CN115261550B

CN115261550B - 一种低硅铁水的转炉冶炼方法

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Publication number: CN115261550B
Application number: CN202210817710.8A
Authority: CN
Inventors: 杜金科; 王忠刚; 张佩; 武文建; 李四军; 付常伟; 胡滨; 王强; 李萍; 邹春峰; 石红燕; 尚游
Original assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-07-12
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2024-03-29
Anticipated expiration: 2042-07-12
Also published as: CN115261550A

Abstract

本发明提供一种低硅铁水冶炼的方法，采用高硅生铁代替废钢，进而提高整体入炉料平均硅，同时开吹加入提温剂平衡总体热量，避免热量过于偏低；本发明提出在冶炼过程中加入高效化渣剂，提高过程化渣效果有效抑制过程金属喷溅。本发明解决了低硅铁水实际冶炼过程中容易造成化渣不良、脱磷困难、钢水过氧化、粘烟罩、粘炉口、粘枪、烧枪、炉衬侵蚀严重等一系列问题，稳定了生产操作。

Description

一种低硅铁水的转炉冶炼方法

技术领域

本发明属于炼钢领域，尤其是涉及一种低硅铁水的转炉冶炼的方法。

背景技术

随着高炉喷煤量增加、焦比降低和高炉利用系数提高等高炉炼铁技术以及铁水预处理工艺的进步，进入转炉的铁水Si含量明显降低，虽然低硅铁水能够显著降低石灰消耗、冷却剂消耗等指标，但也带来了转炉化渣不良、脱磷困难、粘烟罩、粘炉口、粘枪、烧枪、炉衬侵蚀大等一系列问题。

一般习惯将Si质量分数＜0.40％的铁水称为低硅铁水，与正常铁水(硅质量分数为0.40％～0.60％)相比，低硅铁水转炉炼钢的吹炼工艺有更高的技术难度：

(1)吹炼前期，由于铁水硅的质量分数低，铁水中的硅、锰氧化仅需1.0～2.5分钟，酸性氧化物SiO₂大幅降低，熔池内前期升温较慢，石灰加入量少且难熔化，铁水化学热少，导致冶炼过程错过了低温阶段脱磷的有利时机；此外，铁水中的硅含量低，转炉吹炼点火成功后CO气体含量上升的很快，而O₂含量下降的较慢，容易导致飞枪甚至泄爆。

(2)熔池内较早进入碳氧反应期，此时脱碳速度很大，吹入的氧和炉渣中的氧化铁都用来参加脱碳反应，使炉渣中氧化铁成分达到最低值，渣中低熔点氧化铁成分降低，致使高熔点的硅酸二钙大量生成并将石灰包裹住，使石灰不易熔化，加剧冶炼中期返干程度，渣层不能较好地覆盖钢液，裸露的钢液和炉渣在氧气射流的作用下极易发生氧枪粘钢和粘烟罩等情况。

(3)随着脱碳反应的进行，熔池温度升高，钢中碳含量逐渐降低，渣中氧化铁上升，脱碳速度降低，进入吹炼后期。脱碳反应减慢，熔池搅拌减弱，温度升高使石灰熔化，但是由于未来得及充分反应，就到了吹炼终点。此时形成的高碱度氧化性炉渣，由于渣量少，脱磷能力不足，容易造成终点磷高。

(4)当氧枪喷头和喷头以上部位粘钢，溅完渣后被炉渣包住，下枪吹炼时若喷头部位还处于红热状态或枪位偏低就容易引发回氧点火，粘附在喷头附近的钢皮与氧发生剧烈的化学反应，放出大量热量，导致氧枪外套管烧穿漏水。

(5)冶炼低硅铁水，炉渣总量少，钢液面覆盖强度减弱，终点炉渣化不透，炉渣过稠，炉渣熔化性温度低，粘度小，流动性强，导致溅渣护炉时间长，氮气消耗增加，且溅渣层易脱落，粘性差，溅渣护炉效果差，不利于炉衬的维护。

