CN108624734A - 一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，主要解决现有技术中转炉少渣冶炼工艺的脱碳期炉渣循环利用次数不高的技术问题。本发明的技术方案为：一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，包括：采用转炉顶底复合冶炼，投入金属主料的原料组成的重量百分比为铁水80～93％，余量为轻型废钢；转炉吹炼脱硅、脱磷；转炉脱硅、脱磷期结束后进行排渣；转炉吹炼脱碳；转炉吹炼结束后出钢；转炉出钢结束后依次进行留渣和溅渣护炉。采用本发明方法，转炉脱碳渣的连续循环炉数能够稳定在6炉以上，转炉造渣辅料消耗相比现有转炉少渣冶炼工艺下降20％～40％，进一步降低了钢水冶炼成本。

Description

一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法
技术领域
本发明涉及一种转炉冶炼钢水的方法，特别涉及一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，属于钢的冶炼及连续铸造技术领域。
背景技术
中国钢铁工业近20年来发展迅速，对国民经济快速增长发挥了重要作用，但在节省资源、能源和减少炉渣等固体废弃物排放等方面，目前面临着巨大的压力和挑战。以占中国产钢量90％以上氧气转炉炼钢为例，每年生产约6.2亿吨粗钢，要产生6000万吨以上炉渣，消耗3100万吨以上石灰和700万吨以上轻烧白云石，而用于生产炼钢石灰和轻烧白云石的石灰石与生白云石矿产均为重要的不可再生资源。
转炉冶炼传统的造渣工艺主要可分为单渣法、双渣法、双联法3种工艺。单渣法的石灰消耗与铁水初始硅含量关系密切，一般在30～50kg/吨钢，产生的渣量一般在100～120kg/吨钢；双渣法冶炼通常在铁水硅含量较高或磷含量较高或冶炼低磷钢的情况下采用，转炉辅料消耗高于单渣法；双联法虽然能够降低原辅料的消耗，但是需要额外增加专门用于脱磷的转炉，而且在脱磷后出铁加大了铁水温降，并且脱磷后铁水相当于半钢，给后续冶炼与造渣工艺增加负担。
2001年，日本新日铁公司开发了全新的转炉炼钢工艺，即MURC(Multi-refiningConverter)转炉炼钢工艺，其工艺流程为：加入废钢、兑入铁水→转炉脱硅、脱磷→排前期脱磷渣→吹炼脱碳升温→转炉出钢→留脱碳渣并循环至下一炉；该工艺通过转炉“双渣+留渣”冶炼，可以大幅度的降低转炉造渣辅料的消耗，行业内将转炉“双渣+留渣”冶炼工艺又称之为转炉少渣冶炼工艺。但在实践过程中普遍存在的问题有：(1)脱碳渣留渣率不高，转炉出钢结束后，往往要放出部分炉渣，然后再进行溅渣护炉；(2)脱碳渣循环时，脱硅、脱磷期往往需要加入部分造渣辅料；(3)脱碳渣在循环利用过程中渣中磷含量逐渐富集，为了保证终点磷满足要求，目前国内脱碳渣的循环利用次数较低，普遍不超过3炉。这些因素限制了转炉造渣辅料消耗的进一步降低。
申请公布号CN102212643A的中国专利申请公开了一种转炉少渣冶炼工艺，该专利文件对少渣冶炼工艺进行了介绍；申请公布号CN102965466A的中国专利申请公开了一种提高转炉脱磷阶段倒渣量的工艺，该专利文件公开了通过炉渣流动性的控制来实现前期倒渣；上述专利并未涉及如何控制脱碳渣的循环利用问题。查询相关专利，未发现关于控制少渣冶炼循环炉数方面的专利。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，主要解决现有技术中转炉少渣冶炼工艺的脱碳期炉渣循环利用次数不高的技术问题。
本发明采用的技术方案是：一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，包括以下步骤：
1)采用转炉顶底复合冶炼，投入金属主料的原料组成的重量百分比为铁水80～93％，余量为轻型废钢；
