以实现有效的脱除硅，并减少脱硅时的炉渣起泡和喷溅等不安全因素。
本发明的另外一个目的在于提供一种新的脱硅剂，使用该脱硅剂可以提高脱硅剂质量，稳定铁水脱硅率。
本发明提供的脱除铁水中硅的方法包括：
在机械搅拌的同时，向铁水罐内的铁水中加入脱硅剂脱除铁水内的硅，所述铁水内硅含量为0.7-1.2wt％,脱硅炉渣碱度为0.5-0.8。
作为上述技术方案的一个优选，所述脱硅剂组成为包括FeO、CaO和CaF2的混合物。
作为上述技术方案的一个优选，所述新型脱硅剂中混合料：氧化铁皮＝1:5～1:4，其中混合料为CaO：CaF2＝9:1。
作为上述技术方案的一个优选，所述新型脱硅剂中氧化铁皮选自轧钢氧化铁皮。
作为上述技术方案的进一步优选，所述轧钢氧化铁皮TFe不小于56％，T.O为25-35％。
作为上述技术方案的一个优选，脱硅前期1-1.5分钟采用70-90转/min，脱硅过程采用100-120转/min，最后1分钟采用60-80转/min。
作为上述技术方案的一个优选，脱硅时搅拌头深度为不高于铁水高度1/2。
作为上述技术方案的一个优选，脱硅搅拌时间按T＝(1+脱硅量*1000)计算，且T不少于3min。此处的脱硅量为本领域技术人员公知的百分比含量。
作为上述技术方案的一个优选，脱硅剂的下料速度控制在1.5±0.15kg/t.min，且最后1分钟不加料。
本发明通过调整入炉铁水硅含量，降低了转炉渣料消耗，同时达到了减少转炉喷溅的目的。
本发明通过优化脱硅效率的炉渣碱度、下料速度等参数，并使用新型脱硅剂，提高了脱硅剂质量，稳定了铁水脱硅率，避免脱硅反应时炉渣起泡等现象。
根据熔渣发泡理论，认为熔渣的发泡性能主要受熔渣自身主要物理性质的决定，影响熔渣发泡指数的因素有熔渣的黏度μ，表面张力σ，密度ρ，重力加速度g等，计算式为：
式中k为发泡常数，随着熔渣成分的变化而不同。显然，在铁水脱硅处理过程中，适量加入一些物质改变炉渣性质，可以起到抑制炉渣发泡的作用。
本发明的铁水脱硅剂能够降低熔渣黏度，增加熔渣表面张力的物质，以减少熔渣的发泡性能。本发明的脱硅剂主要由氧化剂和造渣剂组成，常用的氧化剂包括烧结矿、氧化铁皮、铁精粉、转炉灰等。由于硅与氧的结合能力远远强于磷与氧的结合能力，所以铁水加入脱硅剂后硅比磷优先氧化，而且形成的SiO2会大大降低渣的碱度。发明人为了改善熔渣的流动性和抑制泡沫渣，加入少量助熔剂CaF2，即新型脱硅剂组成为FeO-CaO-CaF2。参考烧结矿粉脱硅试验情况，采用氧化铁皮脱硅工艺时，配加适当的混合料(CaO颗粒+CaF2颗粒)，并建议使用混合料：氧化铁皮＝1:5～1:4作为脱硅剂，其中混合料为CaO：CaF2＝9:1。
本发明具有如下的优点：
1、本发明采用氧化铁皮作为脱硅剂，铁水脱硅反应后可回收一部分金属料。
2、本发明降低了铁水硅含量，实现少渣冶炼，减少石灰等渣料生产造成的资源浪费。
3、本发明提高了供给转炉铁水成分的稳定性，减少由于成分不稳定或铁水硅偏高，造成的前期喷溅，降低了钢铁料消耗。
具体实施方式
下面结合实施例、对比例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
1)3-22990炉次铁水进站，取样化验铁水成分，分析结果Si：0.81％，测量铁水温度1365℃，铁水重量为130t。
2)将铁水罐运到脱硫位开始脱硅操作：桨速80转/min运行1分钟，2-8分钟桨速110转/min，第9分钟采用70转/min；搅拌头深度1700mm；下料速度前8分钟为195kg/min，第9钟未加料，脱硅剂为复合脱硅剂。
脱硅剂按照前述的比例制备，具体可使用混合料：氧化铁皮＝1:5～1:4作为脱硅剂，其中混合料中CaO：CaF2＝9:1，关于氧化铁皮的成分参见下表。
轧钢铁皮成分 TFe T.O CaO SiO2 MgO Al2O3 TiO2 P S 粒度
