CN115323098B - 一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体为一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，采用高废钢比+低温出钢+留渣的控制策略，匹配合理的吹氧制度、底吹制度和造渣制度，可实现利用单渣法稳定生产终点磷含量小于0.015％的优特钢，提高产量，降低辅料消耗，减少排放，具备良好的冶金效果。

Description

一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体为一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺。
背景技术
相对于铁矿石来说，废钢是一种不需要还原能的铁资源，提高废钢的使用量不仅可以节省能源，还可以减少CO2的生成。近些年，国内钢铁累积量大幅提升，社会废钢逐年增加，预计到2025年中国钢铁蓄量120亿吨，废钢资源将达到2.7～3亿吨。我国绝大多数钢铁产量是采用“高炉-转炉”长流程生产。转炉作为一种自热式冶金反应器消耗废钢能力有限，常规冶炼工艺下，转炉废钢比一般在20％左右。在碳排放日趋严格情况下，深挖“高炉-转炉”流程吃废钢潜力是提升炼钢产能利用率、提高经济效益的必然选择。
转炉脱磷是一个氧化脱磷的过程，保证转炉内的有效脱磷要有合适的供氧制度，造渣制度等。目前，国内炼钢厂生产采用的方法主要是单渣法，当生产P含量较低的优特钢时会采用双渣法或是双联法。双渣法和双联法虽然具备较好的脱磷效果，但是在效率、成本方面明显不如单渣法。单渣法在整个吹炼过程中，只造一次渣，吹炼结束后才进行除渣和倒渣，工艺简单、吹炼时间短、工作条件好。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，可稳定生产终点磷含量小于0.015％的优特钢，不仅可增加产量，还可以降低辅料消耗、减少排放。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，所述优特钢为磷含量小于0.015％的优特钢，采用100t顶底复吹转炉冶炼，包括如下步骤：
S1.装料，废钢比为25-30％；
S2.降枪吹氧；
S3.出钢，采用低温出钢，出钢温度控制在1590～1610℃；
S4.溅渣护炉；
S5.留渣，留渣量为0-2t，根据下一炉的铁水Si含量调整留渣量：当铁水Si含量小于0.3％时，留渣2t左右；当铁水Si含量在0.3-0.5％时，留渣1t左右；当铁水Si含量0.5％-0.7％时，留渣0.5t左右；当铁水Si含量>0.7％，留渣0t。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述装料总量为88～92t。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S2中，吹氧采用炉顶变压变枪的控制方式，具体为：
冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制在1.25-1.35m，冶炼前期氧压为0.95-1.00MPa，然后缓慢下降，冶炼中期氧压稳定在0.75-0.80MPa；
冶炼后期提高枪位至1.45-1.55m，冶炼后期氧压提升至0.80-0.85MPa；
冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.05-1.15m，维持冶炼后期的氧压不变。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S2中，降枪吹氧的同时进行底吹，所述底吹强度控制在0.05～0.15Nm3/(min·t)。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S2中，降枪吹氧的同时加入辅料，所述辅料包括三类：石灰、轻烧白云石、烧结矿；其中，石灰加入量为20-30kg/t，轻烧白云石加入量为10-15kg/t，烧结矿加入量为0-20kg/t。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S2中，加入辅料的模式为：第一批料在吹炼1-1.5min加入，包括50％～60％的石灰和全部轻烧白云石；第二批料在吹炼3～3.5min加入，包括剩余石灰；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此第三批料加入期间，烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S2中，冶炼前期碱度为1.5～1.8；终渣碱度为2.8～3.5，渣中FeO含量为15～20wt％，渣中MgO含量为4～6wt％。
作为本发明所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺的优选方案，其中：所述步骤S4中，出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力为0.85-0.95MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间为1.5～2min。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种优特钢，其磷含量小于0.015％，采用上述转炉冶炼工艺制备得到。
本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，针对中、小型转炉，采用高废钢比+低温出钢+留渣的控制策略，匹配合理的吹氧制度、底吹制度和造渣制度，可实现利用单渣法稳定生产终点磷含量小于0.015％的优特钢，提高产量，降低辅料消耗，减少排放，具备良好的冶金效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明转炉冶炼工艺流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合实施例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的一部分实施例，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作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。
本发明提供一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，能够利用单渣法稳定生产终点磷含量小于0.015％的优特钢；针对中、小型转炉，提出了基于“高废钢比(25～30％)+低温出钢(1590～1610℃)+留渣(0～2t)”的工艺路线，终渣碱度控制在2.8～3.5，渣中MgO含量控制在4～6％，匹配合理的吹氧制度、底吹制度和造渣制度，可提高产量，降低辅料消耗，减少排放，具备良好的冶金效果。
根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，所述优特钢为磷含量小于0.015％的优特钢，采用100t顶底复吹转炉冶炼，包括如下步骤：
