低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法与流程

1.本发明涉及炼钢技术领域，具体而言，涉及低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法。


背景技术：

2.转炉炼钢通常需要完成“四脱”，脱碳、氧、磷和硫；“二去”，去气和去杂质；“二调整”，调整成分和温度；通常使用的技术手段包括供氧、造渣、升温、脱氧和合金化操作。
3.磷是钢中的有害元素之一，磷会使钢的韧性降低，较为突出的危害是产生“冷脆”，在低温情况下磷含量越高，钢的冲击性能降低越多。
4.但是，相关技术提供的去磷方法，难以确保终点磷含量满足要求，特比是，单渣发去磷效率难以满足现场生产要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法，其能够有效地去磷，以使终点磷含量满足要求。
6.本发明是这样实现的：
7.第一方面，本发明提供一种低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法，包括：
8.1)将铁水和废钢装炉；
9.2)吹炼，其中，控制氧枪的位置的高度为1.8-2m，且氧气流量为28000-32000nm3/h，氧枪的出口压力0.80-0.90mpa，吹炼第一预设时间后加入石灰和镁球，并继续吹炼第二预设时间后，控制氧气流量为24000-26000nm3/h，且氧枪的出口压力0.70-0.75mpa，氧枪的位置逐步下降至1.2-1.4m；
10.3)吹炼第三预设时间后提枪，且提枪后的温度控制在1350-1450℃；加入碳粉和矿石，且碳粉加入量为0.33-0.57kg/t，矿石加入量为3.33-3.59kg/t；摇炉后再将转炉摇正；
11.4)吹入氮气，控制氮气流量28000-32000nm3/h，且氮气枪的位置高度为1.6-1.8m，持续60-90s；当炉内的渣从炉口溢出，并落到炉裙时，将氮气流量降低至14000-16000nm3/h，持续第四预设时间后提枪关氮气；
12.5)摇炉后再将转炉摇正，将氮气枪的位置控制在炉口处，且控制氮气的流量为22000-26000nm3/h，吹氮时间为5-10s；
13.6)提枪倒渣；
14.7)重新造渣。
15.在可选的实施方式中，步骤4)中，将氮气流量降低至15000nm3/h的具体方式为：每隔5s，将氮气流量降低3000nm3/h。
16.在可选的实施方式中，步骤2)中，石灰的加入量为5.33-9.32kg/t。
17.在可选的实施方式中，步骤2)中，镁球的加入量为2.66-2.87kg/t。
18.在可选的实施方式中，步骤6)中的提枪倒渣的步骤，具体包括：采用先快后慢的方
式，在转炉倒渣由0
°
摇到 50
°
的过程中以第一预设速度摇炉，在转炉倒渣由 50
°
摇到 80
°
的过程中以第二预设速度摇炉，其中，第一预设速度大于第二预设速度。
19.在可选的实施方式中，步骤1)中铁水的重量比为75-80％，废钢的重量比为20-25％；其中，铁水中si含量为0.05-0.20％，p含量为0.140-170％。
20.在可选的实施方式中，步骤7)重新造渣，具体包括：加入石灰和镁球，控制氧枪的位置在高度1.6-2.0m，氧气的流量为34000nm3/h；并控制终点温度为1620
±
10℃，控制终点碳含量为0.07
±
0.01％。
21.在可选的实施方式中，步骤7)中，镁球的加入量为4.0-4.3kg/t，石灰的加入量为16.66-22.22kg/t。
22.在可选的实施方式中，镁球包括mgo；矿石包括fe2o3和fe3o4，且tfe≥56％。
23.在可选的实施方式中，第一预设时间为90s，第二预设时间为180s，第四预设时间为30s。
24.本发明包括有以下有益效果：
25.本发明实施例提供的低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法，通过添加碳粉和矿石，在吹入氮气，以便于增加炉内钢渣中的气体含量，以形成泡沫渣，泡沫渣具有很厚的渣层，液珠在泡沫渣中停留时间长，有利于磷的去除，以使终点磷含量满足要求。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
27.低磷钢的成品的磷含量≤0.010％，转炉出钢的磷含量≤0.006％；相关技术在炼钢时通常采用单渣法和双渣法去磷。