中国专利文献CN108913839A(申请号201810713207.1)提供了一种低硅铁水的脱磷炉冶炼方法，以添加硅石的方式，提高炉渣中二氧化硅的含量，提高针对低硅铁水的脱磷率。采用添加硅石方法主要是利用硅石中含有的SiO₂提高炉渣的流动性，但这种方法存在如下弊端：有些自然界硅石本身含有CaF₂，加入后对炉衬不利。中国专利文献CN 107058672A(申请号201710357437.4)公开了一种采用低硅铁水转炉冶炼低磷钢的方法，采用双渣控制方法进行操作，转炉终点磷含量基本达到目标要求，转炉补吹去磷现象明显减少，炉体状况明显改善。但是双渣操作由于要提枪倒炉倒渣，不利于快节奏生产，同时倒渣后再加料造渣石灰很难熔化，极易造成粘枪、粘烟道、粘炉口，烧枪等一系列事故，且终点渣量少不利于溅渣护炉。

发明内容

为了解决低硅铁水在转炉冶炼过程中存在的脱磷困难、粘烟罩、粘炉口、粘枪、烧枪、炉衬侵蚀大等问题，本发明提出一种低硅铁水的转炉冶炼方法，采用高硅生铁代替废钢，进而提高整体入炉料平均硅，同时开吹加入提温剂平衡总体热量，避免热量过低；在冶炼过程中加入高效化渣剂，提高过程化渣效果，有效抑制过程金属喷溅。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向转炉中加入总装入量15～25％的高硅生铁块，占总装入量75～85％的低硅铁水；

2)转炉开吹0～2分钟，枪位控制在1.4～1.6米，氧压0.85～0.95Mpa，开吹50秒～2分钟加入提温剂和首批造渣料，首批造渣料包括石灰、轻烧白云石、化渣剂；

3)2～5分钟氧枪控制在1.5～1.7米，氧压0.85～0.95Mpa；

4)4分半～5分半加入剩余石灰，剩余石灰分3～4批次加入；

5)5分钟～7分钟氧枪控制在1.6～1.9米，氧压0.7～0.85Mpa；

6)7分钟～11分钟，氧枪控制在1.8米～2.1米，氧压0.8～0.9Mpa；加入化渣剂2～3kg/吨钢；

7)吹炼终点前1分钟至吹炼终点，氧枪控制在1～1.2米，氧压0.9～1.1Mpa；

8)钢水成分和温度达到目标值时停止吹炼。

进一步地，步骤1)中，所述铁水的温度为1240～1380℃；所述低硅铁水的成分重量百分比为：C：4.1～4.9％；Si：0.10～0.35％；Mn：0.10～0.5％；P：0.010～0.16％；S：0.002～0.030％；其余为Fe和不可避免杂质。

更进一步地，步骤1)中，向转炉中加入总装入量15～20％的高硅生铁块，铁水温度控制在1270～1310℃。

进一步地，步骤1)中，所述高硅铁块的成分重量百分比为：C：4.1～4.9％；Si：1.2～2.6％；Mn：0.10～0.5％；P：0.010～0.16％；S：0.002～0.030％；其余为Fe和不可避免杂质。

更进一步地，所述高硅铁块的成分重量百分比为：C：4.8±0.2％；Si：1.6～1.9％；Mn：0.25～0.35％；P：0.010～0.16％；S：0.002～0.030％；其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，步骤2)中，石灰的加入量为所需石灰总量的3/5～4/5、轻烧白云石的加入量15～25kg/吨钢；化渣剂2～3kg/吨钢。更近一步地，最佳加入量为，轻烧白云石20kg/吨钢，化渣剂2kg/吨钢。

