一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的方法

摘要

一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的方法，所述方法包括将废钢装入所述转炉内，然后倒入半钢，加入造渣材料，把氧枪从炉顶插入炉内，吹入氧气，进行脱碳、磷、硫的过程，以获得钢水，所述氧枪的供氧强度及枪位为：开始吹氧60秒时，供氧强度为1.75-2m

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的方法，更具体地说，本 发明涉及一种能够大幅度提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的方法。

背景技术

半钢材质含碳量在1.4～2.3%范围内，机械性能处于钢和铁之间，通常用 于制造铸钢轧辊，称为半钢轧辊，其具有硬度降落小，耐磨性高等特点。钒、 钛在钢中主要以碳化物、氮化物和碳氮化物的形式出现，这些化合物在高温 下溶入奥氏体中，在温度降低时起到抑制奥氏体晶粒长大的作用，同时又有 部分钒、钛碳化物析出，起到析出强化的作用。

由于钒钛磁铁矿资源的独特性，炼钢厂必须先将高炉铁水中的钒提炼出 来，采用含钒钛铁水提钒后的半钢为原料进行炼钢。提钒后的高炉铁水（即， 半钢）与普通高炉铁水相比，具有温度低、含碳量低、热量低等特点。然而， 经提钒工艺后的半钢热源不足，比普通铁水热源低70-100℃，造成转炉终点 的炉渣、钢水氧化性强，加剧了高温、高氧化性炉气、炉渣、钢水对炉衬的 侵蚀，降低炉龄。另外，为实现钢铁企业的节能减排和循环经济，炼钢转炉 采用DDS干法除尘工艺技术取代了传统的湿法除尘和半干法除尘技术。该技 术具有转炉产生煤气回收量多、煤气含尘量低、能源动力消耗低、维护工作 量少等优点。然而，其缺点是在含钒钛半钢炼钢过程中，静电除尘器极易出 现泄爆、管道结垢、堵灰等故障，严重时将影响生产的连续性，导致转炉内 淤积钢水，侵蚀炉衬，降低炉龄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的方法，根据 本方法可以有效避免钢水侵蚀炉衬、转炉干法除尘的泄爆、管道结垢等问题， 从而对转炉炉衬进行较好的保护，提高转炉炉龄。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的方法，所述方法包括 将废钢装入所述转炉内，然后倒入半钢，加入造渣材料，把氧枪从炉顶插入 炉内，吹入氧气，进行脱碳、磷、硫的过程，以获得钢水，其特征在于，调 节所述氧枪的供氧强度及枪位：开始吹氧60秒时，供氧强度为1.75-2m³/min·t， 枪位为1900-2200mm；开始吹氧60-90秒时，供氧强度为2.5-2.92m³/min·t，枪 位为1600-1900mm；开始吹氧90s后，供氧强度为3.42-3.75m³/min·t，枪位为 1400-1700mm。

根据本发明的一方面，所述氧气流量和枪位采用手动调节控制或根据自 动控制模块自动控制。

根据本发明的一方面，废钢重量是半钢重量的4wt%-6wt%，轻薄料废钢 重量是废钢重量的30wt-50wt%。

根据本发明的一方面，造渣材料的重量是所述钢水重量的5wt%-7wt%。

根据本发明的一方面，所述造渣材料组成为：活性石灰、高镁石灰和含 SiO₂的酸性造渣材料，其中，活性石灰的重量是造渣材料的总重量的 25wt%-32wt%，高镁石灰的重量是造渣材料的总重量的40wt-60wt%，含SiO₂的酸性造渣材料的重量是造渣材料的总重量的25%-30%。

根据本发明的一方面，将所述造渣材料分8-15次加入到铁水中，每批次 加入的重量为造渣材料的总重量的3wt%-35wt%。

根据本发明的一方面，对于活性石灰、高镁石灰和含SiO₂的酸性造渣材 料中的每一种，第一次加入的重量为该种材料的总重量的40wt%-50wt%。

根据本发明的一方面，在所述转炉的熔池的3-14层，在工作层与永久层 之间增加耐火砖。

根据本发明的一方面，所述耐火砖为镁碳砖。

根据本发明，可以取得但不限于以下优异效果：

（1）有效避免钢水侵蚀炉衬、转炉干法除尘的泄爆、管道结垢等问题；

（2）采用本发明所述方法的转炉炉龄由原来的1478炉提高到6000炉。

具体实施方式

以下结合具体实施例对根据本发明的一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄 的方法进行详细说明。然而，它们可以以不同的形式实施，而不应解释为局 限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完 整的，并将把示例实施例的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将描述根据本发明的示例性实施例。

