一种将钢渣调质为精炼渣及钢水脱氧脱硫工艺

摘要

本发明公开了一种将钢渣调质为精炼渣及钢水脱氧脱硫工艺，包括以下步骤：向炼钢炉加入原材料，包括铁水、废钢、石灰、轻烧白云石，按炉渣碱度2.5‑3.5、MgO含量5‑8％造渣吹炼；分批向炼钢炉内添加含Al2O3材料和还原剂，加入还原剂的同时用氮气搅拌炉渣3‑6分钟，将炼钢炉终点渣的成分控制在：R2.5‑3.5、Al2O3为18‑26％、MgO为5‑8％、(FeO+MnO)＜3.0％、P2O5＜0.5％；带渣出钢。本发明可以实现在转炉吹炼终点将钢渣调质成精炼渣，降低精炼渣成本，以及达到不挡渣带渣出钢，实现钢水脱氧、脱硫、钢水不回磷的技术效果。

说明书

技术领域

本发明属于炼钢领域，具体一种将钢渣调质为精炼渣及钢水脱氧脱硫工艺。

背景技术

一般在炼钢过程中，主要任务是将钢水中的C和P进行去除，钢水中仍残留[S]和[O]，许多钢种在炼钢冶炼结束后，钢水还要进行炉外渣洗或炉外精炼来脱氧脱硫，而炉外渣洗或者精炼时需要添加合成精炼渣。

目前，合成精炼渣依据加工方式不同，可分为配料型、烧结型和预熔型。其中配料型是将石灰、轻烧铝矾土、电石或萤石等渣料按比例加入钢包，其存在成渣时间慢、电耗高、钢水温降大、保持白渣时间短以及脱硫效果差等问题。烧结型合成精炼渣是在渣料熔点温度以下经烧结而成，其成渣速度较快，但因有气孔会将气体带到钢水中，对钢坯质量产生影响。

预熔型合成精炼渣是需要在加热装置内预熔化加工而成，具有熔点低成渣快，热损小，脱氧脱硫能力强等优点，但存在能耗高及成本高的问题。故目前对钢水提质效果最好的精炼渣，也是能耗最高，成本最高的，会大大的增加炼钢的成本。

同时，转炉吹炼终点渣中FeO含量以及钢水氧含量都比较高，终点渣中FeO含量以及和钢水氧活度是钢中夹杂物的根源，在浇铸过程中渣中FeO易与钢水中酸溶铝反应生成夹杂造成钢水污染。且钢渣及钢水中的含氧物质会影响脱硫效果，因而在转炉出钢时需要挡渣，但实际生产中，很难完全将渣挡住，出钢时总会有一部分钢渣进入到钢水中，不但易造成钢水回磷，且在出钢脱氧或渣洗精炼时，但由于出钢时间短，不能充分反应，钢水脱氧后或渣洗后也很难将顶渣FeO还原达到3％以下，故影响渣洗或精炼的脱硫效果。

为了降低终点渣中FeO含量及钢水中氧，还有技术方案是通过还原降低炉渣中FeO含量，来实现降低钢水中氧活度，并实现炉渣气化脱磷，但随着渣中FeO还原含量降低，炉渣逐渐变黏而反应逐渐终止，渣中FeO剩余量还很高，磷也有不少残留，钢水中氧降低的幅度有限，而钢水中S并未减少。

同时，炉渣碱度低或在去除FeO的过程中，随着FeO含量降低，都会因氧化性弱或炉渣碱度降低出现钢水回磷现象，而通常有些措施是通过提高渣中的FeO含量来防止回磷的。如专利“一种转炉炼钢过程减少回磷量的方法”(201010260158.4)，提出在转炉等样过程中，向炉内加入FeO粉剂并用氧气搅拌，使渣中FeO＞15％，以防止钢水回磷。此外，为了保证炉渣碱度降低石灰用量，转炉炼钢对炉料中SiO2、Al