进一步地，步骤2)中，所述提温剂选自无烟煤或碳化硅、硅铁粉的一种或多种组合。

更进一步地，所述的提温剂加入量根据铁水温度确定：

当铁水温度在1240℃～1260℃之间时，提温剂吨钢加入9～10kg；

当铁水温度在1260℃～1280℃之间时，提温剂吨钢加入8～9kg；

当铁水温度在1280℃～1310℃之间时，提温剂吨钢加入7～8kg；

当铁水温度在1310℃～1340℃之间时，提温剂吨钢加入6～7kg；

当铁水温度在1340℃～1380℃之间时，提温剂吨钢加入5～6kg。

根据不同的温度加入提温剂确保了不同铁水温度入炉后整体热量稳定。

进一步地，步骤2)中，石灰总量(Kg)＝(2.14×R×入炉金属料含Si量)÷(石灰CaO含量-R×石灰SiO₂含量)×R×1000；

R为炉渣碱度，R按3.0～4.0计算；

入炉金属料含Si量＝(铁水含硅量*铁水重量+铁块含硅量*铁块重量)÷(铁水重量+铁块重量)。

进一步地，步骤2)中枪位控制在1.4米，氧压0.85～0.86Mpa，吹55～65s加入提温剂和首批造渣料。进一步地，步骤3)中氧枪控制在1.5～1.6米。

步骤2)中加入石灰量与步骤4)中加入剩余石灰量之和为所需石灰总量。

进一步地，步骤4)中剩余石灰加入量为6～8kg/t钢。步骤5)中氧枪控制在1.75～1.8米，氧压0.79～0.81MPa。步骤6)中化渣剂加入量为2～2.5kg/吨钢。

进一步地，步骤2)及步骤6)中，所述化渣剂由以下重量百分比的组分组成：Fe₂O₃：40％～50％；SiO₂：25～35％；Al₂O₃：5％～15％；MnO：5％～15％。

进一步地，所述化渣剂由以下重量百分比的组分组成：Fe₂O₃：50±1％；SiO₂：30±1％；Al₂O₃：10±1％；MnO：10±1％。

本发明具体方式提供的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

1.本发明采用高硅铁块代替传统废钢，利用高硅生铁中含有的单质硅加入后生成SiO₂提高炉渣流动性，一方面可以提高钢水冶炼的收得率，由普通低硅铁水冶炼收得率89％提高到91％，另外可以消耗掉高炉生产过程中产生的高硅铁，避免高硅铁水冶炼造成的喷溅。还能提高入炉料整体平均硅，同时平衡总体热量，避免热量过于偏低；由于生铁块熔化需要一定的时间，因此可以整体延长硅的氧化反应结束时间，减缓了碳氧反应过早进行，确保了前期渣中(FeO)有足够的富集，保证了前期脱磷效果；同时避免了渣中(FeO)过低造成的氧枪烧枪，粘枪、粘烟道等一系列恶性事故。

2.本发明为了避免前期温度过低采用在前期加入提温剂来弥补铁水硅低物理热不足的问题，改善冶炼前期温度保证前期石灰化渣效果，进而提高前期脱磷效率。本发明前期脱磷效率可达89％。

3.本发明提出在整个冶炼过程中加入化渣剂，由于本发明提供的化渣剂中含有特定组成的Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MnO，能够显著降低炉渣的熔点，从而提高化渣效果，进一步避免了化渣不良造成的脱磷效率低、粘枪、粘烟道等一些列恶性事故。采用本发明方法生产100炉低硅铁水，钢水过氧化、氧枪烧枪，粘枪、粘烟道等一系列恶性事故的发生率为0全部杜绝；而现有技术上产低硅铁水，事故发生率达30％之高。本发明实现了低硅铁水的稳定操作。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

一种低硅铁水的冶炼方法，包括以下步骤：

(1)130吨转炉，冶炼Q235B，先装入高硅生铁块28吨，再兑入低硅铁水112吨。铁水成分：[C]4.55％，[Si]0.20％，[Mn]0.25％，[P]0.12％，[S]0.020％，铁水温度1310℃；高硅生铁块成分：[C]4.81％，[Si]1.69％，[Mn]0.32％，[P]0.11％，[S]0.022％。经计算入炉平均硅0.498％。