根据本发明的一个实施例，提供了一种提高含钒钛半钢炼钢转炉炉龄的 方法，包括将废钢装入炉内，然后倒入铁水，加入造渣材料，把氧枪从炉顶 插入炉内，吹入氧气，进行脱碳、磷、硫的过程，以获得钢水。在转炉吹炼 前期，为了避免干法除尘泄爆，采取手动调节控制或自动控制模块自动调节， 控制供氧强度及氧枪位置：开始吹氧60秒时，供氧强度为1.75-2m³/min·t，枪 位为1900-2200mm；开始吹氧60-90秒时，供氧强度为2.5-2.92m³/min·t，枪位 为1600-1900mm；开始吹氧90s后，供氧强度为3.42-3.75m³/min·t，枪位为 1400-1700mm。其中，所述自动控制模块是根据氧气流量及枪位设计的能够 实现氧气流量及枪位自动控制的模块。

干法除尘系统中的静电除尘器泄爆条件为CO%>9%，O₂>6%或者H₂>3%， O₂>2%，因此需要合理控制氧气流量及枪位。枪位越低，氧气射流对熔池的 冲击动能越大，熔池搅拌加强，氧气利用率越高，加速了炉内脱硅、脱碳反 应，使渣中FeO含量降低；脱碳速度快，缩短了反应时间，热损失相对减少， 使熔体温度升温迅速。但枪位过低，则不利于成渣，也可能对炉底造成过大 冲击。而枪位过高，将使熔池的搅拌能力减弱，造成表面铁的氧化，使渣中 FeO含量增加，导致炉渣严重泡沫化而引起喷溅。采用本发明的氧气流量及 枪位控制方法，可有效避免钢水侵蚀炉衬、转炉干法除尘的泄爆、管道结垢 等问题。

由于吹炼前氧气流量低，为促使冶炼的顺利进行，需对转炉冶炼的主原 料，即半钢和废钢的加入量以及加入顺序进行调节。根据本发明的一个实施 例，废钢重量是半钢重量的4wt%-6wt%，轻薄料废钢重量是废钢重量的 30wt-50wt%。其中，轻薄料废钢指厚度比普通废钢薄的废钢，采用轻薄料废 钢可以使反应更易于进行。

在冶炼过程中，若熔池内C-O反应不均衡，瞬时产生大量的CO气体，则 会推动熔池钢液运动，将钢水、熔渣带出炉口之外，导致喷溅。若熔池骤然 冷却，温度下降，抑制了正在迅速进行的C-O反应，供入的氧气生成了大量 FeO，并开始积聚。一旦熔池升高到一定程度，TFe积聚到20%以上时，C-O 反应重新以更猛烈的速度进行，瞬时排出大量CO气体，并带出钢液和钢渣， 导致喷溅。若熔池温度过高，导致熔渣高熔点2CaO·SiO₂、MgO等矿物的析出， 则会造成熔渣黏度增加，而不能覆盖金属液面，出现熔渣“返干”的现象。 因此，需要在冶炼过程中，控制好熔池温度，避免急剧升温或降温，所以需 对冷却剂及造渣材料分批次加入。

根据本发明的一个实施例，造渣材料的重量是钢水重量的5wt%-7wt%。 造渣材料组成为：活性石灰、高镁石灰和含SiO₂的酸性造渣材料，其中，活 性石灰的重量是造渣材料的总重量的25wt%-32wt%，高镁石灰的重量是造渣 材料的总重量的40wt-60wt%，含SiO₂的酸性造渣材料的重量是造渣材料总重 量的25%-30%。将所述造渣材料分8-15次加入到铁水中，每批次加入的重量 为造渣材料总重量的3wt%-35wt%。对于活性石灰、高镁石灰和含SiO₂的酸性 造渣材料中的每一种，第一次加入的重量为该种材料的总重量的 40wt%-50wt%。

其中，所述造渣材料中的高镁石灰除起造渣作用外，还可作为冷却剂， 起到降温冷却作用。具体地，当钢液温度高于规定温度，即1650-1680℃时， 则加入冷却剂，降低钢液温度。若C-O反应提供的热源不足，则采用外来热 源进行补充。通过对造渣料及冷却剂第一次加入量的控制，可以避免由温度 的急剧升高或降低引起的喷溅或返干，以及由于高温、高氧化性炉气、炉渣、 钢水对炉衬的侵蚀。