S1.装料，废钢比为25-30％；
S2.降枪吹氧；
S3.出钢，采用低温出钢，出钢温度控制在1590～1610℃；
S4.溅渣护炉；
S5.留渣，留渣量为0-2t，根据下一炉的铁水Si含量调整留渣量：当铁水Si含量小于0.3％时，留渣2t左右，铁水硅含量在0.3-0.5％时，留渣1t左右，铁水硅含量0.5％-0.7％时，留渣0.5t左右，铁水硅含量>0.7％，留渣0t。
所述步骤S1中，所述装料总量为88～92t，废钢比在25～30％，其中废钢以轻薄料为主；具体地，所述废钢比为例如但不限于25％、25.5％、26％、27％、27.5％、28％、28.5、29％、30％中的任意一者或者任意两者之间的范围；
所述步骤S2中，吹氧采用炉顶变压变枪的控制方式，具体为：
冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制在1.25-1.35m，冶炼前期氧压为0.95-1.00MPa，然后缓慢下降，冶炼中期氧压稳定在0.75-0.80MPa；具体地，所述冶炼前期、中期的枪位为例如但不限于1.25m、1.27m、1.30m、1.33m、1.35m中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述冶炼前期氧压为0.95MPa、0.96MPa、0.97MPa、0.98MPa、0.99MPa、1.00MPa中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述冶炼中期氧压为0.75MPa、0.76MPa、0.77MPa、0.78MPa、0.79MPa、0.80MPa中的任意一者或者任意两者之间的范围；
冶炼后期提高枪位至1.45-1.55m，冶炼后期氧压提升至0.80-0.85MPa；具体地，所述冶炼后期枪位为例如但不限于1.45m、1.48m、1.50m、1.53m、1.55m中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述冶炼后期氧压为0.80MPa、0.81MPa、0.82MPa、0.83MPa、0.84MPa、0.85MPa中的任意一者或者任意两者之间的范围；
冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.05-1.15m，维持冶炼后期的氧压不变；具体地，所述冶炼末期枪位为例如但不限于1.05m、1.08m、1.10m、1.12m、1.15m中的任意一者或者任意两者之间的范围。
所述步骤S2中，降枪吹氧的同时进行底吹，所述底吹强度控制在0.05～0.15Nm3/(min·t)，具体地，所述底吹强度为例如但不限于0.05Nm3/(min·t)、0.08Nm3/(min·t)、0.10Nm3/(min·t)、0.13Nm3/(min·t)、0.15Nm3/(min·t)中的任意一者或者任意两者之间的范围。
所述步骤S2中，降枪吹氧的同时加入辅料，所述辅料包括三类：石灰、轻烧白云石、烧结矿；其中，石灰加入量为20-30kg/t，轻烧白云石加入量为10-15kg/t，烧结矿加入量为0-20kg/t。具体地，所述石灰加入量为例如但不限于20kg/t、25kg/t、30kg/t中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述轻烧白云石加入量为例如但不限于10kg/t、11kg/t、12kg/t、13kg/t、14kg/t、15kg/t中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述烧结矿加入量为例如但不限于0kg/t、5kg/t、10kg/t、15kg/t、20kg/t中的任意一者或者任意两者之间的范围；
所述步骤S2中，加入辅料的模式为：第一批料在吹炼1-1.5min加入，包括50％～60％的石灰和全部轻烧白云石；第二批料在吹炼3～3.5min加入，包括剩余石灰；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此第三批料加入期间，烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。
所述步骤S2中，冶炼前期碱度为1.5～1.8；终渣碱度为2.8～3.5，渣中FeO含量为15～20wt％，渣中MgO含量为4～6wt％。具体地，所述冶炼前期碱度为例如但不限于1.5、1.6、1.7、1.8中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述终渣碱度为例如但不限于2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述终渣中FeO含量为例如但不限于15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述终渣中MgO含量为例如但不限于4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围；
所述步骤S3中，采用低温出钢，出钢温度控制在1590～1610℃，具体地，所述出钢温度为例如但不限于1590℃、1595℃、1600℃、1605℃、1610℃中的任意一者或者任意两者之间的范围。
所述步骤S4中，出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力为0.85-0.95MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间为1.5～2min。具体地，所述氧枪压力为例如但不限于0.85MPa、0.87MPa、0.90MPa、0.93MPa、0.95MPa中的任意一者或者任意两者之间的范围；所述溅渣时间为1.5min、1.6min、1.7min、1.8min、1.9min、2min中的任意一者或者任意两者之间的范围。
所述步骤S5中，根据下一炉的铁水Si含量调整留渣量：当铁水Si含量小于0.3％时，留渣2t左右；当铁水Si含量在0.3-0.5％时，留渣1t左右；当铁水Si含量0.5％-0.7％时，留渣0.5t左右；当铁水Si含量>0.7％，留渣0t；冶炼前期结束后，铁水中的Si元素全部被氧化进入渣中，其氧化产物SiO2是成渣的重要物质，影响最终渣量。在保证一定炉渣碱度的前提下，铁水Si含量越低，渣量越少，而炉渣是脱磷的主要场所，小渣量很难完成目标脱磷任务。随着铁水Si含量的增加，渣量逐渐增多，存在一个铁水Si含量的界限值，当铁水Si含量大于这个值时，炉内渣量过多，易导致冶炼过程发生喷溅，增大冶炼难度。因此，建立基于铁水Si含量的留渣制度，保证炉中渣量的稳定。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
