技术领域
本发明属于钢铁冶金领域,涉及转炉炼钢生产工艺。适用于各 种转炉进行铁水脱硅、脱磷和脱硫的三脱预处理和脱碳精炼。
背景技术
磷是钢中有害杂质,容易在
晶界偏析,造成钢材“冷脆”,显 著降低钢材的低温冲击韧性。一般随钢中碳、氮、
氧含量的增加, 磷的这种有害作用增强。另外,磷在
铸坯中偏析度很大,更突出了 其有害作用。随着用户对钢材
质量要求的提高,钢中磷含量的要求 也越来越严格,要求尽量降低磷含量。因此降低钢中磷含量成了提 高钢材质量的一项重要措施。
炼钢脱磷通常采用氧化法工艺。由于转炉终点
温度高,不利于 脱磷;出钢时又往往会造成回磷。因此,利用传统转炉炼钢工艺稳 定生产[P]≤0.015%的低磷钢,是很困难的。
采用将运送铁水的鱼雷
罐车和铁水罐作为精炼容器的铁水预处 理工艺,为大量生产高纯净钢奠定了
基础。然而,因从
高炉出铁至 转炉出钢的时间长,温降大,铁水预处理中产生大量
泡沫等问题限 制了操作。从转炉
冶炼热平衡条件而言,转炉冶炼热量来自铁水带 入的
显热及化学热。当采用铁水脱硅、脱磷工艺时,由于化学元素 的烧损及加入大量脱磷剂致使铁水化学热及铁水温度降低,因此兑 入转炉的铁水温度偏低。以君律厂为例,铁水脱磷前后温降一般均 >100℃。铁水脱磷后至兑入转炉时还需下降30℃左右,因此兑入 转炉的铁水温度仅为1240℃,从而给转炉吹炼带来诸多困难。由于 热量不足,使转炉
炉料中废钢比大幅度降低,同时往往造成吹炼中 渣铁粘附氧枪,尤其当冶炼高
碳钢时更会感到热量不足,甚至有时 需要外供热源,如喷吹时加入
焦炭,以弥补转炉吹炼热量不足的问 题。
传统的铁水脱硅、脱磷和脱硫“三脱”预处理工艺方法是在两 座转炉内分别进行铁水“三脱”预处理和转炉精炼。如日本NKK福 山厂采用经过脱硫的铁水经专用脱磷转炉的方式进行脱磷,再重新 兑入另一座转炉进行
脱碳精炼,为此增加了调度的难度,同样造成 了温度的损失。致使炼钢效率低、能耗大、成本高(神户制钢技 报.38(1):9;铁と钢,1990,(11):1817)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效率高、能耗少、成本低的,且在 同一转炉内既能进行铁水“三脱”预处理又能进行脱碳精炼的转炉 炼钢方法。
本发明所述的
一种转炉炼钢方法,采用顶底复合吹炼工艺,其具 体的工艺要求如下:
(1)以铁水和固体铁料为原料,铁水和固体铁料的重量百分比 为:铁水85%-95%,固体铁料5-15%。铁水脱硅、脱磷和脱硫的三 脱预处理和脱碳精炼在同一转炉内分期进行,即前期为铁水预处理期, 后期为脱碳精炼期;预炉处理结束时,进行倒炉倒渣,倒掉1/2-2/3 的初期渣,随即进入脱碳精炼期。
(2)铁水三脱预处理期的工艺为:
A.开吹时加入脱磷剂,其加入量为10-15kg/t.铁水,脱磷剂的化学 成分,按重量百分比为:CaO40-70%,铁氧化物15-45%,CaF215-20%, 铁氧化物可为轧钢铁皮或转炉
烟尘。
B.预处理期采用顶底复合吹炼,顶吹采用变流量供氧,初期顶吹 供氧强度为2.8-3.5Nm3/t.min,中后期采用弱供氧,供氧强度由 2.8Nm3/t.min逐渐降低至0.8Nm3/t.min;
C.底吹采用氮气强搅拌,初期底吹供氮强度为0.07- 0.1Nm3/t.min,中后期逐渐提高至0.15-0.30Nm3/t.min,
D.预处理期采用中
碱度渣,渣碱度R为2.0-3.0;
预处理期间,控制熔池温度为1320-1380℃;
E.预处理结束时,铁水中[C]为3.0-4.0%,[S]、[P]为0.02- 0.03%。
(3)脱碳精炼期的工艺为:
A.铁水预处理结束的同时进入脱碳精炼期。预处理结束,倒掉 1/2-2/3的初期渣后,随即加入石灰,重新造渣,石灰的加入量为10- 15kg/t.铁水,采用少渣冶炼工艺;
B.采用大供氧量顶底复合吹炼,直至炼钢终点,顶吹供氧强度为 3.5-4.5nNm3/t.min,底吹搅拌强度为0.06-0.15Nm3/t.min,底吹气体 为氮气或氩气。并根据钢种品质要求及时切换。