因此在实际中，炼钢终点渣中的FeO、P2O5很难被除尽，且在去除FeO中的过程中还会存在回磷的问题，而终点渣中的FeO、P2O5的过量残留，限制了终点渣高附加值的利用。

发明内容

本发明提供一种将钢渣调质为精炼渣及钢水脱氧脱硫工艺，以解决目前合成精炼渣存在的不足及生产成本高的问题，以及转炉冶炼终点渣如何深度还原钢渣中FeO、P2O5又不致导致钢水回磷的问题，以实现在转炉吹炼终点将钢渣调质成精炼渣，达到不挡渣带渣出钢，实现钢水脱氧、脱硫、钢水不回磷、降低精炼渣成本的技术效果。

以下为本发明的技术方案：

一种将钢渣调质为精炼渣及钢水脱氧脱硫工艺，向炼钢炉加入原材料，包括铁水、废钢、石灰、轻烧白云石，按炉渣碱度2.5-3.5、MgO含量5-8％造渣吹炼，包括以下步骤：

分批向炼钢炉内添加含Al

带渣出钢。

进一步，向转炉内添加含Al

在转炉吹炼结束之前一次性或分批向转炉内加入部分含Al

停吹之后，向炉内加入部分含Al

接着加入其余Al

进一步，向电弧炉内添加含Al

在吹炼初期或氧化期结束之前向炉内一次性或分步加入含Al

氧化期结束之后，向炉内加入部分含Al

接着加入其余Al

进一步，所述含Al

进一步，所述还原剂加入量为2-8公斤/吨钢，含Al

进一步，所述还原剂分为第一还原剂和第二还原剂，所述第一还原剂为煤粒、焦粒、石墨、及其它含碳材料之一种；所述第二还原剂为硅泥、铝铁、铝粒、铝灰、碳化钙、碳化硅、CaSi中的一种或两种；

所述第一还原剂C加入量为0-2公斤/吨钢，所述第二还原剂加入量2-8公斤/吨钢。

进一步，所述氮气可以用煤气取代。

一种将钢渣调质为精炼渣的工艺，转炉加入原材料，包括铁水、废钢、轻烧白云石、石灰，按炉渣碱度1.3-2.2、MgO5-8％造渣吹炼，通过分批向炼钢炉内添加含Al

将转炉初期渣的成分控制在：R 0.8-2.0、Al

进一步，所述分批向炼钢炉内添加含Al

在转炉吹炼初期结束之前一次性或分批向转炉内加入部分含Al

停吹之后，向炉内加入含Al

接着加入其余含Al

出初期渣、水淬、磁选。

进一步，所述含Al

进一步，所述第一还原剂C加入量为0-2公斤/吨钢，所述第二还原剂加入量2-8公斤/吨钢；所述含Al

本申请技术方案至少具有以下有益效果：

1、本发明的技术方案是在转炉炼钢过程中对钢渣进行调制，将钢渣逐步调质为精炼渣，利用了炼钢本身的设备与反应条件，无需额外购置设备及建厂，大大降低了合成渣的生产成本，同时使得钢渣得到高附加值利用。

2、本发明中，转炉结束后，钢渣调质为合成渣，故在出钢时，无需挡渣，节约了挡渣成本；同时在出钢时，可使部分钢渣与钢水混合出钢，钢渣对钢水进行渣洗，很多钢种可取消炉后的钢包精炼工序，也无需钢包顶渣改质，节省了外加合成精炼渣、改质剂或脱硫剂的成本，减小污染；同时利用炼钢本身工序实现钢水脱磷、脱氧、脱硫，减少工序，降低处理时间及成本，且提升了钢水质量。

