CN110453031A - 一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，将铁水进行脱硫，将脱硫后的铁水按照以下方法进行冶炼：在转炉中吹炼造渣时，在吹氧条件下向脱硫后的铁水中加入石灰和石灰石的混合物进行吹炼造渣，在吹炼造渣后，再次在吹氮气条件下向转炉中加入石灰石进行溅渣护炉，其中溅渣护炉的时间为5‑10min；本发明利用石灰石代替部分石灰造渣，可降低原料成本，提高煤气回收量，利用高镁石灰石粘补可极大的减少常规补炉频次，减少补炉耐材消耗；同时用石灰石粘补替代废钢粘补可极大降低废钢粘补的废钢消耗，降低粘补成本；利用石灰石代替石灰造渣，可减少石灰石焙烧过程产生大量的二氧化碳以及使用过程产生的粉尘，提高环境质量。

Description

一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法

【技术领域】

本发明属于转炉炼钢领域，尤其涉及一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法。

【背景技术】

随着国家对汾渭平原环保监察力度的加大，做为高能耗、高污染的钢铁企业，面临着粉尘、污染源等的达标排放以及环保控制的生产生存压力，一方面环保要求的烟尘排放控制促使钢铁企业必须对现有的生产工艺、环境和除尘设备进行升级改造，以达到环保控制要求；另一方面，为钢铁企业供应原燃料的上游相关行业受环保控制影响，均采取了限产、停产整顿的应对措施，直接导致了钢铁企业原燃料价格上涨，采购困难，一定程度上影响到钢企生产的顺利进行。

在此形势下，转炉冶炼所用的石灰、轻烧白云石、补炉料等由于制备过程能源消耗高、二氧化碳排放量大，同时在转运、使用过程产生了大量的粉尘、烟尘，相关制造企业均进行了限产和关停，导致此类原料价格上涨，供应紧张，同时，钢企在使用此类物料过程中也由于易产生粉尘，排放问题，达不到环保控制要求，急需对现有的工艺过程进行调整，达到减少粉尘产生、降低能源消耗、稳定生产原料条件、提升生产过程环境洁净度，以满足生产环境清洁和生产成本降低的双重要求。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，以解决转炉炼钢过程中粉尘、CO₂排放量大和炉面补炉效率低、成本高的问题。

本发明采用以下技术方案：一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，将铁水进行脱硫，将脱硫后的铁水按照以下方法进行冶炼：

在转炉中吹炼造渣时，在吹氧条件下向脱硫后的铁水中加入石灰和石灰石的混合物进行吹炼造渣，在吹炼造渣后，再次在吹氮气条件下向转炉中加入石灰石进行溅渣护炉，其中溅渣护炉的时间为5-10min。

进一步地，石灰和石灰石的混合物中石灰石占总量的5-20％。

进一步地，溅渣护炉时添加的石灰石的重量为吹炼造渣时铁水、石灰和石灰石总量的1-3％。

进一步地，溅渣护炉的时间为7min。

本发明的有益效果是：利用石灰石代替部分石灰造渣，可降低原料成本，提高煤气回收量，利用高镁石灰石粘补可极大的减少常规补炉频次，减少补炉耐材消耗；同时用石灰石粘补替代废钢粘补可极大降低废钢粘补的废钢消耗，降低粘补成本；利用石灰石代替石灰造渣，可减少石灰石焙烧过程产生大量的二氧化碳以及使用过程产生的粉尘，提高环境质量；利用高镁石灰石粘补可减少转炉补炉料/砖的生产使用，降低常规补炉过程烧结产生大量的烟尘气体，同时降低人员劳动强度。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，

将铁水进行脱硫，将脱硫后的铁水按照以下方法进行冶炼：

在转炉中吹炼造渣时，在吹氧条件下向脱硫后的铁水中加入石灰和石灰石的混合物进行吹炼造渣，在吹炼造渣后，再次在吹氮气条件下向转炉中加入石灰石进行溅渣护炉，其中溅渣护炉的时间为5-10min。

石灰和石灰石的混合物中石灰石占总量的5-20％。

溅渣护炉时添加的石灰石的重量为吹炼造渣时铁水、石灰和石灰石总量的 1-3％。溅渣护炉的时间为7min。

在国家对环保控制的高严态势下，石灰的烧制、转运、使用成本均会升高，同时供应紧张，采用石灰石替代部分石灰造渣和利用石灰石进行快速粘补工艺后，可极大的缓解石灰使用过程导致的烟尘、粉尘排放等环境问题，可减少石灰使用量，降低生产制造成本，可进一步降低炉衬维护时间，提高转炉作业效率，降低转炉低效率生产排放、能耗升高的现状，可为以后发展洁净、环保、低耗的生产制造工艺奠定基础，炉衬维护更加环保，炉衬维护成本更低。

现有技术中，溅渣护炉是利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣，通过高压的吹溅，冷却、凝固在炉衬表面上形成一层高熔点的熔渣层，并与炉衬很好地粘结附着。溅渣形成的溅渣层耐蚀性较好，同时可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，又能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而保护炉衬砖，降低耐火材料损耗速度，减少喷补材料消耗，同时减轻工人劳动强度，提高炉衬使用寿命，提高转炉作业率，降低生产成本。转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

转炉(converter)，炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云石为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬)转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分(如碳、锰、硅、磷等)与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料(如石灰、石英、萤石等)，为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，即转炉煤气。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。

钙镁石灰石具有易于生产、使用环保、成本较低特点，利用其在转炉冶炼过程高温条件下良好的分解特性，生成转炉化渣和炉衬维护必需的CaO和MgO物质，达到石灰加入量的降低和炉衬维护频次、质量提高的应用效果。

