鐵水的預(yù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐連續(xù)地進(jìn)行鐵水的脫硅處理和脫磷處理的鐵 水的預(yù)處理方法，并且在脫硅處理和脫磷處理之間夾有中間的排渣工序。
【背景技術(shù)】
[0002] 在強(qiáng)烈要求減少溫室效應(yīng)氣體的排放量的近年來，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中，用轉(zhuǎn)爐、鐵水鍋 等處理容器進(jìn)行脫磷處理及脫碳精煉等時，在爐內(nèi)的鐵水中配合鐵肩等冷鐵源，從而減少 鋼鐵制造所需要的能量。這是因為，冷鐵源與裝入到高爐中的鐵礦石這樣的氧化鐵不同，其 不需要還原，因此與對從高爐出鐵的生鐵進(jìn)行精煉來制造鋼水相比，能夠以較少的能量消 耗量少、較少的溫室效應(yīng)氣體排放量來制造鋼水。
[0003] 另外，近年來，實施了在轉(zhuǎn)爐中的脫碳精煉之前對鐵水實施預(yù)處理，從而預(yù)先除去 鐵水中的磷的精煉方法（也稱為"預(yù)脫磷處理"），因為該方法在成本方面及品質(zhì)方面是有 利的。一般來說，脫磷處理如下進(jìn)行：將氧化劑（氧氣等氧源）及脫磷精煉劑（CaO系助熔 劑）添加到鐵水中，利用氧化劑將鐵水中的磷氧化而形成磷氧化物，再使其吸收到渣滓化 后的脫磷精煉劑中，從熱力學(xué)上來看，對于該脫磷反應(yīng)而言，精煉溫度越低越有利。即，溫度 比鋼水階段低的鐵水階段容易進(jìn)行脫磷反應(yīng)，可以以較少的氧化劑及脫磷精煉劑來進(jìn)行脫 磷處理。因此，通過進(jìn)行上述預(yù)脫磷處理，雖然處理工序有所增加，但可以減少制鋼精煉工 序整體的爐渣產(chǎn)生量。
[0004] 但是，從尚爐出鐵的鐵水含有0.3~0.6質(zhì)量％左右的娃，對含有娃的鐵水進(jìn)行脫 磷處理時，首先氧化除去硅，鐵水中的硅濃度降低到某種程度后，再氧化除去鐵水中的磷。 通過上述硅的氧化，生成以si〇 2S主成分的爐渣，該爐渣會阻礙脫磷反應(yīng)。這是因為，為了 進(jìn)行脫磷反應(yīng)，需要堿度（[CaO(質(zhì)量％)]/[Si02(質(zhì)量％)])為1.2以上的爐渣，而與此 相對，由硅的氧化而生成的Si02有降低爐渣堿度的作用。
[0005] 對于由高爐-轉(zhuǎn)爐的組合構(gòu)成的鋼鐵精煉工序而言，鐵肩等冷鐵源的熔解用熱源 是以鐵水所具有的顯熱和鐵水中的碳及硅的燃燒熱為主體，基本上無法熔解大量的冷鐵 源。而且，在如上所述實施作為對鐵水的預(yù)處理的脫硅處理及脫磷處理的情況下，不僅隨著 處理工序的追加而使鐵水溫度下降，而且作為燃燒熱源的鐵水中的碳及硅在上述脫硅處理 及脫磷處理中被氧化而減少，因此對于在轉(zhuǎn)爐中的冷鐵源的熔解更加不利。
[0006] 因此，在進(jìn)行鐵水預(yù)處理的情況下，為了熔解更多的冷鐵源，例如在專利文獻(xiàn)1中 提出了如下的鐵水的預(yù)處理方法：在使用一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐進(jìn)行鐵水的脫硅、脫磷處理時， 首先，調(diào)節(jié)CaO系助熔劑的供給量進(jìn)行脫硅處理，并使得脫硅處理結(jié)束時爐渣的堿度進(jìn)入 到0. 3~1. 3的范圍，然后使精煉爐偏斜而從爐口排出在爐內(nèi)生成的爐渣，接著，新添加CaO 系助熔劑來進(jìn)行脫磷處理。另外，在專利文獻(xiàn)2中提出了如下的鐵水的預(yù)處理方法：在使用 一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐進(jìn)行鐵水的脫硅、脫磷處理時，在結(jié)束脫磷處理而出鐵鐵水后，不排出爐 渣而以殘留在爐內(nèi)的狀態(tài)向精煉爐中裝入下一爐料的鐵水，供給氧進(jìn)行脫硅處理，脫硅處 理后，設(shè)置暫時中斷吹煉而排出爐渣的中間排渣工序，然后繼續(xù)進(jìn)行脫磷處理。
[0007] 對于上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)而言，通過在一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐中進(jìn)行脫硅處理及脫 磷處理，可以防止因鐵水的轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致的溫度下降；另外，對于專利文獻(xiàn)2的技術(shù)而言，除 了上述效果以外，還可以在脫硅處理中將脫磷處理所產(chǎn)生的爐渣（以下，也稱為"脫磷爐 渣"）進(jìn)行再使用，因此，能夠降低在脫硅處理工序中添加造渣劑而導(dǎo)致的溫度下降。
