CN113943844B - 一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铁水罐脱磷‑转炉单脱碳的炼钢方法，涉及冶金技术领域。本发明提供的铁水罐脱磷‑转炉单脱碳的炼钢方法，包括以下步骤：将高效脱磷剂提前放入铁水罐中，高炉出铁和铁水罐输运高炉铁水过程中进行脱磷，得到[P]＜0.04wt％、[C]≥3.5wt％半钢；拔除脱磷渣后，将所述半钢倒入转炉中，进行脱碳，得到钢水；所述高效脱磷剂包括氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙。本发明采用高效脱磷剂将高炉铁水的磷含量降低至0.04wt％以下，与传统转炉炼钢工艺相比，本发明转炉冶炼时间缩短3～5min，且转炉脱碳过程中由于磷负荷极低，终点更容易实现高拉碳出钢，钢水纯净度更高。

Description

一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法。
背景技术
磷是钢水中典型的杂质元素，脱磷是炼钢工艺的基本操作之一。传统长流程炼钢工艺中通常包括铁水预处理和转炉吹炼两个工序。铁水预脱磷是指在铁水进转炉前进行的脱磷操作，大多以石灰作为脱磷剂。但由于铁水条件下动力学条件差，脱磷效率不高，不能满足钢种对磷成分的要求，一部分脱磷任务转移到转炉冶炼工序。因此通常的转炉炼钢包括脱磷和脱碳两个环节，冶炼周期长，渣量大。上个世纪以来，日本开发了转炉双联法，一个转炉脱磷，脱磷后的半钢铁水进入另一个转炉进行脱碳操作，脱碳转炉的转炉渣可以返回脱磷转炉使用，可有效降低渣量排放，但由于是两个转炉吹炼，冶炼周期没有缩短，生产效率偏低。类似地还有转炉双渣法冶炼，为了达到脱磷效果，在转炉内进行脱磷-扒渣-脱碳操作，同样的问题是冶炼周期长，生产效率偏低。迄今，尚没有发现只有一个转炉、且只在转炉内进行脱碳操作无脱磷负担的炼钢工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法，本发明借助复合铁酸钙等脱磷剂的高效脱磷效果，在高炉出铁及铁水罐输运高炉铁水过程中完成脱磷操作，脱磷率达到90％以上，获得[P]＜0.04wt％、[C]≥3.5wt％的半钢，半钢加入到转炉中只进行脱碳吹炼，最终获得[P]、[C]含量满足大多数钢种要求([P]≤0.03％、[C]<0.5％)的成分合格的钢水。本发明明显缩短转炉吹炼时间，提高生产效率，降低渣量。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法，包括以下步骤：
将高效脱磷剂提前放入铁水罐中，高炉出铁和铁水罐输运高炉铁水过程中进行脱磷，得到[P]＜0.04wt％、[C]≥3.5wt％半钢；
拔除脱磷渣后，将所述半钢倒入转炉中，进行脱碳，得到钢水；
所述高效脱磷剂包括氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙。
优选地，以所述高效脱磷剂的总质量为100％计，所述高效脱磷剂中氧化铁皮的含量为55～65wt％，石灰的含量为10～20wt％，复合铁酸钙的含量为20～30wt％。
优选地，所述复合铁酸钙的物相包括CaFe2O4、Ca2Fe2O5和Ca2FeAlO5。
优选地，所述复合铁酸钙的成分包括Fe2O345～55wt％、CaO 20～25wt％、Al2O38～10wt％。
优选地，所述高效脱磷剂的总量为高炉铁水的3～10wt％。
优选地，所述高炉铁水的磷含量为0.06～0.15wt％；所述高炉铁水的碳含量为4.0～4.5wt％。
优选地，所述脱磷的温度为1370～1450℃；所述脱磷的时间为5～15min。
优选地，所述脱碳过程中加入造渣剂；所述造渣剂为半钢总量的1～3wt％。
优选地，所述造渣剂包括石灰、砂石料、赤泥球和白云石中的一种或几种。