指标，～％ 58 30.8 1.07 0.91 0.12 0.22 0.019 0.025 0.025 ≤3mm
3)脱硅完毕，铁水测温温度1320℃，取样化验铁水成分，铁水硅含量为0.50％。
对比例1
1)3-21889炉次铁水进站，取样化验铁水成分，分析结果Si：0.80％，测量铁水温度1371℃，铁水重量为131t。
2)将铁水罐到位脱硫位开始脱硅操作：桨速110转/min；搅拌头深度1600mm；全程加料，下料速度为200kg/min，脱硅剂为氧化铁皮。
3)脱硅完毕，铁水测温温度1319℃，取样化验铁水成分，铁水硅含量为0.51％。
对比例2
1)3-25889炉次铁水进站，取样化验铁水成分，分析结果Si：0.79％，测量铁水温度1380℃，铁水重量为130t。
2)将铁水罐到位脱硫位开始脱硅操作：桨速110转/min；搅拌头深度1600mm；全程加料，下料速度为200kg/min，脱硅剂为烧结矿粉。
3)脱硅完毕，铁水测温温度1322℃，取样化验铁水成分，铁水硅含量为0.55％。
对比例3
1)3-26109炉次铁水进站，取样化验铁水成分，分析结果Si：0.81％，测量铁水温度1376℃，铁水重量为130t。
2)将铁水罐到位脱硫位开始脱硅操作：桨速110转/min；搅拌头深度1600mm；全程加料，下料速度为200kg/min，脱硅剂为自产氧化铁皮(来源于铸机)。
3)脱硅完毕，铁水测温温度1315℃，取样化验铁水成分，铁水硅含量为0.60％。
表1实施例1与对比1比较
请参见表1，脱硅前和脱硅后的硅含量均为wt％，脱硅前温度和脱硅后温度均为摄氏度，脱硅剂消耗单位为kg/t，脱硅时间单位为min。从表1可以看出，与对比例1相比，实施例1相对对比例1脱硅操作过程温降小，脱硅剂消耗低，脱硅效率高，这表明本申请具备相当好的应用价值。
请参见表2，本发明还提供了如下的实施例以供参考。
表2本发明的其他实施例
脱硅前 脱前温度 脱硅时间 脱硅剂消耗 脱硅后 脱后温度
2 0.81 1365 4 4.5 0.49 1320
3 0.72 1345 5 4.7 0.40 1315

Claims (7)

1.一种脱除铁水中硅的方法，包括：
在机械搅拌的同时，向铁水罐内的铁水中加入脱硅剂脱除铁水内的硅，所述铁水内硅含量为0.7-1.2wt％,脱硅炉渣碱度为0.5-0.8。
2.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法，其特征在于，所述脱硅剂组成为包括FeO、CaO和CaF2的混合物。
3.根据权利要求2所述的脱除铁水中硅的方法，其特征在于，所述新型脱硅剂中混合料：氧化铁皮＝1:5～1:4，其中混合料为CaO：CaF2＝9:1，氧化铁皮为轧钢氧化铁皮。
4.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法，其特征在于，脱硅前期1-1.5分钟采用70-90转/min，脱硅过程采用100-120转/min，最后1分钟采用60-80转/min。
5.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法，其特征在于，脱硅时搅拌头深度为不高于铁水高度1/2。
6.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法，其特征在于，脱硅搅拌时间按T＝(1+脱硅量*1000)计算，且T不少于3min。
7.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法，其特征在于，下料速度控制在1.5±0.15kg/t.min，且最后1分钟不加料。
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