利用低温低硅铁水在转炉中冶炼高磷钢的方法

摘要

低温低硅铁水用转炉冶炼高磷钢的方法，其步骤：在转炉中加入废钢；第一次加入活性石灰，并使氧枪枪位低于正常位置10～20厘米吹氧；在吹氧进行到50～60秒时一次性加入白云石；在吹氧进行到90～110秒时，将氧枪枪位提升到正常吹氧位置，并再次加入活性石灰；出钢。本发明充分利用低温低硅铁水在降低磷脱除率方面的条件冶炼高磷钢；并能将脱磷率由目前常规冶炼的85%以上降低至40～50%的水平，有效提高冶炼终点磷含量，石灰的加入量由40～60kg/吨钢减少到不超过25kg/吨钢，磷合金使用量也会得到降低；并能减少废渣排放量，而且由于不使用萤石化渣剂，从而能降低环境负担。

说明书

技术领域

本发明涉及金属冶炼，具体属于利用低温低硅铁水在转炉中冶炼高磷钢的方法，其适用于50吨以上转炉冶炼。

背景技术

对于以高炉-转炉-炉外精炼为核心流程的钢铁冶金流程来说，合适的高炉铁水温度和成分是保证该流程顺行的基础。然而，随着当前钢铁企业原料来源日渐多样化、成本控制压力越来越大，高炉冶炼所生产的铁水温度和成分波动范围明显加大、频次也逐渐增多，特别是低温低硅的铁水条件，对转炉冶炼提出了更高的要求。目前低温低硅铁水是转炉冶炼所要面对的最突出的难题之一。

铁水是转炉冶炼过程中热量的核心来源，铁水中的硅在转炉冶炼过程中的氧化反应则是转炉冶炼过程中热量的主要化学反应热来源。低温低硅铁水（是指铁水兑入转炉前温度≤1220℃，同时硅含量≤0.25%）直接造成了转炉冶炼初始温度和过程热量来源的较大改变，是转炉冶炼的非正常条件之一，对转炉冶炼过程控制、终点温度和成分命中均有直接影响。首先，由于入炉温度偏低严重，前期化渣可能出现困难；其次，由于铁水硅含量减少，为了造碱度合适的炉渣，相应的石灰等渣料加入量减少，渣钢比例减小，在终渣碱度保持稳定、终点温度达到冶炼要求的情况下，磷的渣钢分配比变化不大，则脱磷率随之直接下降，因此，在以低温低硅铁水为原料冶炼常规钢种时，脱磷效果的控制是最大难点之一。

目前，以低温低硅铁水为原料冶炼普通钢种时，有多种应对方式，基本上控制方向是通过调整枪位、供氧强度与渣料结构及加入方式等，使冶炼终点成分特别是磷含量、终点温度等与常规冶炼条件时相当，而维持脱磷率在较高水平、保证低磷出钢（一般要求钢液中磷≤0.02%）是核心控制目标，但由于低温低硅原料条件的极端特点，给转炉冶炼过程及终点控制带来较多困难，总体终点温度、成分命中率水平低于常规冶炼条件的情况。

随着钢铁工业的发展，用户对钢材性能的个性化要求日益突出，磷作为钢种有害元素的概念已被打破，近年，高含磷量钢种如耐大气腐蚀钢、集装箱用钢及磷强化钢等的种类日益增多，需求量明显放大。而低温低硅铁水由于在冶炼过程中相应的炉渣加入量明显减少，是降低磷脱除率的有利条件，在冶炼高磷钢种过程中，可以通过进一步优化渣料结构和过程控制，降低渣的碱度，减小磷的渣钢分配比，达到高磷出钢的目的，一方面避免低温低硅铁水冶炼常规钢种时带来的控制风险，同时将此非正常条件变为高磷出钢的有利条件，从总体上提高钢水收得率、减少渣料消耗、脱氧合金消耗和高磷钢种磷铁合金消耗量，节约成本、降低消耗、减少废物排放。