本发明提供了一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法，包括以下步骤：将高效脱磷剂提前放入铁水罐中，高炉出铁和铁水罐输运高炉铁水过程中进行脱磷，得到[P]＜0.04wt％、[[C]≥3.5wt％半钢；拔除脱磷渣后，将所述半钢倒入转炉中，进行脱碳，得到钢水；所述高效脱磷剂包括氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙。本发明采用高效脱磷剂将高炉铁水的磷含量([P])降低至0.04wt％以下，满足大多数钢种对[P]要求，获得碳含量[C]≥3.5％的半钢，装入转炉后只进行脱碳吹炼。与传统转炉炼钢工艺相比，本发明转炉冶炼时间缩短3～5min，且转炉脱碳过程中由于由于磷负荷极低，终点更容易实现高拉碳出钢，钢水纯净度更高。
附图说明
图1为本发明提供的铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢工艺流程图；
图2为实施例1～3和对比例1制备的半钢的[P]、[C]含量图；
图3为实施例1和对比例2制备的钢水的[C]含量图。
具体实施方式
本发明提供了铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法，包括以下步骤：
将高效脱磷剂提前放入铁水罐中，高炉出铁和铁水罐输运高炉铁水过程中进行脱磷，得到[P]＜0.04wt％、[C]≥3.5wt％半钢；
拔除脱磷渣后，将所述半钢倒入转炉中，进行脱碳，得到钢水；
所述高效脱磷剂包括氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙。
本发明提供的铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢工艺流程图如图1所示，结合图1对本发明的炼钢方法进行详细说明。
本发明将高效脱磷剂提前放入铁水罐中，高炉出铁和铁水罐输运高炉铁水过程中进行脱磷，得到[P]＜0.04wt％、[C]≥3.5wt％半钢。在本发明中，所述高炉铁水的磷含量优选为0.06～0.15wt％，更优选为0.10～0.15wt％；所述高炉铁水的碳含量优选为4.0～4.5wt％。
在本发明中，所述高效脱磷剂包括氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙，优选由氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙组成。在本发明中，以所述高效脱磷剂的总质量为100％计，氧化铁皮的含量优选为55～65wt％，更优选为60wt％；石灰的含量优选为10～20wt％，更优选为14.4wt％；复合铁酸钙的含量优选为20～30wt％，更优选为25wt％。
在本发明中，所述复合铁酸钙的物相优选包括CaFe2O4、Ca2Fe2O5和Ca2FeAlO5。在本发明中，所述复合铁酸钙的具体成分包括Fe2O345～55wt％、CaO 20～25wt％、Al2O38～10wt％。
在本发明中，复合铁酸钙的熔点低，石灰溶解效率高，为在铁水罐中脱磷创造了优异的动力学条件，再加上高炉铁水条件下优异的脱磷热力学条件，使得在8～10min的时间内高炉铁水[P]可从初始的0.15wt％降低到0.04％以下，脱磷效率达75％以上。
在本发明中，所述高效脱磷剂的总量优选为高炉铁水的3～10wt％，更优选为5～7wt％。
在本发明中，所述脱磷的温度优选为1370～1450℃，更优选为1400～1410℃；所述脱磷的时间优选为10～20min，更优选为15～20min。
在本发明的具体实施例中，所述脱磷在高炉出铁及铁水罐输送高炉铁水过程中进行。
在本发明中，所述半钢的磷含量([P])优选在0.04wt％以下，更优选为0.035wt％；所述半钢的碳含量([C])优选在3.5wt％以上，更优选为3.6wt％。
在本发明中，优选将铁水罐中的脱磷渣扒除后，得到半钢。
得到半钢后，本发明拔除脱磷渣后，将所述半钢倒入转炉中，进行脱碳，得到钢水。本发明在所述脱碳过程中优选加入造渣剂。在本发明中，所述造渣剂的质量优选为半钢质量的1～3wt％。
在本发明中，所述造渣剂优选包括石灰、砂石料、赤泥球和白云石中的一种或几种。在本发明中，所述赤泥球的成分优选Fe2O340～65wt％，Al2O310～15wt％，SiO22～5wt％，Na2O 1～2wt％。
本发明所述终点渣的二元碱度优选为2.5～2.8，更优选为2.6～2.7。在本发明中，所述终点渣中FeO含量优选为12～18wt％；Al2O3含量优选为5～12wt％；MgO含量优选为6～8wt％。
