專利名稱：低溫鐵水噴吹脫磷預處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煉鋼鐵水預處理技術領域，特別是提供了一種低溫鐵水噴吹脫磷預處理方法，適用于煉鋼鐵水預處理領域。
背景技術：
磷在一般不銹鋼中都是雜質元素，主要是降低鋼的塑性、增強鋼的脆性，使不銹鋼的加工性能變差。對于鐵水熱裝工藝生產一般不銹鋼冶煉，由于高爐鐵水含[P] 0.10%, 而一般不銹鋼成品要求控制[P] ^ 0. 035%，耐晶間腐蝕的不銹鋼應使P < 0. 010%，要求耐濃硝酸和尿素等介質腐蝕的不銹鋼中應使P < 0. 005%，因此不銹鋼冶煉都應考慮脫磷問題。由于合金熔化爐、AOD爐和VOD精煉不銹鋼鋼水工藝中合金熔化爐主要功能為熔化高碳鉻鐵和廢鋼，熔化后的含鉻鐵水硅含量很高，鐵水溫度1600 1700°C，基本上在進行脫Si保鉻處理，沒有脫磷條件。AOD爐主要功能是降碳保鉻，脫碳后為還原階段，也缺少脫磷條件。良好的脫磷條件要求鐵水溫度低、渣堿度高、氧勢高。LF爐起到溫度調節(jié)，合金微調的作用，同樣缺少脫磷條件。因此，利用合金熔化爐、AOD爐、LF爐和VOD精煉不銹鋼鋼水進行脫磷處理在工藝和操作上均十分困難。在合金熔化爐熔煉和后續(xù)精煉的過程中加入的廢鋼和鐵合金也會帶入一部分磷，從而使磷含量進一步升高。因此，綜合以上各方面因素，應在合金熔化爐熔煉之前進行鐵水脫磷處理，使鐵水脫磷處理后[P] <0.015%，以滿足最終不銹鋼成品對P的要求。目前鐵水脫磷工藝主要有魚雷罐內噴吹脫磷、鐵水罐內噴吹脫磷、專用轉爐脫磷。專用轉爐脫磷對于一些不銹鋼產量不大的企業(yè)來說主要存在以下幾方面的問題(1) 一次性設備投資大；(2)占地面積廣；(3)由于產能小，轉爐不能充分利用。如果利用現(xiàn)有轉爐脫磷，必將降低其它鋼種的產能，造成較大的經濟效益損失。鐵水罐內噴吹脫磷具有設備投資少、場地占地小、脫磷條件好、能同時脫硅等優(yōu)點，受到越來越廣泛的關注。但是，由于鐵水脫磷需要加入大量的冷態(tài)脫磷劑，容易引起鐵水溫降過大而造成扒渣困難、鐵水損失過大、向合金熔化爐兌鐵困難等問題，因此，鐵水罐內噴吹脫磷均要求鐵水溫度在1350°C 以上。但對于一些從混鐵爐里接的鐵水，進入鐵水脫磷處理站后鐵水溫度一般在1160 1300°C左右，這種溫度將無法滿足鐵水罐噴吹脫磷對鐵水溫度的要求。鐵水脫磷處理過程中引起鐵水溫降的因素主要有以下幾方面1、脫磷過程中加入的冷態(tài)脫磷劑引起鐵水溫降；2、噴吹過程中的載氣引起鐵水溫降；3、處理過程中鐵水的自然溫降。由于以上幾方面原因造成鐵水在處理過程中的溫降較大，為保證后面工序對鐵水溫度的要求，必然對脫磷前鐵水溫度具有較高要求，這對低溫鐵水的脫磷處理帶來了困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫鐵水噴吹脫磷預處理方法，通過較高的固氣比降低載氣量，減少反應時間；合適的氣氧比(氣體氧與固體氧化劑氧化鐵皮中含氧量及氣體氧之和的質量分數(shù))以減少固態(tài)脫磷劑氧化鐵皮的加入量，降低載氣和固態(tài)脫磷劑引起的鐵水溫降。同時進行面吹氧升溫實現(xiàn)對低溫鐵水進行脫磷預處理；較好的解決低溫鐵水對脫磷的限制。其原理是通過噴吹系統(tǒng)向鐵水內噴吹脫磷劑(CaO粉)、通過頂部加料系統(tǒng)添加氧化劑(氧化鐵皮)、助溶劑(CaF2)、通過氧槍對鐵水進行吹氧加熱，在合適的噴吹速度、 加料速度、吹氧量、吹氧速度的情況下完成低溫鐵水情況下鐵水脫磷的目的，處理后鐵水溫度較處理前溫度不變或略有上升。