一种钢水炉外脱磷装置及其脱磷方法

摘要

本发明提供一种钢水炉外脱磷装置及其脱磷方法。脱磷装置由脱磷罐、其上方的保温盖和可升降移动的快速加热枪所组成，在脱磷罐底部分别安有高压底吹气装置和高流量大口径可控滑动水口。其脱磷方法包括以下步骤：①脱磷装置加热：用可升降快速加热枪对脱磷装置内壁进行烘烤后，加入炉外脱磷剂，再烘烤至1050℃以上；②转炉出钢：转炉进行挡渣出钢，出钢时磷含量＜0.0135％；③脱磷：先进行中强度底吹氩搅拌，再采用高强度搅拌，并完成1～2个钢水循环；④倒罐：脱磷后进行避渣倒罐，倒罐时间在3～4min。本发明炉外脱磷装置结构简单，设计合理，使用方便；采用本发明脱磷方法对钢水进行炉外脱磷效果好，磷含量可达到P≤0.003％，钢水脱磷率可达70％以上。

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别涉及钢水炉外脱磷用的设备和工艺。

背景技术

大多数钢种的磷是有害元素之一，它可降低钢的低温冲击韧性，产生冷脆。开发冶炼超低磷钢水，生产出优质钢材，是市场的需求，也是超低磷钢冶炼急需解决的难题。对于超低磷钢，成品磷要低于50×10^-4％甚至更低，所以转炉钢水磷含量要求低于20×10^-4％。

目前广泛应用的脱磷工艺中有两种方式，一种是铁水预处理脱磷，一种是在转炉炉内脱磷。铁水预处理脱磷工艺，绝大多数的钢厂都采用，但是铁水预处理脱磷效率低，不能达到超低磷的极限水平。转炉炉内脱磷通常采用单渣或双渣、双联工艺进行脱磷。中国专利“一种生产超低磷钢的控制磷方法”(ZL02115419.8)，其技术措施是向转炉加入约占金属料8％～10％的高碱度、高氧化性的造渣剂，出钢时又加入脱磷剂及石灰，直接送往精炼加热，浇注时采用留钢操作防止回磷。这种方法强化了转炉脱磷能力，加入大量的高碱度高氧化性的脱磷剂，控制转炉出钢磷小于0.008％，限制了转炉的冶炼能力。并且精炼时加热搅拌，没有扒渣，在精炼过程势必造成钢水回磷，且增加精炼工艺操作，并且浇注时大罐采用留钢操作，每罐留钢3吨，明显降低钢水利用率，增加成本。双渣脱磷工艺，就是在脱磷的过程中，采用两次造渣过程，第一次脱磷结束将脱磷渣排出，然后进行第二次造渣脱磷。双联脱磷工艺，前期的脱磷工艺和后期的脱碳工艺分别在两个转炉进行。脱磷主要在脱磷炉内完成，冶炼工艺复杂，极限磷含量一般在60～70×10^-4％，如果要求更高，势必增加了转炉脱磷负担，影响转炉产能的释放。

在新开发的脱磷工艺中，中国专利“钢水炉外脱磷生产超低磷钢的方法”(200610162127.9)，其技术措施在转炉出钢时加入脱磷剂，出钢后扒渣，然后进行精炼。这种方法加入脱磷剂量大并且冷料加入，吨钢10～15kg脱磷剂，迫使钢液温降严重，在所加入的脱磷剂中含有10％～15％的萤石，国家已经明令禁止在炼钢企业使用萤石。另外所采用的扒渣设备不可能完全扒除脱磷渣，势必会造成精炼后期回磷，导致脱磷效率低。另外其脱磷过程仅靠渣钢混充进行，且脱磷剂又是分批加入，后期加入的一半的脱磷剂所起的作用不大，出钢结束脱磷反应立即结束，脱磷时间短，效率低。

炉外脱磷工艺是一种能实现超低磷钢的生产工艺，但是在实现这种脱磷工艺时是不能增加转炉冶炼的难度和后期精炼操作难度和精炼工艺的复杂性，必须开发新的脱磷工艺来实现超低磷工艺的生产。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有炉外脱磷技术脱磷效率低等不足，提供一种既能提高钢水脱磷效果又能避免后期钢水回磷的钢水炉外脱磷用装置及其脱磷方法。

本发明钢水炉外脱磷装置由脱磷罐、其上方的保温盖和穿过保温盖可升降移动的快速加热枪所组成，在脱磷罐底部分别安有高压底吹气装置和高流量大口径可控滑动水口。高压底吹气装置的流量可达1800NL/min，滑动水口能在很短的时间内完成避渣倒罐任务，保证低温降且无渣倒罐。

