專利名稱：轉(zhuǎn)爐快速脫硅、脫磷預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵水預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種轉(zhuǎn)爐快速脫硅、脫磷預(yù)處理方法；適用于在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行鐵水脫硅、脫磷預(yù)處理。
背景技術(shù)：
為滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)潔凈鋼的大量需求，采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉工藝穩(wěn)定生產(chǎn)低磷、 低硫([P+S] <0. 02%)潔凈鋼水非常困難。主要原因是轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)溫度高，不利于磷氧化，渣鋼間磷分配比波動(dòng)在60 100，只能在低碳區(qū)([C] ^0. 06%)實(shí)現(xiàn)脫磷；隨著熔池碳含量降低鋼水氧化性提高，使渣鋼間硫的分配比降到2 4%，脫硫反應(yīng)效率很低。采用鐵水預(yù)處理脫磷反應(yīng)溫度低，有利于脫磷，渣鋼間磷的分配比達(dá)到200 400，是煉鋼脫磷效率的3 4倍。由于鐵水中碳、硅含量較高，氧化性低，有利于鐵水脫硫，渣鋼間硫分配比達(dá)到1000 1500，是轉(zhuǎn)爐脫硫效率的200 300倍。因此，為提高脫磷、硫的反應(yīng)效率，各種鐵水預(yù)處理方法相繼出現(xiàn)，以期實(shí)現(xiàn)高效、低成本生產(chǎn)高潔凈度鋼水。如何進(jìn)行鐵水脫磷預(yù)處理，降低潔凈鋼生產(chǎn)成本是當(dāng)代煉鋼領(lǐng)域主要的研究方向。目前，已經(jīng)工業(yè)化的鐵水脫磷預(yù)處理工藝包括(1)鐵水包、魚雷罐車噴粉脫磷工藝以鐵水運(yùn)輸設(shè)備如鐵水包或混鐵車作為預(yù)處理裝置，采用脫硅鐵水，要求初始[SiLS 0. 15%;通過(guò)噴粉裝置將脫磷劑(由礦石、燒結(jié)礦、石灰、助熔劑等原料配成)噴入鐵水內(nèi)部或通過(guò)溜槽加到鐵水表面。有時(shí)采用頂吹供氧提高脫磷速度和減少處理溫降。由于反應(yīng)空間小，造成氧氣應(yīng)用比例較低，處理過(guò)程溫降大于80°C。如日本專利公開報(bào)NO. 58-16007公開了一種鐵水包噴吹脫磷、脫硫的預(yù)處理方法， 處理結(jié)束爐渣堿度大于2. 2，氧化鐵小于15%。(2)轉(zhuǎn)爐脫硅、脫磷預(yù)處理工藝預(yù)處理裝置為轉(zhuǎn)爐，將普通鐵水或脫硫鐵水兌入頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐內(nèi)，加入適量廢鋼和造渣熔劑，進(jìn)行脫硅、脫磷預(yù)處理，工藝方法如下日本專利公報(bào)NO. 63-195209公開了一種冶煉工藝，采用兩座轉(zhuǎn)爐，第一座轉(zhuǎn)爐為脫磷預(yù)處理爐，第二座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫碳精煉。脫磷預(yù)處理爐采用頂吹弱供氧，供氧強(qiáng)度為 1.0 1.3Nm3/t.min，造中等堿度爐渣(R = 2. 0 2. 5)脫磷，處理低硅([Si]。= 0.15 0. 30% )鐵水，吹氧時(shí)間lOmin，半鋼磷含量控制在0. 03%以下。專利CN 1182799A公開了一種轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷方法，要求鐵水[SiL小于0. 4%，供氧強(qiáng)度為0. 75 1. 