3、由于用铝质还原剂或还原剂加Al

4、在渣洗后浇注毕留在钢包内的钢渣，可以用于下一炉出钢渣洗，进一步降低精炼成本。

5、吹炼过程中炉渣Al

6、本发明大幅度降低终点渣中FeO的含量，从而使钢水氧活度降低，出钢过程中无需加硅、铝等脱氧剂，故而不产生酸性反应产物，下渣的炉渣碱度不降低，脱硫效果好。

7、本发明终点渣中FeO的含量低，氧化性低，同时含有一定量的MgO，使炉渣起到保温作用的同时，减轻了钢包衬的侵蚀。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本申请的技术方案进行详细阐述：

本发明公开了一种将钢渣调质为精炼渣及钢水脱氧脱硫工艺，包括以下技术方案，针对转炉初期渣的调质工艺为：

向转炉内加入铁水、废钢、石灰、轻烧白云石等原材料，按炉渣碱度1.3-2.2、MgO5-8％造渣吹炼，实际操作中，依据留渣碱度以及渣量，也可以不加石灰；通过分批向炼钢炉内添加含Al

出初期渣、水淬、磁选除铁。便可获得低碱度的合成精炼渣。

针对转炉终点渣以及电炉钢渣的调质工艺为：

向转炉或电炉加入铁水、废钢、石灰、轻烧白云石等原材料，按炉渣碱度2.5-3.5、MgO5-8％造渣吹炼，通过分批向炼钢炉内添加含Al

带渣出钢、然后出终点渣、水淬、磁选除铁后获得中、高碱度的合成精炼渣。

在上述两种工艺中，所述还原剂加入量2-8公斤/吨钢。所述还原剂分为第一还原剂和第二还原剂。所述第一还原剂为煤粒、焦粒、石墨、及其它含碳材料；所述第二还原剂为硅泥、铝铁、铝粒、铝灰、碳化钙、碳化硅、CaSi中的一种或两种。

所述含Al

所述第一还原剂的加入量为0-2公斤/吨钢，第二还原剂加入量2-8公斤/吨钢，含Al

同时，上述技术方案中所述氮气均可以用煤气取代。

上述方案中，氮气搅拌可以是顶吹枪或底吹枪供气方式进行搅拌。

此外，本发明技术方案中还可以适当配加萤石，以增加渣中CaF2，形成有CaF2参与的精炼渣。

目前，精炼渣有CaO-CaF

在具体应用中，分为以下几种情况：

具体方案一，对初期渣的调质工艺为：

转炉实施双渣留渣作业。加入铁水、废钢、加或不加石灰、轻烧白云石等原材料，按炉渣碱度为1.3-2.2、MgO含量为5％-8％造渣吹炼。

在转炉吹炼初期结束之前一次性或分批向转炉内加入部分含Al

停吹之后，由高位料仓向炉内加入含Al

将炉渣成分控制在R 0.8-2.0，Al

具体方案二，针对转炉终点渣的调质工艺如下：

转炉实施留渣作业。向转炉内加入铁水、废钢、石灰、轻烧白云石等原材料，按炉渣碱度2.5-3.5、MgO5-8％造渣吹炼。

在转炉吹炼初期或终点结束之前由高位料仓一次性或分批向转炉内加入部分含Al

停吹之后，由高位料仓向炉内加入部分含Al

具体方案三

电弧炉加入铁水、废钢、石灰、轻烧白云石等原材料，按炉渣碱度2.5-3.5、MgO含量5％-8％进行配渣料冶炼。在氧化期结束前流渣或不流渣，在吹炼初期或氧化期结束之前向炉内一次性或分步加入含Al

本发明技术方案中采取分步添加Al

故本申请技术方案实现了在炼钢过程中，渣中FeO被最大限度还原及以及P2O5被气化，解决了目前钢渣中降低FeO含量与回磷问题相矛盾的技术问题，并且在炼钢过程中，利用现有设备，现有条件，通过一步调质，将钢渣调质为精炼渣，极大的降低了精炼渣的加工成本。同时在出钢时，可以利用调质后钢渣实现钢水精炼，除S除O，一步到位，很多钢种可取消炉后的钢包精炼工序；由于钢渣中FeO含量的减少，出钢时也无需进行挡渣且不回磷，节省工序及成本。

