小渣量转炉炼钢方法

摘要

本发明涉及一种小渣量转炉炼钢方法，该方法是按以下步骤进行：a、上炉出钢后保留80％以上的炉渣；b、倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体；c、降枪供氧，开始吹炼；d、待硅锰氧化结束时起枪倒渣；e、按普通渣料加入总量的48-54％，加料造渣并继续吹炼；f、当吹炼达到终点成分范围时，停止供氧，倒炉取样并测温，快速分析碳、硫和磷含量；g、当成分和温度符合规定要求时，倒炉出钢；h、出钢时进行脱氧合金化处理，同时保留80-100％的炉渣量，准备下一炉钢的吹炼。本发明通过改变传统炼钢造渣工艺，在不增加设备、不增加原料成本和不增加操作难度的情况下，实现了石灰用量和生产成本的降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种转炉炼钢工艺，具体地说是一种小渣量转炉炼钢方法。

背景技术

用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法，自20世纪50年代初投入工业生产以来，在世界范围内得到迅速推广，并逐步取代空气转炉法和平炉炼钢法，成为现代炼钢的主要方法之一。转炉炼钢法同其他炼钢法的主要区别是不外加热源，仅靠吹入熔池的氧气与铁水中各种元素氧化所产生的热量，完成脱碳和去除杂质的任务，加热熔池中的液态金属(从铁到钢)，使钢水达到规定的化学成分和温度(不小于1600℃)。

转炉炼钢法一般是在上炉钢出完后，堵出钢口、倒净炉渣、加废钢、兑铁水，降枪供氧，开始新一炉钢的吹炼。在供氧开吹的同时，加入第一批造渣材料，加入量相当于全炉造渣材料的三分之二；开吹3-5分钟后，第一批造渣材料化好，再加入第二批造渣材料。如果炉内化渣不好，还需加入第三批萤石造渣材料。开吹时，氧枪一般采用高枪位，为的是早化渣，多去磷，保护炉衬。在吹炼过程中适当改变枪位，达到快速脱碳与脱硫，熔池升温均匀。吹炼末期要降枪，以使熔池中的钢水成分和温度均匀，稳定火焰，便于判断终点，同时还可降低渣中铁含量，减少铁损，达到溅渣的要求。当吹炼到所炼钢种要求的终点成分范围时，即停吹，倒炉取样，测定钢水温度，取样快速分析碳、硫和磷的含量，当温度和成分符合要求时就出钢。当钢水流出达总量的1/4时，向钢包中加入脱氧剂与铁合金，进行脱氧合金化，由此一炉钢冶炼完毕。

但是转炉炼钢法存在的缺点就是石灰消耗量大，一般每吨钢消耗达45-75Kg。而世界上目前只有日本人使用的转炉“双联法”实现了小渣量炼钢。转炉“双联法”就是使用两座转炉冶炼，一座用于对铁水进行“三脱(脱硫、磷、硅)”操作，另一座对“三脱”后的铁水进行小渣量炼钢。这种转炉“双联法”的炼钢工艺，其石灰耗用量可下降到20Kg/T，但这种工艺的设备用量大，生产成本高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种小渣量转炉炼钢方法，以降低转炉炼钢的石灰耗用量，降低生产成本，提高经济效益。