2Nm7t.min，采用預(yù)先制作的脫磷劑作為化渣劑，處理終點(diǎn)爐渣堿度大于3. 0，處理時(shí)間不少于18分鐘。專利CN 1U8050A公開了一種氮一氧混吹鐵水預(yù)處理方法，頂吹氧采用弱供氧， 供氧強(qiáng)度為0. 8Nm3/t. min,冶煉后期混入部分氮?dú)?，混氮量達(dá)到總流量的20 40 %，采用高堿度(R = 3. 0 4. 0)造渣工藝，處理時(shí)間不少于16分鐘。專利CN 1552919A公開了一種轉(zhuǎn)爐氧氮頂吹脫磷法，頂吹氧采用弱供氧，冶煉后期混入部分氮?dú)?，混氮量達(dá)到40 75% ；當(dāng)處理過(guò)程產(chǎn)生大噴濺時(shí)采用間歇供氮工藝，處理時(shí)間10 12min。
上述轉(zhuǎn)爐鐵水脫硅、脫磷預(yù)處理工藝存在以下的共同缺點(diǎn)(1)均要求較低的初始鐵水硅含量，工藝適應(yīng)性不強(qiáng)；(2)均采用弱供氧、軟吹工藝，供氧時(shí)間較長(zhǎng)并易發(fā)生爐渣噴濺；(3)均采用中高堿度渣脫磷，石灰消耗量大，渣量大，造成脫磷、脫硅處理成本升
尚ο本發(fā)明針對(duì)上述轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預(yù)處理工藝存在的主要技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)研究鐵液中碳、硅、磷氧化反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)變規(guī)律和各元素氧化速度變化規(guī)律及其相互影響，發(fā)明一種適于頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐快速脫硅、脫磷預(yù)處理工藝。其工藝特點(diǎn)是采用頂吹強(qiáng)供氧，底吹弱攪拌，低堿度中等氧化鐵渣脫磷工藝，使脫磷、脫硅的供氧時(shí)間比其它方法縮短2 lOmin。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)爐快速脫硅、脫磷預(yù)處理方法，利用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)鐵水快速脫硅、脫磷和穩(wěn)定控制半鋼終點(diǎn)磷、碳含量和溫度。本發(fā)明的技術(shù)原理是復(fù)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)熔池硅的氧化速度僅與硅含量有關(guān)，如圖2所示。隨熔池硅含量降低脫硅速率直線下降當(dāng)[Si]彡0.3%時(shí)脫硅速度彡1000X 10_6/min， 為高速脫硅區(qū)；當(dāng)[Si] <0.04%時(shí)脫硅速度降低到IOOX 10_6/min以下。如圖3所示，當(dāng) [Si]彡0. 4%時(shí)熔池反應(yīng)以脫硅為主；當(dāng)0. 2彡[Si] < 0. 4%時(shí)為碳、硅同時(shí)氧化反應(yīng)區(qū)， Δ [Si]/Δ [C] 1 ；當(dāng)[Si] < 0. 2%時(shí)脫硅速度大幅降低，Δ [Si]/Δ [C] < 1，說(shuō)明熔池反應(yīng)以脫碳為主。如圖4所示，熔池中磷的氧化受硅氧化的影響，磷含量伴隨硅含量降低而降低?？刂铺幚斫K點(diǎn)[Si] <0.03%是保證半鋼[P] <0.03%的重要熱力學(xué)條件。本發(fā)明采用頂吹強(qiáng)供氧、底吹弱攪拌，低堿度中等氧化鐵爐渣脫磷工藝；在工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐作為鐵水脫硅、脫磷預(yù)處理反應(yīng)器，以普通鐵水或脫硫鐵水作為原料(鐵水[Si]在0. 2 1 %，[C]在3. 8 4. 