此炉次作为生产的第一炉，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为65.6t，废钢为23.6t，废钢比26.45％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.97MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.83MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.3m，冶炼后期提高枪位到1.5m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.1m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为1756kg，轻烧白云石加入量为1130kg，烧结矿加入量为822kg；第一批料(包括986kg石灰和1130kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括770kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，822kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表1所示：
表1炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
48.26 15.98 18.06 5.4 2.95
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表2所示：
表2转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.91MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间1.5min；
S5.留渣；获取下一炉(实施例1)铁水成分数据，如表3所示，铁水Si含量为0.43％，采用留渣操作，留渣1t。
表3实施例1入炉铁水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
4.36 0.43 0.17 0.167 0.023 1332
实施例1
一种用于40Cr钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为66.5t，废钢为23.2t，废钢比为25.86％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.96MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.8MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.35m，冶炼后期提高枪位到1.55m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.15m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为2020kg，轻烧白云石加入量为1094kg，烧结矿加入量为1351kg；第一批料(包括1172kg石灰和1094kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括848kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，1351kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表4所示：
表4炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
50.29 16.12 18.69 5.5 3.15
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表5所示：
表5转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.08 0.02 0.07 0.011 0.024 1601
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(实施例2)铁水成分数据，如表6所示，铁水Si含量为0.29％，采用留渣操作，留渣2t。
表6实施例2入炉铁水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
4.72 0.29 0.160 0.133 0.024 1393
实施例2
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为64.6t，废钢为26t，废钢比为28.7％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.98MPa，冶炼中期稳定至0.77MPa，后期氧压控制在0.83MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.25m，冶炼后期提高枪位到1.45m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.15m；底吹强度控制在0.085Nm3/min·t；石灰加入总量为2047kg，轻烧白云石加入量为1030kg，烧结矿加入量为428kg；第一批料(包括1200kg石灰和1030kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括847kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，428kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表7所示：
表7炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
47.58 15.86 17.68 5.1 3.0
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表8所示：
表8转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.08 0.02 0.07 0.011 0.024 1601
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.92MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间1.8min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例1)铁水成分数据，如表9所示，铁水Si含量为0.43％，采用留渣操作，留渣1t。
表9对比例1入炉铁水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
4.72 0.43 0.160 0.153 0.024 1380
对比例1