[0008] 即，通過采用專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2的技術(shù)，可以減少鐵水的預(yù)處理工序中的熱 損失，因此，與以往相比，可以增大冷鐵源的配合比例，同時可以謀求削減溫室效應(yīng)氣體的 排放量及降低制造成本。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平10-152714號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平11-323420號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明要解決的課題
[0014] 但是，上述現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題。
[0015] 如專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)那樣在一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐中連續(xù)地進(jìn)行 脫硅處理、中間排渣、脫磷處理的情況下，為了使?fàn)t渣的堿度為脫磷所需的給定值以上，并 且減少脫磷處理所使用的CaO系助熔劑，必須要從轉(zhuǎn)爐型精煉爐中排出給定量以上的在脫 硅處理中生成的含有大量Si0 2的爐渣（以下，也稱為"脫硅爐渣"）。
[0016] 從該觀點來看上述現(xiàn)有技術(shù)時，對于專利文獻(xiàn)1的技術(shù)而言，如果將脫硅處理結(jié) 束時爐渣的堿度控制在0. 3~1. 3,則爐渣顯示充分的流動性，可充分進(jìn)行脫硅爐渣的排 渣。但是，僅將脫硅爐渣的堿度控制在0. 3~1. 3,爐渣的形成不充分，流動性也差，難以在 短時間排出爐渣而不使鐵水流出，或者相反地形成過剩的爐渣，在脫硅處理中爐渣從爐口 溢出，有時會阻礙操作等，因此，難以充分地進(jìn)行排渣控制。
[0017] 另外，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，提出了在使脫硅爐渣的堿度為1. 0~3. 0、鐵水中的硅 濃度達(dá)到〇. 20質(zhì)量％以下之后進(jìn)行中間排渣是最合適的。但是，其理由是，在脫硅處理結(jié) 束時鐵水中的硅濃度高于0.20質(zhì)量％的情況下，為了將下一工序的脫磷處理時爐渣的堿 度調(diào)整為2. 0所需要的含CaO物質(zhì)變得過多，在成本上是不利的，而對于脫硅爐渣的排渣性 未作任何的考慮。
[0018] 即，上述專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)存在下述問題：不能充分地排出脫 硅爐渣，不得不增加下一工序的脫磷處理中的CaO系助熔劑的使用量，或者有可能會使脫 磷處理后的鐵水中的磷濃度增高。
[0019] 本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種鐵水的預(yù)處 理方法，該鐵水的預(yù)處理方法使用一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐連續(xù)地進(jìn)行鐵水的脫硅處理和脫磷處 理，并且在脫硅處理和脫磷處理之間夾有中間的排渣工序，其中，通過改善在脫硅處理中生 成的脫硅爐渣的排渣性，能夠抑制鐵水的溫度下降并以低成本進(jìn)行下一工序的脫磷處理。
[0020] 解決問題的方法
[0021] 為了解決上述課題而開發(fā)的本發(fā)明的第1方式是一種鐵水的預(yù)處理方法，該方法 包括：向轉(zhuǎn)爐型精煉爐內(nèi)的鐵水供給氧源而進(jìn)行脫硅處理后，在使鐵水殘留在爐內(nèi)的狀態(tài) 下將存在于爐內(nèi)的爐渣的一部分從轉(zhuǎn)爐型精煉爐中排出，然后，向轉(zhuǎn)爐型精煉爐內(nèi)供給CaO 系助熔劑及氧源而進(jìn)行脫磷處理，再將脫磷處理后的鐵水從轉(zhuǎn)爐型精煉爐中出鐵，從而使 用一個轉(zhuǎn)爐型精煉爐對鐵水進(jìn)行脫硅處理及脫磷處理，其中，在所述脫硅處理中，對于用轉(zhuǎn) 爐型精煉爐的廢氣處理設(shè)備抽吸來的抽吸氣體中的至少一種以上含有碳原子的氣體種的 濃度進(jìn)行分析，并基于其分析值來決定脫硅處理的結(jié)束時間。