實現(xiàn)本發(fā)明的載體設備包括脫磷專用鐵水罐、脫磷鐵水傾翻運輸車、扒渣系統(tǒng)、 噴吹系統(tǒng)、頂部加料系統(tǒng)、吹氧系統(tǒng)、測溫取樣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)(現(xiàn)場已具備)。本發(fā)明工藝過程為(1)采用脫磷專用鐵水罐，將已稱量的鐵水運至脫磷鐵水傾翻運輸車上，隨后鐵水傾翻運輸車開至扒渣位(扒渣處理位與脫硅、磷處理位為同一位置)，先對鐵水進行扒渣處理，扒渣處理時脫磷鐵水傾翻車將鐵包傾翻至一定角度(傾翻角度在0 52°之間實時變化，具體傾翻角度通過手動控制，以鐵水不流出鐵水罐口為準)，扒渣臂伸入鐵包中開始扒除鐵包內的爐渣。(2)扒渣完成后，對鐵水進行測溫取樣，將鐵水溫度、重量、成分(Si、Mn、P、S、C的含量)輸入到控制界面中，程序自動設定脫硅、磷劑的噴吹量以及氧化鐵皮、螢石和氧氣的吹入量，脫硅、脫磷處理開始自動進行。在脫硅、脫磷處理過程中CaO粉劑在以隊為載氣的作用下(固氣體積比40 50范圍)通過噴槍噴入鐵水中。這樣一可以減少載氣的吹入量，降低由此引起的鐵水溫降；二載氣可以實現(xiàn)對鐵水進行攪拌，為脫磷提供良好的動力學條件，促進反應的進行；三可減小脫磷處理的周期，進而降低鐵水的自然溫降。在噴吹控制方面，根據(jù)初始磷含量和終點磷含量控制噴吹速度在30 90kg/min的范圍內。在噴吹的過程中為保證由于噴吹速度的波動造成鐵水的噴濺和CaO粉劑的高利用率，噴吹速度應保持穩(wěn)定。為此，在噴吹過程中采取控制噴吹罐內壓力與噴吹管道內壓力的壓力差恒定(壓力差控制在0. 1 0. 15MI^范圍內)的方式實現(xiàn)噴吹速度的穩(wěn)定，達到低噴濺，高CaO粉劑利用率，低溫降的目的。(3)引起鐵水溫降的最大因素是固態(tài)脫磷劑的加入。因此，在噴吹CaO粉劑的同時，通過氧槍以20 25Nm7min的速度向鐵水包內吹入氧氣。吹入的氧氣一方面為脫磷反應提供一部分
，以替代部分氧化鐵皮，從而減少氧化鐵皮的加入量，降低固態(tài)氧化鐵皮的加入引起的鐵水溫降。另一方面，通過化學反應達到加熱升溫的目的。吹氧的過程中，在確保氧氣具有較高的利用率的同時降低由于氧氣引起的脫碳、脫猛的反應速度，達到保碳、 保猛的目的，氧槍的槍位在距離鐵水液面1. 0 1. 5米的范圍內根據(jù)反應情況進行調整。同時，氧氣的吹入速度控制在1馬赫，實現(xiàn)對鐵水進行軟吹。(4)脫磷處理完成后，由于渣層較厚，需對鐵水進行扒渣處理。扒渣過程中利用傾翻車的傾翻功能將脫磷專用鐵水罐傾翻至適當?shù)慕嵌?傾翻角度通過扒渣機上的傾翻手柄進行控制，可實時根據(jù)需要進行調節(jié)，角度調節(jié)范圍可在0 52°之間變化，具體角度以鐵水不流出鐵水罐口為準)，然后操作扒渣機進行扒渣處理。(5)扒渣完成后，鐵水傾翻運輸車運行至測溫取樣位對脫磷處理完成后的結果進行測溫取樣，隨后等待處理結果或鐵水傾翻運輸車直接運行至吊包位，用天車將合格鐵水吊至下一道工序。其工藝流程圖如圖1所示。
本發(fā)明的創(chuàng)新之處是通過采用較高固氣比的方式減少載氣引起的溫降，減小脫磷處理周期，降低鐵水自然溫降。通過控制合理氧槍槍位和低吹氧速度的方式一方面為脫磷反應提供氣體0，替代部分固態(tài)氧化鐵皮。從而在保證鐵水高氧勢的同時，可減少固態(tài)氧化鐵皮的加入量，進而減少固態(tài)氧化鐵皮的加入引起的鐵水溫降。另一方面，軟吹可有效降低脫碳、脫猛的反應速度，達到保碳、保猛的目的。由于本發(fā)明降低了載氣和固態(tài)氧化鐵皮引起的鐵水溫降，因此，可實現(xiàn)對低溫鐵水進行噴吹脫磷處理。實踐證明，本發(fā)明目前已經實現(xiàn)對1174°c的低溫鐵水進行了噴吹脫磷處理，處理后鐵水溫度達到1302°C，脫磷率達到 90%以上。