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为71.5t，废钢为19.1t，废钢比为21.1％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.97MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.83MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.35m，冶炼后期提高枪位到1.55m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.15m；底吹强度控制在0.095 Nm3/min·t；石灰加入总量为2668kg，轻烧白云石加入量为1256kg，烧结矿加入量为3159kg；第一批料(包括1760kg石灰和1256kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括908kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，3159kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表10所示：
表10炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
49.29 15.40 17.69 5.2 3.2
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表11所示：
表11转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.07 0.002 0.07 0.016 0.024 1605
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例2)铁水成分数据，如表12所示，铁水Si含量为0.46％，采用留渣操作，留渣1t。
表12对比例1入炉铁水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
4.5 0.46 0.180 0.143 0.024 1360
对比例2
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为62t，废钢为28t，废钢比为31.1％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.97MPa，冶炼中期稳定至0.79MPa，后期氧压控制在0.81MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.25m，冶炼后期提高枪位到1.45m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.1m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为1868kg，轻烧白云石加入量为1056kg，烧结矿加入量为0kg；第一批料(包括980kg石灰和1056kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括888kg石灰)在吹炼3-3.5min加入。终渣成分如表13所示：
表13炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
48.68 16.84 18.42 5.3 2.89
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表14所示：
表14转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.08 0.001 0.08 0.017 0.025 1580
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例3)铁水成分数据，铁水Si含量为0.55％，采用留渣操作，留渣0.5t。
对比例3
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为66t，废钢为24t，废钢比为26.7％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.96MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.83MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.3m，冶炼后期提高枪位到1.5m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.1m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为2002kg，轻烧白云石加入量为1150kg，烧结矿加入量为510kg；第一批料(包括1100kg石灰和1150kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括901kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，510kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表15所示：
表15炉渣成分表(wt％)
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表16所示：
表16转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.03 0.002 0.07 0.017 0.024 1620
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例4)铁水成分数据，铁水Si含量为0.45％，采用留渣操作，留渣1t。
对比例4
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为65t，废钢为25t，废钢比为27.7％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.97MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.82MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.25m，冶炼后期提高枪位到1.55m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.15m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为1998kg，轻烧白云石加入量为1050kg，烧结矿加入量为480kg；第一批料(包括1172kg石灰和1050kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括848kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，480kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表17所示：