28.采用单渣法，高磷铁水去磷效率一般在90％左右，最高能够达到92％，但是去磷效率不太稳定；在铁水的磷含量在0.150％左右时，单渣操作终点磷含量为0.012％-0.015％左右，满足不了低磷钢的要求。
29.相关技术的双渣法不适用于低si铁水的冶炼，低si铁水前期冶炼sio2含量低，如果石灰加入量多不易化渣，而且不易形成泡沫渣，去磷效果较差，达不到预期效果。铁水si含量在0.05-0.20％范围时，不易化渣而且难形成泡沫渣，中期回磷严重，终点磷偏高，难以达到低磷钢的要求。
30.本发明提供一种低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法，能够有效地去磷，以使终点磷含量满足要求。
31.本发明的低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法，包括：
32.1)将铁水和废钢装炉。
33.其中，铁水的重量比为75-80％，废钢的重量比为20-25％；其中，铁水中si含量为0.05-0.20％，p含量为0.140-170％。
34.需要说明的是，铁水和废钢的总装入量一般可以为150t。
35.2)吹炼，其中，控制氧枪的位置的高度为1.8-2m，通过高枪位增加渣中的feo，且氧
气流量为28000-32000nm3/h，氧枪的出口压力0.80-0.90mpa，吹炼第一预设时间后加入石灰和镁球，并继续吹炼第二预设时间后，控制氧气流量为24000-26000nm3/h，且氧枪的出口压力0.70-0.75mpa，氧枪的位置逐步下降至1.2-1.4m，以减少碳氧反应速度并加强炉内搅拌、以混匀。
36.需要说明的是，吹炼前期可以称为硅锰氧化期，开吹后3-4min，熔池温度通常低于1400℃，主要是硅锰的氧化，但是由于在一次反应区温度较高，碳也少量氧化。由于前期熔池温度较低和碱性氧化渣的迅速形成，符合脱磷反应的热力学条件，铁水中的磷在前期能被大量氧化，因此采用高枪位(2m)操作来增加渣中的氧化铁含量，提高前期去磷效率。
37.可选地，第一预设时间为90s；第二预设时间为180s。
38.可选地，在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，石灰的加入量可以按照800/150～1300/150(kg/t)的比例添加；应当理解，在实际生产中，铁水和废钢的实际装入量可以为理论的总装入量的93％，故在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，石灰的加入量还可以按照800/(150
×
93％)～1300/(150
×
93％)(kg/t)的比例添加。换言之，每吨铁水和废钢的总量加入石灰的量可以为5.33-9.32kg，即石灰加入量为5.33-9.32kg/t，也即每吨钢冶炼量中加入5.33-9.32kg的石灰，例如：5.33kg、5.50kg、6.00kg、6.30kg、6.70kg、7.50kg、8.20kg、9.32kg等。
39.可选地，在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，镁球的加入量可以按照400/150(kg/t)的比例添加；应当理解，在实际生产中，铁水和废钢的实际装入量可以为理论的总装入量的93％，故在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，镁球的加入量还可以按照400/(150
×
93％)(kg/t)的比例添加。换言之，每吨铁水和废钢的总量加入镁球的量为2.66-2.87kg，即镁球的加入量为2.66-2.87kg/t，也即每吨钢冶炼量中加入2.66-2.87的镁球，例如：2.66kg、2.70kg、2.80kg、2.87kg等。镁球的主要材质为mgo。镁球的添加量相对较少，即加入了较少的造渣料，以保证化渣的效果。
40.3)吹炼第三预设时间后提枪，具体地，吹炼至210-240s后提枪，且提枪后的温度控制在1350-1450℃，此时还未形成泡沫渣，故不倒渣，避免渣中fe含量大，避免造成金属损失；加入碳粉和矿石，摇炉后再将转炉摇正，具体可以为向后摇炉-40
°
再向前摇炉 60
°
，再将转炉摇正，如此，可以增加c与feo的反应接触，有利于产生更多的气泡于渣中。