[0022] 本發(fā)明的第2方式涉及本發(fā)明的第1方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中，基于所述抽 吸氣體中含有碳原子的氣體種的濃度分析值及所述抽吸氣體的流量計算出從所述脫硅處 理中的轉(zhuǎn)爐型精煉爐排出的廢氣中碳的排出速度，基于所述計算出的廢氣中碳的排出速度 達(dá)到極大值、再達(dá)到極小值后再次增大的變化圖來決定所述脫硅處理的結(jié)束時間。
[0023] 本發(fā)明的第3方式涉及本發(fā)明的第1方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中，基于所述抽 吸氣體中的C0氣體濃度、0) 2氣體濃度、以及C0氣體和C0 2氣體的總濃度中任意一個濃度的 分析值達(dá)到極大值、再達(dá)到極小值后再次增大的變化圖來決定所述脫硅處理的結(jié)束時間。
[0024] 本發(fā)明的第4方式涉及本發(fā)明的第1方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中，基于所述抽 吸氣體中的C0氣體流量、0) 2氣體流量、以及C0氣體和C0 2氣體的總流量中的至少一個流 量達(dá)到極大值、再達(dá)到極小值后再次增大的變化圖來決定所述脫硅處理的結(jié)束時間，所述 抽吸氣體中的C0氣體流量、0) 2氣體流量、以及C0氣體和C0 2氣體的總流量分別是由所述 抽吸氣體中的C0氣體濃度、〇)2氣體濃度、以及C0氣體和C0 2氣體的總濃度的分析值與所 述抽吸氣體的流量之積算出的。
[0025] 本發(fā)明的第5方式涉及本發(fā)明的第2~4中任一方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中， 以所述達(dá)到極大值、再達(dá)到極小值后再次增大的變化圖中再次增大的值達(dá)到相對于極大值 為90%以上且150%以下的給定比例的值以上的時間為基準(zhǔn)，使所述脫硅處理的結(jié)束時間 在給定的經(jīng)過時間范圍內(nèi)。
[0026] 本發(fā)明的第6方式涉及本發(fā)明的第2~5中任一方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中， 在所述達(dá)到極大值、再達(dá)到極小值后再次增大的變化圖中，極大值與極小值之差為極大值 的10%以上。
[0027] 本發(fā)明的第7方式涉及本發(fā)明的第1方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中，以所述抽吸 氣體中的C0氣體濃度、0) 2氣體濃度、以及C0氣體和C0 2氣體的總濃度中任意一個濃度的 分析值達(dá)到給定的閾值以上的時間為基準(zhǔn)，使所述脫硅處理的結(jié)束時間在給定的經(jīng)過時間 范圍內(nèi)。
[0028] 本發(fā)明的第8方式涉及本發(fā)明的第7方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中，所述廢氣 處理設(shè)備是具有將抽吸來的所述轉(zhuǎn)爐型精煉爐的廢氣作為燃料氣體回收的功能的設(shè)備，在 所述廢氣處理設(shè)備中將轉(zhuǎn)爐型精煉爐的廢氣與大氣一起抽吸并使所述廢氣中的C0氣體的 至少一部分燃燒，并且，以所述燃燒后的抽吸氣體中的C0氣體濃度達(dá)到2. 0體積％以上且 18. 0體積％以下的給定閾值以上的時間為基準(zhǔn)，使所述脫硅處理的結(jié)束時間在給定的經(jīng)過 時間范圍內(nèi)。
[0029] 本發(fā)明的第9方式涉及本發(fā)明的第1方式的鐵水的預(yù)處理方法，其中，以所述抽 吸氣體中的C0氣體流量、0) 2氣體流量、以及C0氣體和C0 2氣體的總流量中的至少一個流 量達(dá)到給定的閾值以上的時間為基準(zhǔn)，使所述脫硅處理的結(jié)束時間在給定的經(jīng)過時間范圍 內(nèi)，所述抽吸氣體中的C0氣體流量、〇) 2氣體流量、以及C0氣體和C0 2氣體的總流量分別是 由所述抽吸氣體中的CO氣體濃度、〇)2