在本发明中，所述脱碳优选为吹氧脱碳。在本发明中，所述脱碳的温度优选为1400～1600℃，更优选为1500～1600℃。在本发明中，所述脱碳过程中，吹氧强度根据钢水碳含量动态控制，优选吹氧强度为3～5Nm3/(h·t)。在本发明中，所述脱碳的时间优选为10～20min。
本发明利用基于复合铁酸钙的高效脱磷剂，在铁水罐输送高炉铁水过程中将高炉铁水中的[P]从初始的0.06～0.15wt％降低到0.04wt％以下，获得[C]≥3.5％的半钢，装入转炉后只进行脱碳吹炼，生产出合格钢水。本发明的方法与传统炼钢工艺相比节奏更紧凑，可节约冶炼时间3～5min。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
取初始[P]含量为0.15wt％的生铁块2.23kg进行脱磷试验，控制温度1410℃，向炉内分别加入氧化铁皮97g、石灰23g及复合铁酸钙40g，进行脱磷15min，得到半钢；
将2kg所述半钢进行单脱碳试验，吹炼初始温度1350℃，分批向炉内加入造渣剂石灰35g及赤泥25g，待造渣剂完全熔化后，开始吹氧，流量控制在0.7m3/h，进行脱碳20min后，得到钢水。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处仅在于，将所述脱磷的时间由“15min”调整为“20min”。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处仅在于，将所述脱磷的时间由“15min”调整为“10min”。
对比例1
与实施例1基本相同，不同之处仅在于，将所述脱磷的时间由“15min”调整为“5min”。
测试例1
实施例1～3和对比例1制备的半钢的[P]、[C]含量如图2所示。由图2可以看出，控制终渣碱度2.5，添加高效脱磷剂总量25wt％的复合铁酸钙成渣后，15min内[P]含量可达到0.0372wt％，而[C]含量仍控制在3.5wt％。本发明的方法可实现高效脱磷，制备成分合适的半钢。
对比例2
与实施例1基本相同，不同之处仅在于，将所述脱碳的时间由“20min”调整为“10min”。
实施例1和对比例2制备的钢水的[C]含量如图3所示。由图3可以看出，在吹氧单脱碳情况下，冶炼终点时，钢水[C]含量为0.23wt％；且冶炼出来的钢水[P]含量为0.02wt％，基本符合所有钢种对磷含量的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种铁水罐脱磷-转炉单脱碳的炼钢方法，包括以下步骤：
将高效脱磷剂提前放入铁水罐中，高炉出铁和铁水罐输运高炉铁水过程中进行脱磷，得到[P]＜0.04wt％、[C]≥3.5wt％半钢；
拔除脱磷渣后，将所述半钢倒入转炉中，进行脱碳，得到钢水；
所述高效脱磷剂包括氧化铁皮、石灰和复合铁酸钙；
以所述高效脱磷剂的总质量为100％计，所述高效脱磷剂中氧化铁皮的含量为55～65wt％，石灰的含量为10～20wt％，复合铁酸钙的含量为20～30wt％；
所述复合铁酸钙的物相包括CaFe2O4、Ca2Fe2O5和Ca2FeAlO5；
所述复合铁酸钙的成分包括Fe2O345～55wt％、CaO 20～25wt％、Al2O38～10wt％；
所述脱碳过程中加入造渣剂；所述造渣剂为半钢总量的1～3wt％；
所述造渣剂包括石灰、砂石料、赤泥球和白云石中的一种或几种；
终点渣的二元碱度为2.5～2.8；终点渣中FeO含量为12～18wt％；Al2O3含量为5～12wt％；MgO含量为6～8wt％。
2.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述高效脱磷剂的总量为高炉铁水的3～10wt％。
3.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述高炉铁水的磷含量为0.06～0.15wt％；所述高炉铁水的碳含量为4.0～4.5wt％。
4.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述脱磷的温度为1370～1450℃；所述脱磷的时间为5～15min。
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