表17炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
49.65 16.49 19.23 4.9 3.01
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表18所示：
表18转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.04 0.02 0.07 0.018 0.024 1630
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例5)铁水成分数据，铁水Si含量为0.38％，采用留渣操作，留渣3t。
对比例5
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为66.2t，废钢为23.9t，废钢比为26.5％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.98MPa，冶炼中期稳定至0.77MPa，后期氧压控制在0.83MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.3m，冶炼后期提高枪位到1.5m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.1m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为2156kg，轻烧白云石加入量为1212kg，烧结矿加入量为402kg；第一批料(包括1100kg石灰和1212kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括1056kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，402kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表19所示：
表19炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
48.86 15.71 16.23 5.2 3.11
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表20所示：
表20转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.07 0.001 0.08 0.018 0.024 1605
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例6)铁水成分数据，铁水Si含量为0.48％，炉渣全部倒出，不留渣，进行下一炉(对比例6)炉次的装料操作。
对比例6
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为66.6t，废钢为24.1t，废钢比为26.2％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.98MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.8MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.3m，冶炼后期提高枪位到1.45m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.15m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为2445kg，轻烧白云石加入量为1036kg，烧结矿加入量为306kg；第一批料(包括1400kg石灰和1036kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括1045kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，306kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表21所示：
表21炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
51.2 16.24 17.58 4.8 3.2
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表22所示：
表22转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.05 0.002 0.06 0.016 0.024 1595
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例7)铁水成分数据，铁水Si含量为0.36％，采用留渣操作，留渣1t。
对比例7
一种用于40Cr钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为65t，废钢为25.5t，废钢比为28.2％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.97MPa，冶炼中期稳定至0.78MPa，后期氧压控制在0.82MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.25m，冶炼后期提高枪位到1.45m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.1m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为2036kg，轻烧白云石加入量为1620kg，烧结矿加入量为350kg；第一批料(包括1100kg石灰和1620kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括936kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，350kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表23所示：
表23炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
46.23 16 17.58 7.2 2.98
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表24所示：
表24转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.07 0.002 0.08 0.019 0.025 1600
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min；
S5.留渣；获取下一炉(对比例8)铁水成分数据，铁水Si含量为0.42％，采用留渣操作，留渣1t。
对比例8
一种用于45#钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.装料，本炉次铁水装入量为66t，废钢为24.5t，废钢比为27％；