41.其中，在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，碳粉的加入量可以按照50/150～80/150(kg/t)的比例添加；应当理解，在实际生产中，铁水和废钢的实际装入量可以为理论的总装入量的93％，故在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，碳粉的加入量还可以按照50/(150
×
93％)～80/(150
×
93％)(kg/t)的比例添加；换言之，每吨铁水和废钢的总量加入碳粉0.33-0.57kg，即碳粉的加入量为0.33-0.57kg/t，也即每吨钢冶炼量中加入0.33-0.57kg的碳粉，例如：0.33kg、0.40kg、0.45kg、0.50kg、0.57kg等。
42.在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，矿石的加入量可以按照500/150(kg/t)的比例添加；应当理解，在实际生产中，铁水和废钢的实际装入量可以为理论的总装入量的93％，故在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，矿石的加入量还可以按照500/(150
×
93％)(kg/t)的比例添加。换言之，每吨铁水和废钢的总量加入矿石3.33-3.59kg，即矿石的加入量为3.33-3.59kg/t，也即每吨钢冶炼量中加入3.33-3.59kg的矿石，例如：3.33kg、3.50kg、3.55kg、3.59kg等。
43.需要说明的是，矿石可以包括fe2o3和fe3o4，且tfe≥56％。
44.4)吹入氮气，控制氮气流量28000-32000nm3/h，且氮气枪的位置高度为1.6-1.8m，持续60-90s，例如：60s、80s、90s等；当炉内的渣从炉口溢出，并落到炉裙未到炉坑时，即炉口渣变多时，将氮气流量降低至14000-16000nm3/h，持续第四预设时间后提枪关氮气，具体地，第四预设时间为30s，即待炉口泡沫渣活跃持续30s提枪关氮气；如此，可以避免炉内出现大翻的现象。
45.去磷化学反应式：2[p] 8(feo) 4(cao)＝(4cao
·
p2o5) 5[fe]，因而脱磷的有利条件：高w(feo)、高(cao)、大渣量以及合适的低温。由于步骤2)加入石灰，增加cao，且步骤3)中增加矿石和c，其即就是增加feo和增加了co的生成，进一步的在步骤4)中吹入氮气变相给钢水降温，利用生产co和氮气充分搅动熔池，实现了高碱度、大渣量、适当低温、高feo、充分搅拌这一系列的去磷的条件；而且，在步骤4中，增加炉内钢渣中的气体含量，以形成泡沫渣，泡沫渣具有很厚的渣层，液珠在泡沫渣中停留时间长，有利于磷的去除，以使终点磷含量满足要求。
[0046]
需要说明的是，渣中的气体来源一方面是碳粉和钢水中的c与矿石中的o和渣中的o反应生产co气体，另一方面利用氮气来增加气源搅动熔池增加反应。换言之，泡沫渣是碳氧反应产生大量的co气泡弥散分布在炉渣之中，形成气-渣-金属分散存在熔渣中，炉渣成为薄膜，将气泡包裹并使其隔开，表面张力小的炉渣，易形成很厚的炉渣层；而且，温度越高表面张力越小，sio2、p2o5、mno可以降低feo熔体的表面张力，以进一步确保泡沫渣的大量形成，以有效地去磷。
[0047]
还需要说明的是，步骤4)中吹入氮气变相给钢水降温，利用生产co和氮气充分搅动熔池，实现了高碱度，使得碱度可以在1.5-1.7左右，以确保大量的泡沫渣形成，若是碱度低于1.5或者高于1.7，则会导致泡沫渣的量呈下降的趋势，不利于去磷。
[0048]
将氮气流量降低至15000nm3/h的具体方式为：每隔5s，将氮气流量降低3000nm3/h。
[0049]
5)摇炉后再将转炉摇正，具体可以为：向后摇炉-20
°
，向前摇炉 20
°
后摇正；将氮气枪的位置控制在炉口处，且控制氮气的流量为22000-26000nm3/h，吹氮时间为5-10s，例如：5s、6、8s、10s等。如此，可以利用氮气将泡沫渣打散使用金属从渣中沉降，较少渣中tfe含量，而且进一步吹入氮气变相给钢水降温，有利于去磷。
[0050]
6)提枪倒渣。
[0051]
提枪倒渣的步骤，具体包括：采用先快后慢的方式，在转炉倒渣由0
°
摇到 50
°
的过程中以第一预设速度摇炉，在转炉倒渣由 50