5 %，[S]在0. 001 0. 045 % 范圍)，加入廢鋼，廢鋼加入重量為原料的8 15%，并要求廢鋼塊度長(zhǎng)X寬X厚 (800mmX500mmX150mm ；頂吹供氧根據(jù)鐵水硅含量分為兩種操作模式當(dāng)鐵水[Si]彡0.4%時(shí)，采用變流量變槍位供氧，前期供氧強(qiáng)度1.5 2.0Nm3/ t. min,后期為 L O 1. 5Nm3/t. min ；當(dāng)鐵水[Si] < 0. 4%時(shí)，采用恒流量變槍位操作，全程供氧強(qiáng)度為1. 2 1. 6Nm3/ t. min ；預(yù)處理供氧采用大流量、強(qiáng)供氧、硬吹控制氧射流對(duì)熔池的穿透深度比L/ L0O. 3 0. 8 ；采用變槍位操作；對(duì)300噸轉(zhuǎn)爐開吹時(shí)首先低槍位(1. O 1. 2m)點(diǎn)火20 30s，然后將槍位提高至化渣槍位1. 5 2. Om,吹煉1 2min，促進(jìn)石灰熔化；隨后逐步降低氧槍高度1. O 1. 8m，，將IVLtl提高到0. 4 0. 6 ；為避免脫磷過(guò)程碳的嚴(yán)重?zé)龘p，應(yīng)根據(jù)鐵水硅含量嚴(yán)格控制吹氧量10 15Nm3/t ；為保證半鋼[P]的控制目標(biāo)([P]彡0.03%)，要求渣鋼間磷的分配比Lp(P205/ [P])為60 100 ；為此要求控制爐渣堿度為1. 7 2. 0，渣中IFe 8 15重量％，渣中MgO 為6 10重量％。并要求控制半鋼[Si]彡0. 05% ；
在吹煉初期加入全部渣料，渣料的加入配比為石灰燒結(jié)礦白云石為 1 0.5 0.15;為提高初渣成渣速度和減少石灰加入量，通常隨廢鋼加入脫碳爐渣5 15kg/t ；供氧過(guò)程中熔池底吹供氣強(qiáng)度保持在0. 16 0. 25Nm3/t. min范圍內(nèi)；出鋼后半鋼包內(nèi)的半鋼溫度控制在1330 1350°C。根據(jù)上述鐵水預(yù)處理過(guò)程中碳、硅、磷的氧化規(guī)律對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明如下根據(jù)轉(zhuǎn)爐容量加入鐵水和廢鋼，廢鋼比應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)售價(jià)和鐵水供應(yīng)情況靈活調(diào)整，波動(dòng)在8 15%范圍內(nèi)。由于脫磷預(yù)處理溫度始終低于廢鋼熔點(diǎn)，廢鋼熔化主要依靠碳向廢鋼內(nèi)擴(kuò)散使熔點(diǎn)降低至鐵水溫度后逐步熔化，因此對(duì)廢鋼的塊度有明確要求長(zhǎng)X 寬 X 厚彡 800mm X 500mm X 150mm。初始鐵水[Si]彡0. 4%采用變流量變槍位供氧操作，前;3min供氧強(qiáng)度彡2. ONm3/ t. min,隨后始終保持在< 1. 4Nm3/t. min至吹煉終點(diǎn)。[Si] < 0. 4%時(shí)采用恒流量變槍位供氧操作，吹煉全過(guò)程供氧強(qiáng)度始終保持在1. 4士0. 2Nm3/t. min,槍位逐步降低。供氧操作全程采用大流量、強(qiáng)供氧、硬吹工藝。兌鐵后立即開始吹煉，首先低槍位點(diǎn)火20 30s，然后將槍位提高至化渣槍位，吹煉1 2min，促進(jìn)石灰熔化。隨后逐步降低氧槍高度，增強(qiáng)頂射流對(duì)熔池沖擊深度，將IVLtl 提高到0. 4 0. 6。氧氣射流對(duì)熔池的沖擊深度按下式計(jì)算1 = 346.7x^x3.81式中PQ-滯止壓力，MPa ；dQ-氧槍喉口直徑，cm ；H-槍位，cm ；L-氧氣流的穿透深度，cm。如圖5所示，控制氧射流對(duì)熔池的穿透深度比IVLtl ^ 0. 3是實(shí)現(xiàn)快速脫硅的重要控制參數(shù)。