发明内容

本发明的目的在于利用低温低硅铁水冶炼高磷钢水，钢水中磷的收得率提高到50~60%，减少渣料消耗、减少制造高磷钢种时磷合金的消耗量，减少废物排放。

实现上述目的的措施：

低温低硅铁水用转炉冶炼高磷钢的方法，其步骤：

1）在转炉中加入废钢，其加入量按照以下原则进行：以铁水兑入转炉前温度1250℃、铁水中硅重量百分比含量0.3%为加入废钢比的计算基准，当铁水温度每降低1℃，废钢比相应降低0.055~0.06%；当铁水硅含量每降低0.01%，废钢比相应再降低0.018%~0.022%；

2）按照10~15Kg/吨钢第一次加入活性石灰；活性石灰加入结束后进行常规吹氧，并使氧枪枪位低于正常位置10～20厘米进行吹氧；

3）在吹氧进行到50～60秒时，按照5~8Kg/吨钢一次性加入白云石；

4）在吹氧进行到90～110秒时，将氧枪枪位提升到正常吹氧位置直至吹氧结束，在按照5~10Kg/吨钢再次加入活性石灰；

5）出钢，控制钢水终点温度在1670～1690℃，钢渣的终渣碱度在2.5～3，冶炼终点的总渣量在40~50Kg/吨钢。

其特征在于：第一次加入活性石灰后吹氧时，氧枪枪位低于正常位置10～20厘米的调整幅度与炉容成正相关关系。

本发明与现有技术相比，充分利用了低温低硅铁水在降低磷脱除率方面的有利条件，加上匹配的工艺措施而冶炼高磷钢；本发明还可规避为保证高脱磷率而产生的过程与终点控制难题，将脱磷率由目前常规冶炼的85%以上降低至40～50%的水平，有效提高冶炼终点磷含量，石灰的加入量由40～60Kg/吨钢减少到不超过25Kg/吨钢，氧化铁皮、磷合金使用量也会得到降低；并能减少废渣排放量，而且由于不使用萤石等危害环境的化渣剂，从而能降低环境负担。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

90吨转炉进行冶炼；铁水入转炉前温度为1220℃，硅含量为0.246%，磷含量为0.105%；冶炼的钢种成品磷含量要求为0.06~0.08%；

将入转炉前温度为1220℃，硅含量为0.246%，磷含量为0.105%的铁水用转炉冶炼终点钢液磷重量百分含量达到0.0578%，其步骤：

1）在转炉中加入废钢：由于入转炉前的铁水温度为1220℃，比基准条件温度1250℃降低了30℃；铁水中硅重量百分比含量由于为0.246%，低于0.3%的基准条件0.054%根据铁水温度每降低1℃，废钢比相应降低0.055~0.06%；铁水硅含量每降低0.01%，废钢比相应再降低0.018%~0.022%计算，本实施例减少的废钢比为：0.055%/℃Х30℃+0.020%Х0.054≈1.651%；按照铁水入转炉前温度为1250℃，硅含量为0.3%的计算，加入的废钢比应为15%，本次实际加入的废钢比约为13.4%；

2）按照15Kg/吨钢第一次加入活性石灰；活性石灰加入结束后进行常规吹氧，并使氧枪枪位低于正常开吹位置13厘米（正常开吹枪位为1.65米）进行吹氧；

3）在吹氧进行到50秒时，按照8Kg/吨钢一次性加入白云石；

4）在吹氧进行到105秒时，将氧枪枪位的调整转换到正常模式直至吹氧结束，按照5Kg/吨钢再次加入活性石灰；

5）出钢，控制钢水终点温度在1670～1673℃，终渣碱度为2.6, 终渣量为50Kg/吨钢 ，冶炼终点成分中，钢液中磷含量为0.0578%，脱磷率为45%。 

本次活性石灰加入量比原来少加入至少20Kg/吨钢；脱磷率下降了至少40%，为达到该钢种成品磷含量最低要求，需要在冶炼之后的工序中加入磷铁合金，以加入25%质量百分含量的磷铁合金为例，按90%的合金收得率计算，只需加入的该合金量为0.01kg/吨钢，比原来的磷铁合金加入量至少减少0.18Kg/吨钢；渣的流动性很好，冶炼过程中未出现返干喷溅现象。 