对于炼钢过程,脱磷反应为:
2[P]+5(FeO)+4(CaO)=Ca4P2O9
ΔG15 o=-204,450+83.55T
G.W.Healy研究了炼钢炉渣成分变化对炉渣脱磷能
力的影 响。提出了估算磷在渣—钢之间的分配公式:
根据上式分析,降低处理温度、提高碱度和炉渣氧化性可以提 高磷在渣—钢之间的分配比。依据上述原理,本发明中采用转炉顶 底复吹工艺,固体铁料装入量按5~15%加入,开吹时加入脱磷剂10- 15kg/t.铁水,促进熔池尽快形成液态炉渣,2.5min~3min形成初期 渣。预处理期顶吹采用变流量供氧工艺,能快速进行铁水脱硅、锰 和磷,同时控制熔池温度在1320~1380℃。采用先大、后小的顶部 供氧方式,主要目的是为了满足前期快速脱硅和升温化渣的需要。 而中、后期减少供氧量,主要在于抑制熔池过多脱C升温,而使熔 池温度保持在适合脱P的低温区间;中、后期底部持续的大气量搅 拌,意在创造良好的动力学条件,促进钢渣间的充分反应混合,以 使脱P反应更接近平衡。
采用本发明所述的方法,在不延长转炉作业周期的前提下,转炉 的脱磷率达90%,脱硫率60%,脱硅效果能满足各类钢种要求,而且供 氧强度达3.5~4.5Nm3/tmin,
与
现有技术相比,本发明具有如下优点:
1)由于本发明的铁水三脱预处理和脱碳精炼同在一个转炉内完 成,取消了铁水预处理后的铁水重新兑入转炉,缩短了操作时间,提高 了转炉使用效率。
2)减少了由于重新兑铁水所产生的铁水温降,节约
能源,降低了 成本。
3)显著地提高了脱磷率和脱硫率,有利于提高钢种质量。
具体实施方式
根据本发明所述的转炉炼钢方法,在90吨的转炉上冶炼了3炉 钢,其原料为高炉铁水和废钢。铁水和废钢的配比、以及铁水成分 和温度如表1所示。铁水兑入转炉后,首先进行三脱预处理,开始进 行顶底复合吹炼,同时加入脱磷剂,脱磷剂的加入量及脱磷剂的化学 成分如表2所示。预处理结束后,倒炉
排渣,倒掉1/2--2/3初渣,然 后加入石灰,进行脱碳精炼。预处理期和脱碳精炼期的顶底复合吹炼 制度及石灰加入量列入表3中。脱碳精炼结束后,挡渣出钢,所得钢 种的化学成分和出钢温度列于表4中。
表1
实施例原料配比及铁水参数 炉 号 原料配比(wt%) 铁水温 度(℃) 铁水成份(wt%) 铁 水 固体铁料 C Si Mn P S Fe 1 93 废钢7 1239 4.3 0.346 0.136 0.073 0.014 余 2 90 废钢10 1288 4.28 0.395 0.158 0.08 0.016 余 3 92 废钢8 1265 4.41 0.24 0.75 0.082 0.023 余
表2 实施例预处理期脱磷剂加入量及脱磷剂化学成份 炉号 脱磷剂加入量 kg/t.铁水 脱磷剂成分(wt%) CaO 铁氧化物 CaF2 1 11.1 51 氧化铁皮32 17 2 20.0 42 氧化铁皮39 19 3 17.7 68 转炉烟尘16 16
表3 实施例顶底复合吹炼供氧制度 炉 号 预处理期供氧制度 强度(Nm3/t.min)×时间 (Sec.) 脱磷精炼期供氧制度 强度(Nm3/t.min)×时间 (Sec.) 脱碳精炼期 石灰加入量 kg/t.铁水 顶吹 顶吹 顶吹 顶吹 1 2.0×430 0.06×430 3.0×581 0.06×581 12.0 2 3.0×150 1.88×278 0.065×428 3.0×631 0.06×631 11.6 3 3.05×180 1.22×530 0.24×710 3.0×760 0.05×760 12.5
表4 实施例冶炼终点钢种化学成分和出钢温度 炉 号 钢种化学成分(wt%) 出钢温 度 ℃ C Si Mn P S Fe 1 0.049 0.007 0.0031 0.005 0.01 6 余 1658 2 0.052 0.008 0.0029 0.004 0.01 4 余 1671 3 0.1 0.01 0.005 0.006 0.02 0 余 1667