本发明是这样实现的：一种小渣量转炉炼钢方法，按以下步骤进行：

a、上炉出钢后在转炉中保留至少80％以上的炉渣；

b、倾下转炉炉口，加废钢，兑铁水，然后摇正炉体；

c、降枪供氧，开始吹炼；

d、待硅锰氧化反应结束、炉口有小块渣片抛出时起枪倒渣，倒渣量为炉内总渣量的60-80％；

e、按普通吹炼所加渣料总量的48-54％，向炉内加入造渣材料，进行造渣并继续吹炼；

f、当吹炼达到所炼钢种要求的终点成分范围时，停止供氧，倒炉取样并测温，再利用快速成分分析仪分析所取钢水样中的碳、硫和磷元素的成分含量；

g、如果钢水的成分和温度符合规定要求，就倒炉出钢；如果不符合要求，就补吹到规定要求后出钢；

h、在倒炉出钢过程中，当钢水流出达总量的1/4时，向钢包中加入脱氧剂与铁合金，进行脱氧合金化，同时在转炉中保留80-100％的炉渣量，准备下一炉钢的吹炼。

本发明小渣量转炉炼钢方法的最大特点，一是留渣操作，二是前期倒渣。

所谓“留渣操作”就是将上炉出钢后的炉渣留在转炉中与下炉铁水一起吹炼，开吹后不加造渣材料供氧。

所谓“前期倒渣”就是在加料造渣之前将转炉中的炉渣倒出。

通过分析可知，冶炼后期的炉渣是具有高碱度、高氧化铁和高温度的“三高”炉渣，而传统转炉炼钢由于渣量大，为便于出钢，在冶炼后期都是将炉渣全部倒出之后再出钢，所倒出的炉渣也不再加以利用。这样既造成很大的资源和能源浪费，而且又造成较大的环境污染。而本发明的“留渣操作”，一是可将上炉终渣中所含有的大量CaO留下，由此既降低了下炉钢的石灰加入量，又相应减少了出渣量；二是可使下炉钢的冶炼提前形成高温初期渣，容易形成流动性良好的炉渣，利于硫、磷元素的去除；三是可缩短吹炼进程，提高经济效益。

本发明留渣操作的经济效益，以50T转炉为例，分析如下：

1、回收渣中铁：留渣量按2000Kg计算，渣中T_Fe 15％，其中FeO 10％，Fe₂O₃ 5％，可回收铁：2000×10％×56÷(56+16)+2000×5％×112÷(112+48)＝225.56Kg；

2、回收渣中钢珠：渣中钢珠为渣量的5-8％，按5％计，回收铁2000×5％＝100Kg；影响钢铁料消耗合计：(225.56+100)÷50＝6.51Kg/T；

3、减少石灰用量：渣量一般为石灰用量的两倍，留渣2000Kg，可减少石灰用量1000Kg，石灰消耗量降低：1000÷50＝20Kg/T

4、减少铁水消耗：石灰的冷却效果与废钢基本相同，少加1000Kg石灰就可多加1000Kg废钢，由此提高了每炉吹炼的钢产量。

因此，综合经济效益十分显著。

本发明在加料造渣之前进行的“前期倒渣”操作，所倒出的是吹炼利用后的炉渣，是一种“渣滓”，其二氧化硅含量高，呈酸性，腐蚀炉衬，并增加石灰的消耗，这与吹炼后期所产生的炉渣的性质是完全不同的，而且前期炉渣的温度比后期炉渣的温度要低约200℃，因此本发明的“前期倒渣”是转炉炼钢倒渣的一个最佳时机。

本发明“前期倒渣”的意义：

1、降低钢中的磷元素含量。转炉炼钢去磷的化学反应式为：

4CaO+2P+5FeO→4CaO·P₂O₅+5Fe；

其中，平衡常数为：1gK_p＝51875/T-33.16(此反应为放热反应)。

由上述反应式可以看出，上炉终渣的高碱度、高氧化铁和低温度正是下炉钢去磷可加以利用的一个理想条件。因此，“前期倒渣”是降低钢中磷含量的一个有效方法。

2、降低渣中P₂O₅和SiO₂的含量。由于转炉的炉衬为碱性，如果采用前期倒渣，就可降低炉渣中的酸性物质P₂O₅和SiO₂，这样就消除了前期炉渣中的酸性物质P₂O₅和SiO₂对炉衬的侵蚀，起到了保护炉衬的作用，相应提高了转炉炉龄。而炉衬的正常使用和转炉炉龄的相应提高，都可对应于连续生产化的钢产量的提高，因而可获得经济效益的相应提高。

3、“前期倒渣”是实现小渣量炼钢的关键。采用前期倒渣，就可将炉渣中的SiO₂一同去除，这样，在保持后期渣碱度不变的情况下，若倒渣量为40％，石灰加入量就可相应减少40％。因此，“前期倒渣”是实现小渣量炼钢的关键。

但是，“前期倒渣”又不同于“双渣法”炼钢。因为前期倒渣是在留渣的情况下实施的，对铁水无条件要求，而且只造一次渣，工艺步骤少。而“双渣法”则是在铁水中的硅、硫、磷含量较高时方予实施，并且前后要造两次渣，工艺步骤多。