2)转炉吹炼脱硅、脱磷，转炉脱硅、脱磷期的供氧量为冶炼炉次总供氧量的25％～35％；控制转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣碱度为1.3～1.9；炉渣中氧化镁的质量百分数为4％～7％；炉渣中全铁的质量百分数为15％～25％；熔池温度为1350～1430℃；脱硅、脱磷期石灰加入量为0～20kg/吨钢；轻烧白云石加入量为0～12kg/吨钢；矿石加入量为0～40kg/吨钢；
3)转炉脱硅、脱磷期结束后进行排渣，控制脱硅、脱磷渣留渣量≤脱硅、脱磷期渣量的50％；
4)转炉吹炼脱碳，脱碳期的供氧量为冶炼炉次总供氧量的65％～75％；控制转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度为3.5～4.5；炉渣中氧化镁的质量百分数为8％～11％；炉渣中全铁的质量百分数为15％～25％；熔池温度为1620～1700℃；脱碳期石灰加入量为5～15kg/吨钢，轻烧白云石加入量为5～25kg/吨钢；矿石加入量为0～10kg/吨钢；
5)转炉吹炼结束后出钢；
6)转炉出钢结束后依次进行留渣和溅渣护炉，控制脱碳渣的留渣量，使得下一炉次的脱硅、脱磷期的渣量≤110kg/吨钢。
重复本发明步骤，开始下一炉钢水的冶炼。
本发明步骤2)中，转炉脱硅、脱磷期吹炼时，根据铁水中硅元素的质量百分数，控制转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣碱度，具体为，当w[Si]<0.2％时，炉渣碱度为1.9；当0.2％≤w[Si]<0.3％时，炉渣碱度为1.8；当0.3％≤w[Si]<0.4％时，炉渣碱度为1.7；当0.4％≤w[Si]<0.5％时，炉渣碱度为1.6；当0.5％≤w[Si]<0.6％时，炉渣碱度为1.5；当0.6％≤w[Si]<0.7％时，炉渣碱度为1.4；当w[Si]≥0.7％时，炉渣碱度为1.3。
进一步，本发明步骤4)中，转炉脱碳期吹炼时，根据当前炉次转炉吹炼脱碳期炉渣中二氧化硅的质量与下一炉次转炉吹炼脱硅、脱磷期二氧化硅的质量，控制转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度，转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度按公式一计算，R＝(1+Q(SiO2)1/Q(SiO2))×R1公式一，其中，R为转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度；Q(SiO2)1为下一炉次转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣中二氧化硅的质量，单位kg/吨钢；Q(SiO2)为当前炉次转炉吹炼脱碳期的炉渣中二氧化硅的质量，单位kg/吨钢；R1为下一炉次转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣碱度。
本发明通过在转炉脱硅、脱磷期冶炼时，控制脱硅、脱磷期的炉渣的碱度、渣量、温度以及脱硅、脱磷渣的留渣量；在脱碳期冶炼时，控制脱碳期炉渣的碱度和脱碳渣的留渣量；将脱碳渣的连续循环炉数稳定在6炉以上。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、采用本发明方法，转炉脱碳渣的连续循环炉数能够稳定在6炉以上，为本发明方法的连续性提供了保障，质量控制稳定。2、采用本发明方法，转炉造渣辅料消耗相比现有转炉少渣冶炼工艺下降20％～40％，进一步降低了钢水冶炼成本。
附图说明
图1为实施例1的造渣辅料消耗与炉渣循环炉数的关系图
图2为实施例1的磷的渣金分配比(Lp＝(％P)/[％P])与炉渣循环炉数的关系图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
如表1至表4所示的实施例，以150吨的顶底复吹转炉冶炼牌号为340CQ-1汽车内板钢为例，转炉冶炼过程底吹气体为氩气；在150吨顶底复吹转炉上采用转炉少渣冶炼工艺进行炼钢，包括以下步骤：加入废钢、兑入铁水→转炉脱硅、脱磷→排前期脱磷渣→吹炼脱碳升温→转炉出钢→留脱碳渣并循环至下一炉。