圖1為鐵水噴吹工藝流程圖。圖2為鐵水噴吹脫磷載體設備。其中，CaO粉劑噴吹罐1、噴槍2、氧槍3、鐵水傾翻運輸車4、脫磷專用鐵水包5、頂部加料系統(tǒng)6、下料皮帶機7。
具體實施例方式下面結合具體的實例詳細介紹如何通過本發(fā)明對低溫鐵水進行脫磷處理，來實現(xiàn)對低溫鐵水進行脫磷的目的。實施例1 (1)使用脫磷專用鐵水罐5盛裝鐵水(鐵水重量實時稱量)，將已稱量的脫磷專用鐵水罐運至傾翻車4上，點擊控制屏幕上的傾翻車至扒渣位(扒渣位與脫硅、磷處理位為同一位置)按鈕，傾翻車運行至扒渣位，隨后扒渣操作人員操作傾翻車(操作按鈕與扒渣機操作在同一操作臺上)傾翻脫磷專用鐵水罐(脫磷專用罐傾翻角度在0 52°之間實時變化，具體傾翻角度以鐵水不流出鐵水罐口為準)和扒渣機進行扒渣操作。(2)扒渣完成后，鐵水傾翻運輸車4運行至測溫取樣位對鐵水進行測溫取樣，將鐵水溫度(1174°C )、鐵水重量(38t)、成分(C 4. 14% ；Si :0. 31% ；Mn :0. 32% ；P :0. 068 ；S 0. 027的含量)及目標磷要求(<0.01% )輸入到控制界面中，程序自動設定脫硅、磷劑的噴吹量(616kg)，以及氧化鐵皮(360kg)、螢石(60kg)加入量和氧氣的吹入量(32Nm3)，脫硅、脫磷處理開始自動進行。在處理過程中，脫硅、磷劑(CaO粉劑)從粉劑噴吹罐1中在載氣的作用下以濃相輸送的方式通過噴槍2噴入鐵水中，對鐵水進行攪拌并發(fā)生化學反應， 噴吹處理時間為20min ；噴吹處理延遲30s后，O2開始通過氧槍3吹入鐵水中，以提供氣體 0和加熱，氧槍槍位在距鐵水液面1. 0 1. 5米的范圍內根據(jù)反應情況進行調整，氧氣流速為1馬赫，吹氧時間22min ；氧化鐵皮和螢石(CaF2)通過頂部加料系統(tǒng)6下至皮帶機7上， 皮帶機輸送上述兩種物質至鐵水中。(3)脫磷處理完成后，由于渣層較厚，需對鐵水進行扒渣處理。處理過程的步驟與 (1)相同。(4)扒渣處理完成后，操作工點擊操作畫面上的脫磷鐵水傾翻運輸車至測溫取樣位按鈕，脫磷鐵水傾翻運輸車運行至測溫取樣位，操作工開始手動進行測溫取樣。等待測溫取樣結果(鐵水溫度1302°C，鐵水成分C :3. 53% ；Si :0.01% ；Mn :0. 18 ；P :0.007% ； S 0. 16)。由結果可以看出處理后鐵水溫度達到1302°C，鐵水P含量< 0.01%，C損失4. 14% -3. 53%= 0. 61%，在最大限度的保留鐵水化學熱(C、Mn)的同時很好的實現(xiàn)了對低溫鐵水進行脫磷處理，處理后P含量完全滿足要求。(5)測溫取樣結果出來后，鐵水成分溫度均滿足要求。隨后操作工點擊操作屏幕上的脫磷鐵水傾翻車至吊包位按鈕，脫磷鐵水傾翻車運行至吊包位，利用吊車吊運脫磷專用鐵水包至下一工序。實施例2(1)步驟與實例一相同。(2)扒渣完成后，鐵水傾翻運輸車4運行至測溫取樣位對鐵水進行測溫取樣，將鐵水溫度(1171°C )、鐵水重量(32t)、成分(C 4. 14% ；Si 0. 32% ；Mn 0. 32% ；P 0. 075 ；S 0. 0 的含量)及目標磷要求(<0. 005%)輸入到控制界面中，程序自動設定脫硅、磷劑的噴吹量(7%kg)，以及氧化鐵皮(34^g)、螢石(IOOkg)加入量和氧氣的吹入量(753Nm3)，脫硅、脫磷處理開始自動進行。在處理過程中，脫硅、磷劑(CaO粉劑)從粉劑噴吹罐1中在載氣的作用下以濃相輸送的方式通過噴槍2噴入鐵水中，對鐵水進行攪拌并發(fā)生化學反應， 噴吹處理時間為25min ；噴吹處理延遲30s后，O2開始通過氧槍3吹入鐵水中，以提供氣體 0和加熱，氧槍槍位在距鐵水液面1. 