本发明小渣量转炉炼钢方法的石灰用量计算：以50T转炉为例，目前的石灰用量是每炉2.3T，单耗46Kg/T，留渣2000Kg，可减少石灰用量1000Kg，石灰加入量可降到26Kg/T。

由此可见，转炉倒渣时间由传统的冶炼后期改为前期是本发明对炼钢工艺的一个有益创新。而且，实行“留渣操作”和“前期倒渣”，可有效降低石灰消耗量，并且，由于冶炼过程中渣量的减少，转炉冶炼后期拉碳时可做到不倒渣或少倒渣出钢，冶炼后期炉渣留在炉内，溅渣护炉后还可留作下炉吹炼时使用，可谓一举两得。

本发明有益效果分析：

以50T转炉为例，目前石灰用量46Kg/T，渣量一般为石灰用量的两倍，渣量为92Kg/T。实行本发明小渣量炼钢，则石灰用量可降到26Kg/T以下，渣量减少20Kg/T。其他效果还包括：

1、提高转炉炉龄。“前期倒渣”将含有酸性的P₂O₅和SiO₂炉渣倒掉，保护了炉衬，提高了转炉炉龄。

2、减少石灰用量。石灰消耗由46Kg/T降到26Kg/T，石灰消耗量降低20Kg/T。

3、渣量减少，降低钢铁料的消耗。

(1)渣中的铁的减少：渣量减少20Kg/T，则钢铁料的消耗可降低：

20×10％×56÷(56+16)+20×5％×112÷(112+48)＝2.26Kg/T；

(2)渣量减少，渣中的钢珠的减少：渣中钢珠5-8％，按5％计，则钢铁料的消耗下降：

20×5％＝1.00Kg/T；

再加上留渣操作钢铁料消耗下降的6.51Kg/T，则钢铁料的消耗下降总计：

2.26+1.0+6.51＝9.77Kg/T；

4、成本下降。按石灰价格450元/吨、钢铁料价格3780元/吨计，则成本下降：

450×20/1000+3780×9.77/1000＝45.93元/吨。

本发明通过改变传统炼钢造渣工艺，在不增加设备、不增加原料成本和不增加操作难度的情况下，实现了石灰用量和生产成本的降低。其优点是：石灰消耗降低20Kg/T，钢铁料消耗降低9.77Kg/T，生产成本降低45.93元/吨，供氧强度大，热效率高，炉龄提高，原材料消耗低，终点易于控制。

具体实施方式

本发明小渣量转炉炼钢方法的操作流程是：

留渣→加废钢、兑铁水→开吹后不加渣料供氧(硅锰氧化结束)→前期倒渣→加造渣材料为原来的50％→拉碳取样测温→不倒或少倒渣→出钢。

具体是按以下步骤进行：

a、在上炉出钢后不倒渣，即在转炉中保留100％的炉渣。

b、倾下转炉炉口，按常规方式加废钢、兑铁水，然后摇正转炉炉体。

c、将氧枪从转炉的顶部下降，开始吹氧冶炼。氧枪的枪位设置一般是在开吹时采用高位，以早化渣，多去磷，保护炉衬。在吹炼过程中枪位适当降低，达到快速脱碳和脱硫，且熔池升温均匀。吹炼末期要降枪，以使熔池中的钢水成分和温度均匀，稳定火焰，有利于判断终点，同时还可降低渣中铁含量，减少铁损，达到溅渣的要求。

d、待硅锰氧化结束、碳焰上来、炉口有小块渣片抛出时，起枪倒渣，倒渣量为炉内总渣量的65％。

e、按普通吹炼所加造渣材料总量的50％，向炉内加入造渣材料，进行造渣并继续吹炼。

f、当吹炼达到所炼钢种要求的终点成分范围时，停止供氧，倒炉取样并测温，在利用快速成分分析仪分析所取钢水样中的碳、硫和磷元素的含量；

g、如果钢水的成分和温度符合规定要求，就倒炉出钢；如果不符合要求，就补吹到规定要求后出钢；

h、在倒炉出钢过程中，当钢水流出达总量的1/4时，向钢包中加入脱氧剂与铁合金，进行脱氧合金化，同时在转炉中保留全部炉渣，准备下一炉钢的吹炼。