表1本发明实施例转炉冶炼金属料参数
表2本发明实施例转炉冶炼脱硅、脱磷期吹炼工艺参数
表3本发明实施例转炉冶炼脱碳期吹炼工艺参数
表4本发明实施例成品钢水化学成份及洁净度参数
如图1所示，随着循环次数的增加，转炉造渣辅料消耗基本稳定，脱硅、脱磷期基本无需加入造渣辅料，脱碳渣连续循环炉数的增加，可以最大限度发挥少渣冶炼的功效。如图2所示，脱碳渣连续循环炉数的增加，炉渣中磷含量逐渐富集，磷的渣金分配比逐渐增加，当磷含量富集到一定程度时，脱碳渣连续循环被迫终止。本发明实施例1的转炉造渣料辅料消耗相比现有转炉少渣冶炼工艺下降30％左右。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)采用转炉顶底复合冶炼，投入金属主料的原料组成的重量百分比为铁水80～93％，余量为轻型废钢；
2)转炉吹炼脱硅、脱磷，转炉脱硅、脱磷期的供氧量为冶炼炉次总供氧量的25％～35％；控制转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣碱度为1.3～1.9；炉渣中氧化镁的质量百分数为4％～7％；炉渣中全铁的质量百分数为15％～25％；熔池温度为1350～1430℃；脱硅、脱磷期石灰加入量为0～20kg/吨钢；轻烧白云石加入量为0～12kg/吨钢；矿石加入量为0～40kg/吨钢；
3)转炉脱硅、脱磷期结束后进行排渣，控制脱硅、脱磷渣留渣量≤脱硅、脱磷期渣量的50％；
4)转炉吹炼脱碳，脱碳期的供氧量为冶炼炉次总供氧量的65％～75％；控制转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度为3.5～4.5；炉渣中氧化镁的质量百分数为8％～11％；炉渣中全铁的质量百分数为15％～25％；熔池温度为1620～1700℃；脱碳期石灰加入量为5～15kg/吨钢，轻烧白云石加入量为5～25kg/吨钢；矿石加入量为0～10kg/吨钢；
5)转炉吹炼结束后出钢；
6)转炉出钢结束后依次进行留渣和溅渣护炉，控制脱碳渣的留渣量，使得下一炉次的脱硅、脱磷期的渣量≤110kg/吨钢。
2.如权利要求1所述的一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，其特征是，转炉脱硅、脱磷期吹炼时，根据铁水中硅元素的质量百分数，控制转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣碱度，具体为，当w[Si]<0.2％时，炉渣碱度为1.9；当0.2％≤w[Si]<0.3％时，炉渣碱度为1.8；当0.3％≤w[Si]<0.4％时，炉渣碱度为1.7；当0.4％≤w[Si]<0.5％时，炉渣碱度为1.6；当0.5％≤w[Si]<0.6％时，炉渣碱度为1.5；当0.6％≤w[Si]<0.7％时，炉渣碱度为1.4；当w[Si]≥0.7％时，炉渣碱度为1.3。
3.如权利要求1所述的一种控制转炉少渣冶炼工艺中脱碳渣循环炉数的方法，其特征是，转炉脱碳期吹炼时，根据当前炉次转炉吹炼脱碳期炉渣中二氧化硅的质量与下一炉次转炉吹炼脱硅、脱磷期二氧化硅的质量，控制转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度，转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度按公式一计算，R＝(1+Q(SiO2)1/Q(SiO2))×R1公式一，其中，R为转炉吹炼脱碳期的炉渣碱度；Q(SiO2)1为下一炉次转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣中二氧化硅的质量，单位kg/吨钢；Q(SiO2)为当前炉次转炉吹炼脱碳期的炉渣中二氧化硅的质量，单位kg/吨钢；R1为下一炉次转炉吹炼脱硅、脱磷期的炉渣碱度。
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