為避免脫磷過(guò)程碳的嚴(yán)重?zé)龘p，應(yīng)根據(jù)鐵水硅含量嚴(yán)格控制吹氧量。如圖6所示， 隨初始[Si]升高適當(dāng)增加供氧量，當(dāng)鐵水[Si]為0. 3%時(shí)供氧量為llNm3/t。在供氧過(guò)程中熔池應(yīng)始終保持較高的底吹供氣強(qiáng)度，一般控制在0. 16 0. 25Nm3/ t. min0在吹煉初期要求盡快加入全部渣料，快速形成低堿度熔渣。為提高化渣速度，降低爐渣熔點(diǎn)，要求在吹煉前期加完全部礦石和白云石。渣料的加入配比為石灰燒結(jié)礦白云石為1 0.5 0.15。為提高初渣成渣速度和減少石灰加入量，通常隨廢鋼加入脫碳爐渣 10 15kg/t。為保證半鋼[P]的目標(biāo)要求([P]彡0.03%)，如圖7所示，要求渣鋼間磷的分配比Lp(P205/[P])彡70。穩(wěn)定控制Lp要求控制爐渣堿度為1.7 2.0，渣中TFe 8 15%， 漁中MgO為6 10%。為保證半鋼[P]的目標(biāo)要求還必須嚴(yán)格控制吹煉終點(diǎn)熔池硅含量，控制半鋼 [Si] ( 0. 05%。為增加脫碳爐半鋼冶煉的熱量，采用較高半鋼終點(diǎn)溫度控制，要求出鋼后半鋼包內(nèi)的半鋼溫度控制在1340 士 10°C。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可在Smin吹煉時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定生產(chǎn)半鋼[P] ( 0. 03%，半鋼[C] 為3. 4%的低磷高碳半鋼水。


圖1為脫磷轉(zhuǎn)爐吹煉工藝操作圖。圖2為預(yù)處理前期脫硅效率對(duì)脫磷的影響。圖3為鐵水[Si]。同Δ [Si]/Δ [C]的關(guān)系。圖4為半鋼[Si]控制對(duì)半鋼[P]的影響。圖5為L(zhǎng)/L。對(duì)脫硅速度的影響。圖6為鐵水[Si]與耗氧量的關(guān)系。圖7為表觀磷分配比與半鋼[P]的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 脫硫后的鐵水(成份、溫度見表1)兌入300t脫磷轉(zhuǎn)爐后點(diǎn)火吹煉，前期分兩次加入石灰13. 52kg/t，螢石3. 5kg/t和燒結(jié)礦5. llkg/t造渣(爐渣成份見表2)。吹氧量 14. 3Nm3/t,吹煉時(shí)間Smin到達(dá)終點(diǎn)。脫磷半鋼終點(diǎn)成份、溫度見表1。表1冶煉過(guò)程中金屬成份(％ )
成份 Pc PsI Ps ΓΤ Πμ^溫度 /°c
鐵水4. 578 0.288 0.002 0.078 0.255 1365
半鋼3. 598 0.033 0.019 0.021 0.035 1347表2冶煉過(guò)程中爐渣成分(％ )
CaO~~SiO2 MgO~~FeOMnOP^HsAl2O3 RLpLs
28. 19 17. 71 4 55 29.72 13.90 Γθδ 0.024Πθ Γδθ 7X6 1.26實(shí)施例2 脫硫后的鐵水(成份、溫度見表幻兌入300t脫磷轉(zhuǎn)爐，前期分兩次加入石灰 17. 67kg/t，白云石3. 4kg/t和燒結(jié)礦四.68kg/t造渣(爐渣成份見表4)。吹氧量15. 68Nm3/ t，吹煉時(shí)間Smin到達(dá)終點(diǎn)。脫磷半鋼終點(diǎn)成份、溫度見表4。表3冶煉過(guò)程中金屬成份(％ )
成份 Pc I-Sl Γ^ Γ~ρ riti溫度 /°c
鐵水4. 728 0. 335 0.002 0.078 0.263 1390