(2)转炉开吹前2分钟枪位控制在1.4米，氧压0.85Mpa，开吹1分钟开始加入提温剂及首批造渣料。提温剂加入量8kg/t钢，提温剂含无烟煤80％，含硅铁粉20％。首批造渣料包括石灰32kg/t钢，轻烧白云石20kg/t钢，化渣剂2kg/吨钢。化渣剂成分：Fe₂O₃ 50％；SiO₂：30％；Al₂O₃：10％；MnO：10％；

(3)2～5分钟氧枪控制在1.5米，氧压0.85Mpa。

(4)4分半～5分半开始加入剩余石灰累计8kg/t，剩余石灰分4批次加入；

(5)5分钟～7分钟氧枪控制在1.75米，氧压0.8Mpa。

(6)7分钟～11分钟，氧枪控制在1.8米～2.1米，氧压0.8Mpa。加入化渣剂调渣2kg/吨钢；

(7)吹炼终点前1分钟至吹炼终点，氧枪控制在1.1米，氧压1.0Mpa；

(8)吹炼至15.6分钟副枪测定钢水：[C]0.082％，[Mn]0.071％，[P]0.017％，[S]0.011％，停吹温度1641℃，提枪放钢。钢水收得率为91.35％。

吹炼整体过程平稳，没有出现粘枪、粘烟道、粘炉口事故，脱磷率86％，终点成分、温度均满足目标要求。

实施例2：

一种低硅铁水的冶炼方法，包括以下步骤：

(1)130吨转炉，冶炼Q345B，先装入高硅生铁块21吨，再兑入低硅铁水119吨。铁水成分：[C]4.67％，[Si]0.17％，[Mn]0.20％，[P]0.117％，[S]0.018％，铁水温度1270℃；高硅生铁块成分：[C]4.79％，[Si]1.81％，[Mn]0.25％，[P]0.115％，[S]0.025％。经计算入炉平均[Si]0.416％。

(2)转炉开吹前2分钟枪位控制在1.4米，氧压0.86Mpa，开吹1分钟开始加入提温剂及首批造渣料。提温剂加入量9kg/t钢，提温剂含无烟煤80％，含硅铁粉20％。首批造渣料包括石灰9kg/t钢，轻烧白云石20kg/t钢，高效化渣剂2kg/吨钢。高效化渣剂成分：Fe₂O₃ 50％；SiO₂：30％；Al₂O₃：10％；MnO：10％；

(3)2～5分钟氧枪控制在1.6米，氧压0.85Mpa。

(4)4分半～5分半开始加入剩余石灰累计6kg/t，剩余石灰分3批次加入；

(5)5分钟～7分钟氧枪控制在1.8米，氧压0.8Mpa。5分钟后开始加入剩余石灰，剩余石灰按12kg/t钢加入，剩余石灰分4批次加入。

(6)7分钟～11分钟，氧枪控制在1.8米～2.1米，氧压0.8Mpa。加入高效化渣剂调渣2.5kg/吨钢；

(7)吹炼终点前1分钟至吹炼终点，氧枪控制在1米，氧压1.0Mpa；

(8)吹炼至15.6分钟副枪测定钢水：[C]0.068％，[Mn]0.065％，[P]0.013％，[S]0.014％，停吹温度1659℃，提枪放钢。实际出钢量128吨，钢水收得率为91.43％。

吹炼整体过程平稳，没有出现粘枪、粘烟道、粘炉口事故，脱磷率89％，终点成分、温度均满足目标要求。

对比例1

一种低硅铁水的常规冶炼方法，包括以下步骤：

(1)130吨转炉，冶炼Q235B，先装入废钢10吨，再兑入低硅铁水130吨。铁水成分：[C]4.71％，[Si]0.15％，[Mn]0.19％，[P]0.126％，[S]0.015％，铁水温度1305℃；废钢成分：[C]0.17％，[Si]0.23％，[Mn]0.52％，[P]0.032％，[S]0.019％。经计算入炉平均硅0.16％。