针对方案一的具体实施例：

实施例1

转炉50吨，铁水装入量48.2吨 废钢8.3吨。转炉双渣留渣作业。加废钢兑铁水，下枪吹炼后加入精炼渣300公斤，吹炼5′30″后脱磷渣成分FeO 14.3％，CaO 38.79％，SiO227.6％，MgO 4.97％，P2O5 3.％，Al2O3 6.2％，MnO 3.1％，R 1.4，炉渣温度1330℃。由高位料仓加入SiC粒600公斤。与此同时，氧枪切换至氮气，用氮气搅拌炉渣3′，停吹后出渣，出渣温1520℃，水淬，磁选除尽金属铁后获得低碱度合成精炼渣：R 1.2，CaO 45.5％，SiO237.6％，MgO 6.3％，Al

本实施例在转炉开吹后加入精炼渣300公斤，初期渣成分中Al

实施例2

转炉50吨，铁水装入量47.7吨 废钢8.3吨。采用双渣留渣作业。吹炼初期至倒初期渣之前不加石灰等碱性渣料。兑铁水加废钢后，吹炼至3′30″脱硅渣成分FeO 14.7％，CaO35.2％，SiO2 36.3％，MgO 5.5％，P2O5 2.2％，Al

本实施例在转炉初期吹炼结束后先加入焦炭粒50公斤，可使炉渣FeO含量降低约30％，不回磷，可降低随后的铝灰用量，节约成本。铝灰含Al 38％，Al

实施例3

转炉50吨，铁水装入量47.3吨 废钢7.9吨。采用双渣留渣作业。兑铁水加废钢后开吹后分批加入石灰500公斤、铝矾土300公斤。吹炼至6′40″脱磷渣成分FeO 15.6％，CaO43.2％，SiO2 20.6％，MgO 6.5％，P2O5 3.2％，Al

由于方案一的技术方案是针对转炉初期渣的工艺方法，故不涉及到转炉炼钢后期的钢水除硫除氧的步骤，无需进行转炉出钢后的各项数据记录对比。

针对方案二的具体实施例：

实施例4

转炉50吨，铁水装入量49吨、废钢8.8吨、钢种45钢。采用留渣单渣作业模式，加废钢兑铁水后开吹后分批加入石灰1.75吨、轻烧白云石0.45吨、铝矾土0.2吨、0.4吨铁皮。第一批加入总量的1/2，余量在8分钟内加完。吹炼至12′由高位料仓加入铝矾土0.2吨后停吹。终点渣成分FeO 8.6％，CaO 52.5％，SiO2 14.6％，MgO 5.4％，P2O5 3.2％，Al

实施例5

转炉50吨，铁水装入量48吨 废钢8吨。钢种45钢。采用留渣单渣作业模式。加废钢兑铁水后开吹后在4.5分钟内分三批向转炉内加入2吨石灰、轻烧白云石0.5吨、0.35吨矿石、0.35吨铁皮。第一批加入总量的1/2，第二批加总量的1/3，余量在8分钟内加完。吹炼至11′20″向转炉加入铝矾土0.4吨，继续吹炼40″停吹。吹炼终点渣成分FeO 10.5％，CaO50.6％，SiO2 16.8％，MgO 5.3％，P2O5 3.4％，Al