5 2. 0米的范圍內根據(jù)反應情況進行調整，氧氣流速為1馬赫，吹氧時間30min ；氧化鐵皮和螢石(CaF2)通過頂部加料系統(tǒng)6下至皮帶機7上， 皮帶機輸送上述兩種物質至鐵水中。(3)步驟與實例一相同。(4)扒渣處理完成后，操作工點擊操作畫面上的脫磷鐵水傾翻運輸車至測溫取樣位按鈕，脫磷鐵水傾翻運輸車運行至測溫取樣位，操作工開始手動進行測溫取樣。等待測溫取樣結果(鐵水溫度1；3531，鐵水成分(2.94% ；Si 0.01% ；Mn :0. 11 ；P 0. 004% ； S 0. 18)。由結果可以看出處理后鐵水溫度達到1353°C，鐵水P含量< 0.005%，C損失 4. 14% -2. 94%= 1. 2%。鐵水溫度比較理想，但是C損失相對較大，雖然脫磷效果很理想， 但化學熱損失偏高，主要是氧槍槍位過高所致。(5)步驟與實例一相同。
權利要求
1. 一種低溫鐵水噴吹脫磷預處理方法，其特征在于，工藝步驟為(1)采用脫磷專用鐵水罐，將已稱量的鐵水運至脫磷鐵水傾翻運輸車上，隨后鐵水傾翻運輸車開至扒渣位，先對鐵水進行扒渣處理，扒渣處理時脫磷鐵水傾翻車將鐵包傾翻至一定角度，傾翻角度在O 52°之間實時變化，以鐵水不流出鐵水罐口為準，扒渣臂伸入鐵包中開始扒除鐵包內的爐渣；(2)扒渣完成后，對鐵水進行測溫取樣，將鐵水溫度、重量、成分輸入到控制界面中，程序自動設定脫硅、磷劑的噴吹量以及氧化鐵皮、螢石和氧氣的吹入量，脫硅、脫磷處理開始自動進行；在脫硅、脫磷處理過程中CaO粉劑在以隊為載氣的作用下固氣體積比在40 50 通過噴槍噴入鐵水中；根據(jù)初始磷含量和終點磷含量控制噴吹速度在30 90kg/min的范圍內；在噴吹過程中采取控制噴吹罐內壓力與噴吹管道內壓力的壓力差恒定的方式實現(xiàn)噴吹速度的穩(wěn)定，壓力差控制在0. 1 0. 15MI^范圍內；達到低噴濺，高CaO粉劑利用率，低溫降的目的；(3)在噴吹CaO粉劑的同時，通過氧槍以20 25Nm3/min的速度向鐵水包內吹入氧氣， 氧槍的槍位在距離鐵水液面1. 0 1. 5米的范圍內調整；同時，氧氣的吹入速度控制在1馬赫，實現(xiàn)對鐵水進行軟吹；(4)脫磷處理完成后，對鐵水進行扒渣處理；扒渣過程中利用傾翻車的傾翻功能將脫磷專用鐵水罐傾翻至適當?shù)慕嵌?，傾翻角度在0 52°之間實時變化，以鐵水不流出鐵水罐口為準，然后扒渣機進行扒渣處理。(5)扒渣完成后，鐵水傾翻運輸車運行至測溫取樣位對脫磷處理完成后的結果進行測溫取樣，隨后等待處理結果或鐵水傾翻運輸車直接運行至吊包位，用天車將合格鐵水吊至下一道工序。
全文摘要
一種低溫鐵水噴吹脫磷預處理方法，屬于煉鋼鐵水預處理領域。鐵水采用脫磷專用鐵水包盛裝，并用鐵水傾翻運輸車運至處理位。噴吹采用濃相輸送的方式，減少了載氣引起的鐵水溫降。吹入的氧氣為反應提供了氣體O和加熱升溫，減少了氧化鐵皮的加入量從而降低氧化鐵皮加入引起的鐵水溫降。低吹氧速度實現(xiàn)對鐵水進行軟吹，降低了脫碳、脫錳的反應速度，達到保碳、保錳的目的，最大程度的保留了鐵水的化學熱。由于以上幾方面的積極作用，減少了鐵水的溫降，同時氧氣對鐵水進行一定的加熱，最終實現(xiàn)對低溫鐵水進行噴吹脫磷，脫磷率達90％以上。
文檔編號C21C7/064GK102559999SQ201210024440
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權日2012年2月3日
發(fā)明者張凌義, 張國棟, 張德國, 黃云 申請人:北京首鋼國際工程技術有限公司