°
摇到 80
°
的过程中以第二预设速度摇炉，其中，第一预设速度大于第二预设速度。如此，先快后慢的倒渣方式，实际是在将炉口的渣倒出后减缓速度，以尽可能的将含磷量高的炉渣倒出，以有效去磷，而且还可以避免把炉内的铁液倒出来。
[0052]
需要说明的是，在进行步骤6)时，渣中的碱度一般可以达到1.5以上。
[0053]
7)重新造渣。
[0054]
具体包括：加入石灰和镁球，控制氧枪的位置在高度1.6-2.0m，例如：1.6m、1.8m、2.0m等，氧气的流量为34000nm3/h；化好过程渣，控制终点温度为1620
±
10℃，例如：1610℃、1620℃、1630℃等，控制终点碳含量为0.07
±
0.01％。
[0055]
需要说明的是，在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，镁球的加入量可以按
照600/150(kg/t)的比例添加；应当理解，在实际生产中，铁水和废钢的实际装入量可以为理论的总装入量的93％，故在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，镁球的加入量还可以按照600/(150
×
93％)(kg/t)的比例添加。换言之，每吨铁水和废钢的总量加入镁球的加入量为4.0-4.3kg，即镁球的加入量为4.0-4.3kg/t，也即每吨钢冶炼量中加入4.0-4.3kg的镁球，例如：4.0kg、4.1kg、4.2kg、4.3kg等。
[0056]
在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，石灰的加入量可以按照2500/150～3000/150(kg/t)的比例添加；应当理解，在实际生产中，铁水和废钢的实际装入量可以为理论的总装入量的93％，故在铁水和废钢的总装入量为150t的情况下，石灰的加入量还可以按照2500/(150
×
93％)～3000/(150
×
93％)(kg/t)的比例添加。换言之，每吨铁水和废钢的总量加入石灰的加入量为16.66-22.22kg，即石灰的加入量为16.66-22.22kg/t，也即每吨钢冶炼量中加入16.66-22.22kg的石灰，例如：16.66kg、17.00kg、17.50kg、18.00kg、19.00kg、22.00kg、22.22kg等。
[0057]
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0058]
实施例1
[0059]
1)将铁水和废钢装炉，总装入量150t，废钢的重量百分比20％，铁水的重量百分比80％，铁水中含si：0.20％，p：0.151％；
[0060]
2)吹炼，其中，控制氧枪的位置的高度为2m，且氧气流量为30000nm3/h，氧枪的出口压力0.83mpa，吹炼90s后加入石灰800kg和镁球400kg，并继续吹炼180s后，控制氧气流量为26000nm3/h，且氧枪的出口压力0.72mpa，氧枪的位置逐步下降至1.4m；
[0061]
3)吹炼至210s后提枪，且提枪后的温度控制在1350℃；加入碳粉50kg和矿石500kg；向后摇炉-40
°
再向前摇炉 60
°
，再将转炉摇正；
[0062]
4)吹入氮气，控制氮气流量30000nm3/h，且氮气枪的位置高度为1.6m，持续60s；当炉内的渣从炉口溢出，并落到炉裙时，将氮气流量降低至15000nm3/h，降低方式为每隔5s，氮气流量降低3000nm3/h，待炉口泡沫渣活跃持续30s后提枪关氮气；
[0063]
5)向后摇炉-20
°
，向前摇炉 20
°
后摇正，将氮气枪的位置控制在炉口处，且控制氮气的流量为24000nm3/h，吹氮时间为5s；
[0064]
6)提枪，采用先快后慢的方式倒渣；
[0065]
7)重新造渣；加入石灰2500kg和镁球600kg，控制氧枪的位置在高度1.6m，氧气的流量为34000nm3/h；并控制终点温度为1620℃，控制终点碳含量为0.07％。
[0066]
实施例2
[0067]
1)将铁水和废钢装炉，总装入量150t，废钢的重量百分比25％，铁水的重量百分比75％，铁水中含si：0.20％，p：0.168％；
[0068]