吹炼终点炉渣调质处理前后渣中(FeO)含量及渣洗前后钢水[O][S]含量变化见表1。方坯中夹杂物总量及夹杂物粒径分布情况见表2。

实施例6

转炉50吨，铁水装入量49吨 废钢.28吨。钢种45钢。采用留渣单渣作业模式。加废钢兑铁水后开吹后在4.5分钟内分三批向转炉内加入2.2吨石灰、轻烧白云石0.5吨、0.35吨矿石、0.35吨铁皮。第一批加入总量的1/2，第二批加总量的1/3，余量在8分钟内加完。吹炼至11′10″向转炉加入铝矾土0.5吨，继续吹炼50″后停吹。吹炼终点渣成分FeO 8.9％，CaO56.6％，SiO2 17.2％，MgO 5.1％，P2O5 3.6％，Al

吹炼终点炉渣调质处理前后渣中(FeO)含量及渣洗前后钢水[O][S]含量变化见表1。方坯中夹杂物总量及夹杂物粒径分布情况见表2。

针对方案三的具体实施例：

实施例7

110吨超高功率电弧炉。钢铁料105吨，其中铁水42吨。按炉渣碱3.0左右、MgO 6％控制配料，石灰2吨，轻烧白云石0.4吨。装料-熔化-氧化，吹炼至氧化结束前不流渣，加入铝矾土0.4吨，继续吹炼60″后停吹，接着再加入0.2吨铝矾土，60公斤碳粉，用氮气搅拌1分钟，接着再加入0.3吨铝矾土，0.3吨SiC粒，用氮气搅拌炉渣5分钟。得到炉渣R 3.0，CaO52.8％，SiO2 17.6％，MgO 4.9％，Al

吹炼终点炉渣调质处理前后渣中(FeO)含量及渣洗前后钢水[O][S]含量变化见表1。方坯中夹杂物总量及夹杂物粒径分布情况见表2。

实施例8

110吨超高功率电弧炉。钢铁料106吨，其中铁水46吨。按炉渣碱3.0左右、MgO 6％控制配料，石灰2.2吨，轻烧白云石0.54吨。装料-熔化-氧化，吹炼至氧化结束前流少部分渣，加入铝矾土0.45吨，继续吹炼1分钟后停吹，接着再加入0.3吨铝矾土，50公斤碳粉，用氮气搅拌1分钟，之后加入0.3吨铝矾土，0.3吨硅泥粒，用氮气继续搅拌炉渣3分钟。得到炼渣R3.0，CaO 51.2％，SiO2 16.8％，MgO 5.3％，Al

吹炼终点炉渣调质处理前后渣中(FeO)及钢水[P]含量及渣洗前后钢水[O][S]含量变化见表1。方坯中夹杂物总量及夹杂物粒径分布情况见表2。

表1 吹炼终点炉渣调质处理前后渣中(FeO)及钢水[P]含量及渣洗前后钢水[O][S]含量变化

表2 方坯中夹杂物总量及夹杂物粒径分布

由表1可见，实施例4-8中终点渣调质前/后炉渣中(FeO)含量还原降低达85-90％，钢水[P]含量没有变化；钢水中[O]降低达65％上下，渣洗后钢水中[O]进一步降低约70％，降至10-35ppm；钢水渣洗后脱S率达50-71％，渣洗后钢水[S]降至0.0075-0.0137％。

表2则表明，本实施例渣洗和未渣洗，钢坯夹杂物总量下降约50％，由10(mg.10kg-1)降至5(mg.10kg-1)；且夹杂物粒径更细小。

综上，通过本申请所述技术方案，在炼钢过程中对钢渣进行改质，不仅可以实现将钢渣调制为精炼渣，还可以大幅度降低终点渣FeO含量，以及钢水中的氧含量，钢水收得率提高并可减少钢坯中夹杂物总量。同时可以带渣出钢，对钢水进行进一步脱氧脱硫，提升钢水品质。可减少炼钢工序，降低各项成本，一举多得，具有非常强的实用价值以及经济价值。

以上通过实施例对本发明的技术方案及实施效果作了进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。基于本发明的原理和精神实质所作出的任何改进、修饰、替代、组合、简化都应为等效的置换方式，都应包含在本发明权利要求的保护范围之内。