本发明钢水炉外脱磷装置所述的保温盖由钢质盖板、高效绝热层和耐火工作衬组成。该保温盖通过机械控制，转炉出钢时能连同加热枪一起开启，并能和脱磷罐一起移动。所述可升降移动的快速加热枪从保温盖的中心通过，采用火焰加热，通过上下移动来调节加热高度，使加热速度快且均匀。

本发明钢水炉外脱磷方法包括以下步骤：①脱磷装置加热：转炉出钢前，用可升降快速加热枪对脱磷装置内壁进行烘烤，将脱磷装置内壁温度加热到900℃以上后，加入炉外脱磷剂，再继续烘烤至1050℃以上；②转炉出钢：转炉进行挡渣出钢，出钢时磷含量重量百分比＜0.0135％，转炉出钢时不加入任何脱氧剂；③脱磷：转炉出钢结束后，将脱磷装置运至脱磷工位，先进行流量为200～400NL/min的中强度底吹氩搅拌，待冷渣熔化后提高搅拌强度，采用流量为400～1600NL/min的高强度搅拌，并完成1～2个钢水循环，根据冶金动力学，当钢中磷含量低于50×10⁴％时，钢液中磷的传质成为主要限制性环节，因此钢液必须有1～2个循环，才能完成脱磷；④倒罐：脱磷后通过高流量大口径可控滑动水口7进行避渣倒罐，以避免扒渣不彻底，造成精炼期因炉渣回磷，倒罐时间控制在3～4min，倒罐时钢水罐的内壁温度应大于1000℃，且有保温盖保温。

本发明钢水炉外脱磷方法所述的炉外脱磷剂不含萤石，由钝化高效石灰和铁红组成，其含量重量百分比为：钝化高效石灰55～65％，铁红35～45％，其粒度为10～20mm，脱磷剂的加入量为5～8kg/t。本发明所述钝化高效石灰中的有效CaO≥95％，所述铁红中的Fe₂O₃≥80％。采用本发明所述的专用炉外脱磷剂不仅脱磷效果好，而且不污染环境。

本发明炉外脱磷装置结构简单，设计合理，使用方便；采用本发明脱磷方法对钢水进行炉外脱磷效果好，磷含量可达到P≤0.003％，钢水脱磷率可达70％以上。

附图说明

附图为炉外脱磷装置的结构示意图。

图中1为可移动快速加热枪，2、3和4分别为保温盖的钢质盖板、高效绝热层和耐火工作衬，5为脱磷罐，6为高压底吹气装置，7为高流量大口径可控滑动水口。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明钢水炉外脱磷装置及其脱磷方法作进一步的描述。

本发明实施例以某钢厂180吨转炉冶炼后采用本发明炉外脱磷装置和脱磷工艺进行脱磷为例。转炉兑铁后，采用可移动式快速加热枪1将脱磷装置的内壁烘烤至950℃左右，并快速运至脱磷工位。在脱磷工位加入高效炉外脱磷剂7.5kg/t。脱磷剂的含量重量百分比为钝化高效石灰60％和铁红40％。继续用可移动式快速加热枪1对脱磷装置和脱磷剂进行烘烤，在兑钢之前，将脱磷装置的内壁烘烤至1065℃。出钢过程实现钢水和高效炉外脱磷剂充分混匀以提高脱磷剂的活性，在此过程中不加入任何脱氧合金。出钢结束，快速将脱磷装置运至脱磷工位，并盖好保温盖。该保温盖由钢质盖板2、高效绝热层3和耐火工作衬4组成。然后通过脱磷罐5底部的高压底吹气装置6进行吹氩搅拌，先采用300Nl/min的中等流量和压力进行搅拌，当钢包上表面的冷渣熔化后，再采用900Nl/min的高压高流量强搅拌，搅拌时间为5min，一个循环为3min。然后进行避渣倒罐，通过脱磷罐5底部的高流量快速出钢口7进行倒罐，本实施例脱磷罐5的容量为180t，其高流量大口径可控滑动水口7的直径为220mm，倒罐时间为3.5min。为保证脱磷效果，倒罐时钢水罐的内壁温度应在1000℃以上。

本发明实施例的脱磷效果见表1。从表中可以看出利用本发明炉外脱磷装置和工艺对钢水进行炉外脱磷后，钢水的磷含量重量百分比达到0.0026％以下，脱磷率达到74％以上。

表1本发明实施例的脱磷效果(wt％)

  转炉出钢前P  转炉出钢后P  1个循环后P  至精炼工位P  实施例1  0.0101  0.0051  0.0028  0.0026  实施例2  0.0120  0.0058  0.0027  0.0025