2)吹炼，其中，控制氧枪的位置的高度为1.8m，且氧气流量为28000nm3/h，氧枪的出口压力0.80mpa，吹炼90s后加入石灰1300kg和镁球400kg，并继续吹炼180s后，控制氧气流量为26000nm3/h，且氧枪的出口压力0.70mpa，氧枪的位置逐步下降至1.2m；
[0069]
3)吹炼至240s后提枪，且提枪后的温度控制在1450℃；加入碳粉80kg和矿石500kg；向后摇炉-40
°
再向前摇炉 60
°
，再将转炉摇正；
[0070]
4)吹入氮气，控制氮气流量28000nm3/h，且氮气枪的位置高度为1.8m，持续90s；当炉内的渣从炉口溢出，并落到炉裙时，将氮气流量降低至14000nm3/h，降低方式为每隔5s，
氮气流量降低3000nm3/h，待炉口泡沫渣活跃持续30s后提枪关氮气；
[0071]
5)向后摇炉-20
°
，向前摇炉 20
°
后摇正，将氮气枪的位置控制在炉口处，且控制氮气的流量为22000nm3/h，吹氮时间为10s；
[0072]
6)提枪，采用先快后慢的方式倒渣；
[0073]
7)重新造渣；加入石灰3000kg和镁球600kg，控制氧枪的位置在高度2.0m，氧气的流量为34000nm3/h；并控制终点温度为1630℃，控制终点碳含量为0.07％。
[0074]
实施例3
[0075]
1)将铁水和废钢装炉，总装入量150t，废钢的重量百分比22％，铁水的重量百分比78％，铁水中含si：0.20％，p：0.160％；
[0076]
2)吹炼，其中，控制氧枪的位置的高度为1.9m，且氧气流量为32000nm3/h，氧枪的出口压力0.90mpa，吹炼90s后加入石灰1000kg和镁球400kg，并继续吹炼180s后，控制氧气流量为26000nm3/h，且氧枪的出口压力0.75mpa，氧枪的位置逐步下降至1.3m；
[0077]
3)吹炼至220s后提枪，且提枪后的温度控制在1400℃；加入碳粉65kg和矿石500kg；向后摇炉-40
°
再向前摇炉 60
°
，再将转炉摇正；
[0078]
4)吹入氮气，控制氮气流量32000nm3/h，且氮气枪的位置高度为1.7m，持续80s；当炉内的渣从炉口溢出，并落到炉裙时，将氮气流量降低至16000nm3/h，降低方式为每隔5s，氮气流量降低3000nm3/h，待炉口泡沫渣活跃持续30s后提枪关氮气；
[0079]
5)向后摇炉-20
°
，向前摇炉 20
°
后摇正，将氮气枪的位置控制在炉口处，且控制氮气的流量为26000nm3/h，吹氮时间为5s；
[0080]
6)提枪，采用先快后慢的方式倒渣；
[0081]
7)重新造渣；加入石灰2800kg和镁球600kg，控制氧枪的位置在高度1.8m，氧气的流量为34000nm3/h；并控制终点温度为1610℃，控制终点碳含量为0.07％。
[0082]
对比例1
[0083]
与实施例1的区别在于步骤3)中未加入碳粉，并在步骤6)时一次倒渣。
[0084]
对比例2
[0085]
与实施例1的区别在于步骤3)中未进行一次倒渣，也未加入碳粉和矿石，并在步骤6)时一次倒渣。
[0086]
对比例3
[0087]
与实施例1的区别在于步骤3)中加入碳粉和矿石之后，再一次倒渣，未进行后续步骤4)、5)和6)。
[0088]
对比例4
[0089]
与实施例1的区别在于步骤3)中进行了一次倒渣，但是未加入碳粉和矿石，未进行后续步骤4)、5)。
[0090]
对各个实施例和对比例的磷含量进行检测，结果见表1。
[0091]
表1
[0092]
组号铁水p含量双渣第一次倒炉倒渣时炉内的p含量终点p含量实施例10.151％0.072％0.005％实施例20.168％0.087％0.006％实施例30.160％0.077％0.006％
对比例10.151％//对比例20.151％/0.013％对比例30.151％//对比例40.151％0.1130.009％
[0093]
对各个实施例和对比例的磷含量进行渣样检测，结果见表2。
[0094]
表2
[0095][0096]
由于渣中p2o5含量越高，说明去磷效果越好，同时渣子倒出越多，后续继续吹炼p2o5返回到钢中的越少。
[0097]
根据表1和表2结构可知，本发明的方法能够有效地去磷，有利于提高生产去磷效率。
[0098]
综上所述，本发明的低硅高磷铁水冶炼低磷钢双渣去磷的方法，能够有效地去磷，以使终点磷含量满足要求。
[0099]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。