(2)转炉开吹前2分钟枪位控制在1.3米，氧压0.81Mpa，开吹1分钟开始加入首批造渣料。首批造渣料包括石灰20kg/t钢，轻烧白云石15kg/t钢；

(3)2～5分钟氧枪控制在1.4米，氧压0.82Mpa。

(4)4分半～5分半开始加入剩余石灰累计5kg/t，剩余石灰分2批次加入；

(5)5分钟～7分钟氧枪控制在1.70米,氧压0.79Mpa。

(6)7分钟～11分钟，氧枪控制在1.8米～2.0米，氧压0.8Mpa。

(7)吹炼终点前1分钟至吹炼终点，氧枪控制在1.2米，氧压1.0Mpa；

(8)吹炼至15.7分钟副枪测定钢水：[C]0.052％，[Mn]0.053％，[P]0.026％，[S]0.018％，停吹温度1620℃，补吹40秒提枪放钢。进精炼后取样，成分[C]0.032％，[Mn]0.026％，[P]0.019％，[S]0.017％，实际出钢量122吨，钢水收得率为87.14％。

该炉钢在冶炼过程中出现了粘烟道粘枪事故，仅处理烟道氧枪浪费了2小时，同时因为补吹造成钢水严重过氧化。

Claims

1.一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）向转炉中加入总装入量15～25%的高硅生铁块，占总装入量75～85%的低硅铁水；所述高硅生铁块的成分重量百分比为：C：4.8±0.2%；Si：1.6～1.9%；Mn：0.25～0.35%；P：0.010～0.16%；S：0.002～0.030%；其余为Fe和不可避免杂质；

2）转炉开吹0～2分钟，枪位控制在1.4～1.6米，氧压0.85～0.95Mpa，开吹50秒～2分钟加入提温剂和首批造渣料，首批造渣料包括石灰、轻烧白云石、化渣剂；

3）2～5分钟氧枪控制在1.5～1.7米，氧压0.85～0.95 Mpa；

4）4分半~5分半加入剩余石灰，剩余石灰分3～4批次加入；

5）5分钟～7分钟氧枪控制在1.6～1.9米，氧压0.7～0.85 Mpa；

6）7分钟～11分钟，氧枪控制在1.8米～2.1米，氧压0.8～0.9Mpa；加入化渣剂2～3kg/吨钢；

7）吹炼终点前1分钟至吹炼终点，氧枪控制在1～1.2米，氧压0.9～1.1 Mpa；

8）钢水成分和温度达到目标值时停止吹炼；

步骤2）及步骤6）中，所述化渣剂由以下重量百分比的组分组成：Fe₂O₃：50±1%；SiO₂：30±1%；Al₂O₃：10±1%；MnO：10±1%。

2.根据权利要求1所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤1）中，所述铁水的温度为1240～1380℃。

3.根据权利要求1所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤1）中，所述低硅铁水的成分重量百分比为：C：4.1～4.9%；Si：0.10～0.35%；Mn：0.10～0.5%；P：0.010～0.16%；S：0.002～0.030%；其余为Fe和不可避免杂质。

4.根据权利要求1所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤2）中，石灰的加入量为所需石灰总量的3/5～4/5、轻烧白云石的加入量15～25kg/吨钢、化渣剂2～3kg/吨钢。

5.根据权利要求1所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤2）中，所述提温剂选自无烟煤或碳化硅、硅铁粉的一种或多种组合。

6.根据权利要求5所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤2）中，所述的提温剂加入量根据铁水温度确定：

当铁水温度在1240℃～1260℃之间时，提温剂吨钢加入9～10kg；

当铁水温度在1260℃～1280℃之间时，提温剂吨钢加入8～9kg；

当铁水温度在1280℃～1310℃之间时，提温剂吨钢加入7～8kg；

当铁水温度在1310℃～1340℃之间时，提温剂吨钢加入6～7kg；

当铁水温度在1340℃～1380℃之间时，提温剂吨钢加入5～6kg。

7.根据权利要求1所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤2）中枪位控制在1.4米，氧压0.85～0.86Mpa，吹55~65s加入提温剂和首批造渣料。

8.根据权利要求1所述的一种低硅铁水的转炉冶炼方法，其特征在于，步骤4）中剩余石灰加入量为6~8kg/t钢。