S2.降枪吹氧，开吹氧压为0.98MPa，冶炼中期稳定至0.77MPa，后期氧压控制在0.82MPa；顶吹氧枪采用低-高-低的枪位模式，冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制为1.35m，冶炼后期提高枪位到1.5m，冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.1m；底吹强度控制在0.095Nm3/min·t；石灰加入总量为1896kg，轻烧白云石加入量为1080kg，烧结矿加入量为460kg；第一批料(包括1100kg石灰和1080kg轻烧白云石)在吹炼1-1.5min加入；第二批料(包括796kg石灰)在吹炼3-3.5min加入；第三批料在吹炼5～9min之间加入，在此期间，460kg烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。终渣成分如表25所示：
表25炉渣成分表(wt％)
CaO SiO2 FeO MgO R
48.23 18.2 16.58 5 2.65
S3.出钢，采用低温出钢，钢水成分和温度如表26所示：
表26转炉终点钢水成分(wt％)和温度(℃)
C Si Mn P S T
0.06 0.002 0.08 0.018 0.025 1608
S4.溅渣护炉；出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力0.9MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间2min，冶炼结束。
由本发明实施例和对比例可以看出，本发明实施例1-2，辅料消耗较低，脱磷效果较好，终点P可稳定控制在0.015％以下。
通过对比例1-2可以看出，废钢比对冶炼效果的影响。在装入量相对稳定的前提下，当废钢比较低，铁水装入量比较大，脱磷任务加重，石灰耗量高，且炉内富余热量充足，需要增加冷料装入量来平衡炉内热量，冷料的金属收得率小于废钢，还会导致单炉产量降低。当废钢比较高，炉内热量不足，限制了辅料和冷料的加入量，炉内温度低，化渣情况较差，出钢温度无法满足，钢水流动性变差，脱磷效果变差。
通过对比例3-4可以看出，出钢温度对冶炼效果的影响。在高废钢比的配料条件下，若不降低出钢温度，炉内热量不足则需要补吹升温，导致终点C命中率低，钢水过氧化情况严重。此外，冶炼后期高温情况易导致回磷现象，不利于稳定生产终点磷≤0.015％的钢种。因此，将部分升温工作转至LF工序，出钢温度控制在1590～1610℃。
通过对比例5-6可以看出，留渣操作对冶炼效果的影响。留渣操作不仅可以带入部分热量，还可促进冶炼前期成渣速度，对比例5留渣3t，留渣量过多，导致总渣量变大，增大了操作的难度，也增加冶炼后期回磷的风险，终点磷的命中率较低。对比例6显示，不采用留渣操作，炉内化渣情况较差，石灰耗量增加，无法达到预期脱磷效果。
通过对比例7-8可以看出，渣系的控制对脱磷效果的影响。对比例7显示渣中MgO为7.2％，MgO虽未弱碱性氧化物，但其固磷效果远小于CaO，渣中MgO含量的增加会稀释渣中CaO以及FeO等物质的活度，导致渣系脱磷能力减弱，无法达到预期脱磷目标，但处于保护炉衬，提升炉龄的目的，渣中MgO含量不能过低，因此控制其含量在4～6％。对比例8显示终渣碱度对脱磷的影响，在一定碱度范围内(2.5～4.0)，炉渣脱磷能力随碱度的增加而增加，超过这一限定范围，继续提高碱度会导致炉渣熔点上升，流动性变差，脱磷能力降低。对比例炉渣碱度为2.65，炉渣碱度过低，无法达到预期脱磷效果。
综上所述，留渣量、废钢比和出钢温度等参数相关影响和制约，综合考虑产量、成本、环保等因素，提出了基于“高废钢比(25～30％)+低温出钢(1590～1610℃)+留渣(0～2t)”的工艺路线，炉渣碱度控制在2.8～3.5，渣中MgO含量控制在4～6％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述优特钢为磷含量小于0.015%的优特钢，采用100t顶底复吹转炉冶炼，包括如下步骤：
S1.装料，废钢比为25-30%；
S2.降枪吹氧；终渣中MgO含量为4~6wt%；
S3.出钢，采用低温出钢，出钢温度控制在1590~1610℃；
S4.溅渣护炉；
S5.留渣，留渣量为0-2t，根据下一炉的铁水Si含量调整留渣量：
当铁水Si含量小于0.3%时，留渣2t；
当铁水Si含量在0.3-0.5%时，留渣1t；
当铁水Si含量在0.5-0.7%时，留渣0.5t；
当铁水Si含量>0.7%，留渣0t。
2.根据权利要求1所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述装料总量为88~92t。
3.根据权利要求1所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，吹氧采用炉顶变压变枪的控制方式，具体为：
冶炼前期、中期采用低枪位，枪位控制在1.25-1.35m，冶炼前期氧压为0.95-1.00MPa，然后缓慢下降，冶炼中期氧压稳定在0.75-0.80MPa；
冶炼后期提高枪位至1.45-1.55m，冶炼后期氧压提升至0.80-0.85MPa；
冶炼末期进行压枪操作，枪位控制在1.05-1.15m，维持冶炼后期的氧压不变。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，降枪吹氧的同时进行底吹，所述底吹强度控制在0.05~0.15Nm3/(min·t)。
5.根据权利要求1或3所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，降枪吹氧的同时加入辅料，所述辅料包括三类：石灰、轻烧白云石、烧结矿；其中，石灰加入量为20-30kg/t，轻烧白云石加入量为10-15kg/t，烧结矿加入量为0-20kg/t。
6.根据权利要求5所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，加入辅料的模式为：第一批料在吹炼1-1.5min加入，包括50%~60%的石灰和全部轻烧白云石；第二批料在吹炼3~3.5min加入，包括剩余石灰；第三批料在吹炼5~9min之间加入，在此第三批料加入期间，烧结矿被分批次、小批量加入转炉中。
7.根据权利要求6所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，冶炼前期碱度为1.5~1.8。
8.根据权利要求6所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，终渣碱度为2.8~3.5，渣中FeO含量为15~20wt%。
9.根据权利要求1所述的一种用于优特钢生产的高废钢比转炉冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S4中，出钢结束后，通过氧枪向炉内喷吹氮气进行溅渣护炉，氧枪压力为0.85-0.95MPa，溅渣枪位采用氧枪的下限位，溅渣时间为1.5~2min。
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