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)爐快速脫硅、脫磷預(yù)處理方法，采用頂吹強(qiáng)供氧、底吹弱攪拌，低堿度中等氧化鐵爐渣脫磷；其特征在于，在工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐作為鐵水脫硅、脫磷預(yù)處理反應(yīng)器，以普通鐵水或脫硫鐵水作為原料，加入廢鋼，廢鋼加入重量為原料的8 15%，并要求廢鋼塊度長(zhǎng)X寬X厚 (800mmX500mmX150mm ；頂吹供氧根據(jù)鐵水硅含量分為兩種操作模式當(dāng)鐵水[Si]彡0.4%時(shí)，采用變流量變槍位供氧，前期供氧強(qiáng)度1.5 2. 0Nm7t.min， 后期為 1. 0 1. 5Nm3/t. min ；當(dāng)鐵水[Si] < 0. 4%時(shí)，采用恒流量變槍位操作，全程供氧強(qiáng)度為1. 2 1. 6Nm3/ t. min ；預(yù)處理供氧采用大流量、強(qiáng)供氧、硬吹控制氧射流對(duì)熔池的穿透深度比IVLtlO. 3 0.8 ；采用變槍位操作；對(duì)300噸轉(zhuǎn)爐開吹時(shí)首先低槍位(1. 0 1. 2m)點(diǎn)火20 30s，然后將槍位提高至化渣槍位1. 5 2. Om,吹煉1 2min，促進(jìn)石灰熔化；隨后逐步降低氧槍高度1.0 1. 8m，將IVLtl提高到0. 4 0. 6 ；為避免脫磷過(guò)程碳的嚴(yán)重?zé)龘p，應(yīng)根據(jù)鐵水硅含量嚴(yán)格控制吹氧量10 15Nm3/t ；為保證半鋼[P]的控制目標(biāo)[P]彡0.03%，要求渣鋼間磷的分配比Lp(P205/[P])為 60 100 ；為此要求控制爐渣堿度為1. 7 2. 0，渣中TFe 8 15重量％，渣中MgO為6 10重量％ ；并要求控制半鋼[Si] ^ 0. 05% ；在吹煉初期加入全部渣料，渣料的加入配比為石灰燒結(jié)礦白云石為 1 0.5 0. 15 ；隨廢鋼加入脫碳爐渣5 15kg/t ；供氧過(guò)程中熔池底吹供氣強(qiáng)度保持在0. 16 0. 25Nm3/t. min范圍內(nèi)； 出鋼后半鋼包內(nèi)的半鋼溫度控制在1330 1350°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，普通鐵水或脫硫鐵水中[Si]在0.2 1%，[C]在3. 8 4.5%，[S]在0.001 0.045%范圍，均為重量百分?jǐn)?shù)。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)爐快速脫硅、脫磷預(yù)處理方法，屬于鐵水預(yù)處理領(lǐng)域。采用頂吹強(qiáng)供氧、底吹弱攪拌，低堿度中等氧化鐵爐渣脫磷工藝。當(dāng)鐵水[Si]≥0.4％時(shí)采用變流量變槍位供氧工藝，前期供氧強(qiáng)度≥2.0Nm3/t.min，后期≤1.4Nm3/t.min；[Si]＜0.4％時(shí)用恒流量變槍位操作，全程供氧強(qiáng)度為1.4±0.2Nm3/t.min。頂吹供氧采用“硬吹”，要求L/L0≥0.3，并在吹煉過(guò)程中逐步降低槍位，將L/L0提高到0.4～0.6。通過(guò)控制渣鋼間磷分配比LP≥70保證終點(diǎn)[P]≤0.03％，爐渣堿度達(dá)到1.7～2.0，渣中TFe 8～15％，渣中MgO為6～10％；控制終點(diǎn)[Si]≤0.05％以保證脫磷效果，底吹供氧強(qiáng)度0.16～0.25Nm3/t.min，半鋼溫度在1340±10℃。優(yōu)點(diǎn)在于，在8min內(nèi)穩(wěn)定生產(chǎn)半鋼[P]≤0.03％，[C]為3.4％的低磷高碳半鋼水。
文檔編號(hào)C21C1/02GK102505062SQ201110460210
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者余健, 佟溥翹, 劉偉, 劉瀏, 姚同路, 張慶國(guó), 李峻, 閻占輝 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院