本发明在转炉吹炼前期加入一部分石灰石代替石灰进行造渣，利用入炉铁水温度在吹炼过程对石灰石进行分解生成氧化钙和大量的CO₂气体，反应方程式为： CaCO₃—CaO+CO₂，同时利用生成的CO₂气体与炼钢初期入炉铁水中的杂质元素自发进行反应，反应方程式为：2CO₂+[Si]—2CO+SiO₂；CO₂+[C]—2CO，从而降低石灰消耗，增加煤气发生量，提高CO含量，减少资源能源浪费，减少粉尘和CO₂排放量，降低生产成本。转炉吹炼前期加入石灰石时机、加入量及与铁水条件的关系确定，加入不当易产生喷溅。

现有技术中补炉采用废钢粘补，补炉一次需要1个小时，而本发明采用用石灰石粘补替代废钢粘补可极大降低废钢粘补的废钢消耗，降低粘补成本，还可提高转炉作业率，一般需要5-7min即可完成补炉，本发明利用出完钢渣的良好粘度、高温性能，加入一定量的高镁石进行粘补，利用渣的高温、粘度特性将高镁石分解为氧化镁，增加渣的粘度，同时降低炉渣温度，然后利用溅渣护炉将氧化镁粘附在转炉大面炉衬上，从而减少兑铁和冶炼过程对大面的冲刷侵蚀，减少转炉维护时间和频次，提高转炉利用系数。高镁石加入炉渣的量及加入方式以及炉渣粘度、终点操作控制对粘补安全和效果会有影响，因此需按照规定进行。利用石灰石代替石灰造渣，可减少石灰石焙烧过程产生大量的二氧化碳以及使用过程产生的粉尘，提高环境质量；利用高镁石灰石粘补可减少转炉补炉料/砖的生产使用，降低常规补炉过程烧结产生大量的烟尘气体，同时降低人员劳动强度。利用石灰石代替部分石灰造渣，可降低原料成本，提高煤气回收量，利用高镁石灰石粘补可极大的减少常规补炉频次，减少补炉耐材消耗；同时用石灰石粘补替代废钢粘补可极大降低废钢粘补的废钢消耗，降低粘补成本，还可提高转炉作业率，可累计产生效益7721万元。

本发明在吹炼前期加入石灰石替代部分石灰造初期渣，可更好的控制吹炼前期低温脱磷的有利热力学条件，为前期良好化渣去除铁水中的磷创造有利条件，提高不同原料条件下操作稳定性，降低石灰消耗，一定程度上还可提高转炉煤气回收量。

本发明利用高镁石灰石高温分解出的氧化镁对炉衬进行粘附，替代废钢粘补，解决了废钢粘补存在的粘补停留时间短、成本高问题，同时减少了常规补炉频次，转炉炉况。转炉生产中用钙镁石灰石代替部分石灰造渣炼钢和代替补炉料/砖及废钢粘补进行快速补炉，可以达到减少石灰消耗量、稳定转炉炉况、提高转炉生产作业率、降低生产成本的目的，同时使用钙镁石灰石后减少了石灰和补炉料的用量，可减少石灰和补炉砖生产使用过程产生的粉尘和CO₂排放量，对整体生产环境的提升具有长远意义。

本发明利用石灰石代替石灰造渣和炉衬维护粘补，有以下优点：

1.石灰石进货、上料管理比石灰简单。

2.石灰石加入转炉后分解出的CO₂具有氧化性，可作为氧化剂强化前期炉内供氧。

3.石灰石分解会使渣，即转炉初期吹炼过程中石灰石分解吸热平衡了铁水中硅、锰元素氧化放出的热量，促使转炉内初期形成有利于脱磷的低温渣，从而极大的去处铁水中的磷，铁面上维持较长时间的低温，有利于吹炼初期铁水脱磷。

4.石灰石分解的瞬间，石灰具有最大的活性，是炼钢最理想的活性石灰原料，这时石灰与炉渣接触，化渣速度加快。

5.石灰石比重大，块度更小些也不必担心会被转炉炉气带出，入炉后急剧受热还会开裂增大表面积，加快烧成与化渣。

6.石灰石中的碳酸钙利用程度增大，分解出的CaO参与固定渣中酸性组分，一部分CO₂可参与炉内氧化反应，与碳、硅等反应生成的一部分CO可供回收。

7.石灰石有利于实现清洁生产。

8.石灰石粘补可降低补炉料/砖以及废钢粘补等维护费用，降低生产成本。

9.石灰石粘补可减少人工补炉劳动强度，提高转炉作业率。

10.石灰石粘补可最大化利用炉渣高温特性，减少常规补炉烧结过程产生的大量烟尘，同时提高钢水的洁净度。

11.石灰石粘补可以有效利用转炉生产中的零碎待装时间进行炉况的粘补维护，极大的减少了常规补炉时间长、频次高的缺点，生产组织和使用过程灵活、快捷、效率高。

Claims (4)

1.一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，其特征在于，将铁水进行脱硫，将脱硫后的铁水按照以下方法进行冶炼：

在转炉中吹炼造渣时，在吹氧条件下向脱硫后的铁水中加入石灰和石灰石的混合物进行吹炼造渣，在吹炼造渣后，再次在吹氮气条件下向转炉中加入石灰石进行溅渣护炉，其中溅渣护炉的时间为5-10min。

2.根据权利要求1所述的一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，其特征在于，所述石灰和石灰石的混合物中石灰石占总量的5-20％。

3.根据权利要求2所述的一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，其特征在于，所述溅渣护炉时添加的石灰石的重量为吹炼造渣时铁水、石灰和石灰石总量的1-3％。

4.根据权利要求3所述的一种兼具溅渣护炉和转炉炼钢的冶炼方法，其特征在于，所述溅渣护炉的时间为7min。