实施例2

250吨转炉进行冶炼；铁水入转炉前温度为1205℃，硅含量为0.24%，磷含量为0.095%；冶炼的钢种成品磷含量要求为0.07~0.09%；

将入转炉前温度为1205℃，硅含量为0.24%，磷含量为0.095%的铁水用转炉冶炼终点钢液磷重量百分含量达到0.057%，其步骤：

1）在转炉中加入废钢：由于入转炉前的铁水温度为1205℃，比基准条件温度1250℃降低了45℃；铁水中硅重量百分比含量由于为0.24%，低于0.3%的基准条件0.06%，根据铁水温度每降低1℃，废钢比相应降低0.055~0.06%，铁水硅含量每降低0.01%，废钢比相应再降低0.018%~0.022%计算，本实施例减少的废钢比为：0.06%/℃Х45℃+0.018%Х0.06≈2.701%；按照铁水入转炉前温度为1250℃，硅含量为0.3%的计算，加入的废钢比应为16%，本次实际加入的废钢比约为12.3%；

2）按照10Kg/吨钢第一次加入活性石灰；活性石灰加入结束后进行常规吹氧，并使氧枪枪位低于正常开吹位置20厘米（正常开吹枪位为1.95米）进行吹氧；

3）在吹氧进行到58秒时，按照5Kg/吨钢一次性加入白云石；

4）在吹氧进行到90秒时，将氧枪枪位的调整转换到正常模式直至吹氧结束，按照6Kg/吨钢再次加入活性石灰；

5）出钢，控制钢水终点温度在1687～1690℃，终渣碱度为2.5, 终渣量为40Kg/吨钢 ，冶炼终点成分中，钢液中磷含量为0.057%，脱磷率为40%。 

本次活性石灰加入量比原来少加入至少24Kg/吨钢；脱磷率下降了至少45%，为达到该钢种成品磷含量最低要求，需要在冶炼之后的工序中加入磷铁合金，以加入25%质量百分含量的磷铁合金为例，按90%的合金收得率计算，只需加入的该合金量为0.06kg/吨钢，比原来的磷铁合金加入量至少减少0.18Kg/吨钢；渣的流动性很好，冶炼过程中未出现返干喷溅现象。

实施例3

50吨转炉进行冶炼；铁水入转炉前温度为1210℃，硅含量为0.20%，磷含量为0.102%；冶炼的钢种成品磷含量要求为0.05~0.07%；

将入转炉前温度为1210℃，硅含量为0.20%，磷含量为0.095%的铁水用转炉冶炼终点钢液磷重量百分含量达到0.051%，其步骤：

1）在转炉中加入废钢：由于入转炉前的铁水温度为1210℃，比基准条件温度1250℃降低了40℃；铁水中硅重量百分比含量由于为0.20%，低于0.3%的基准条件0.10%；根据铁水温度每降低1℃，废钢比相应降低0.055~0.06%；铁水硅含量每降低0.01%，废钢比相应再降低0.018%~0.022%计算，本实施例减少的废钢比为：0.058%/℃Х40℃+0.022%Х0.10=2.54%；按照铁水入转炉前温度为1250℃，硅含量为0.3%的计算，加入的废钢比应为12%，本次实际加入的废钢比约为9.5%；

2) 按照15Kg/吨钢第一次加入活性石灰；活性石灰加入结束后进行常规吹氧，并使氧枪枪位低于正常位置10厘米（正常开吹枪位为1.35米）进行吹氧；

2）在吹氧进行到53秒时，按照8Kg/吨钢一次性加入白云石； 

3）在吹氧进行到96秒时，将氧枪枪位的调整转换到正常模式直至吹氧结束，按照10Kg/吨钢再次加入活性石灰；

4）出钢，控制钢水终点温度在1678～1680℃，钢渣的终渣碱度在3.0，终渣量为50Kg/吨钢。冶炼终点成分中，钢液中磷含量为0.051%，脱磷率为50%。 

本次活性石灰加入量比原来少加入至少15Kg/吨钢；脱磷率下降了至少35%，钢液中磷含量已满足该钢种成品磷含量要求，不需要在冶炼之后的工序中再加入磷铁合金，比原来的磷铁合金加入量至少减少0.15Kg/吨钢；渣的流动性很好，冶炼过程中未出现返干喷溅现象。