此外，蒸发冷却器（EC）出口的温度过高会引起报警，导致生产中断。 因此，对测量转炉高温烟气的热电偶灵敏度进行了调整，降低其灵敏度，减 少了高温报警次数。调整后，吹炼过程中异常提枪次数较少，降低了转炉终 点钢渣的氧化性，因此减少了对转炉镁碳砖的侵蚀。

另外，在转炉终点出钢前，加入诸如含MgO、SiO₂的调整炉渣性能的材 料，调整炉渣的黏度、温度、氧活度，并在出钢后，通过再次加入诸如含MgO、 SiO₂的调渣材料，调整炉渣黏度，使其在摇动转炉时，能够均匀、稳定地粘 在炉壁上，实现炉渣对转炉镁碳砖的保护，从而达到提高炉龄的目的。

根据本发明的另一个实施例，炼钢转炉炉型设计采用球型炉底，其与直 筒球型炉底比较，球型炉底转炉加深后，熔池深度增加，脱磷率提高。然而， 当炉底下降后，熔池液面高度下降，导致钢渣界面处侵蚀恶化，因此，在熔 池第3-14层之间薄弱部位，在工作层与永久层之间增加耐火砖。所述耐火砖 可以是耐蚀的镁碳砖，尺寸可以为宽度×高度=150mm×150mm。通过在薄弱 部位增加耐火砖，可以显著减小钢液对薄弱部位的侵蚀。

本发明可应用于提高200吨含钒钛半钢炼钢转炉的炉龄，但本发明不限 于此，含钒钛半钢炼钢转炉还可以是本领域中常用的其它吨位。采用本发明 所述方法的转炉炉龄由原来的1478炉提高到6000炉。

示例1

准备以下物料：

半钢：220t；废钢：10t，其中，轻薄废钢占废钢的30%；造渣材料：12.5t， 其中，活性石灰4t，高镁石灰5t，含SiO₂的酸性造渣材料3.5t。

在开始吹氧前6min时，将10t废钢（其中，轻薄废钢为3t）加入到转炉中， 在开始吹氧前3min时，倒入220t半钢。使用氧枪对钢液进行供氧操作，供氧 操作开始点为计时零点：开始吹氧60秒时，供氧强度为1.83m³/min·t，枪位为 2000mm；开始吹氧60-90秒时，供氧强度为2.58m³/min·t，枪位为1700mm；开 始吹氧90s后，供氧强度为3.5m³/min·t，枪位为1500mm。其中，活性石灰、高 镁石灰以及含SiO₂的酸性造渣材料的加料时间及加料用量如表1所示。

表1造渣材料的加料时间及加料用量

其中，表1中所示时间以供氧操作开始点为计时零点。出完钢后，加入 含MgO的调渣材料，对炉渣黏度进行调整，使其均匀、稳定的粘在炉壁上。

示例2

准备以下物料：

半钢：220t；废钢：13t，其中，轻薄废钢占废钢的45%；造渣材料：13t， 其中，活性石灰3.5t，高镁石灰6t，含SiO₂的酸性造渣材料3.5t。

在开始吹氧前6min时，将6t废钢（其中，轻薄废钢为2.4t）加入到转炉中， 在开始吹氧前3min时，倒入200t半钢。使用氧枪对钢液进行供氧操作，供氧 操作开始点为计时零点：开始吹氧60秒时，供氧强度为1.92m³/min·t，枪位为 2100mm；开始吹氧60-90秒时，供氧强度为2.83m³/min·t，枪位为1800mm；开 始吹氧90s后，供氧强度为3.67m³/min·t，枪位为1600mm。其中，活性石灰、 高镁石灰以及含SiO₂的酸性造渣材料的加料时间及加料用量如表1所示。

表2造渣材料的加料时间及加料用量

其中，表2中所示时间以供氧操作开始点为计时零点。出完钢后，加入 含SiO₂的调渣材料，对炉渣黏度进行调整，使其均匀、稳定的粘在炉壁上。

根据本实施例提供的转炉炼钢方法，可有效避免钢水侵蚀炉衬、转炉干 法除尘的泄爆、管道结垢等问题，采用本发明所述方法的转炉炉龄由原来的 1478炉提高到接近6000炉。

虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解， 在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况 下，可以对这些实施例进行修改。