一种转炉大废钢比冶炼钢水的方法与流程

1.本发明涉及一种氧气转炉冶炼钢水的方法，特别涉及一种转炉大废钢比冶炼钢水的方法，属于钢的冶炼及连续铸造技术领域。


背景技术：

2.2020年中国粗钢产量为10.65亿吨，其中，高炉-转炉工艺流程生产的粗钢占比为89.79％。高炉产出的铁水通过转炉冶炼成钢水，为降低吨钢铁水消耗量，通过在转炉添加废钢进行冶炼，一般转炉废钢比在15％以内。若转炉提高废钢比，可以进一步降低吨钢铁水消耗量，从而提高炼钢产能。
3.申请公布号为cn109852760a的中国专利申请公开了一种转炉预热废钢提高废钢比的冶炼方法，通过废钢斗向转炉中加入废钢和9-12公斤的无烟煤，然后进行吹氧预热，吹氧强度为1.4-2.5nm3/(min
·
t)，吹氧量为10-12.2nm3/t，废钢比可以达到24％-25％。该工艺废钢转炉内预热，冶炼周期增加4-10min。
4.申请公布号为cn109593905a的中国专利申请公开了一种转炉炉内废钢烘烤方法，向转炉内加入废钢和焦炭，焦炭和废钢的质量比为1:100，然后进行吹氧预热，氧气流量为3000-7000nm3/h，氧枪枪位为3-3.5米，废钢比可以提升至25％以上。该工艺废钢转炉内预热，冶炼周期增加6-10min。
5.申请公布号为cn110306005a的中国专利申请公开了一种适用于120-260吨转炉的高废钢比炼钢工艺，通过加入焦炭和硅铁易进行温度补偿，硅铁用量为0.5-2吨，焦炭用量为3-7吨，可以将废钢比增加至25％-37％。该工艺平均硅铁、焦炭用量为1.25和5吨/炉，冶炼周期增加约8分钟。
6.申请公布号为cn102399932a的中国专利申请公开了一种降低转炉铁水单耗的方法，根据铁水硅含量和温度进行废钢量的调配，当铁水温度低于标准条件时，加入焦炭进行温度补偿。焦炭用量为吨铁1.5-12公斤，废钢比可以到达20％。该工艺焦炭平均用量为6.8公斤，转炉吹氧强度为3.0nm3/(min
·
t)时，冶炼周期增加2分钟。
7.申请公布号为cn108913837a的中国专利申请公开了一种转炉高废钢比冶炼工艺，向转炉内加入3-5公斤/吨钢的煤块，废钢比可以18％-20％。该工艺废钢比≤20％，加煤块提温，冶炼周期增加约1-1.5分钟。
8.提高转炉废钢比的目的是增加炼钢产能，但现有技术中，随着转炉废钢比的增加，不同程度的影响冶炼周期。废钢比越高，转炉冶炼周期增加越多，使得转炉的作业率下降，反而不利于炼钢产能的释放。
9.现有技术中均不能很好地解决转炉大废钢比冶炼时，转炉冶炼周期延长、效率降低的技术问题。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种转炉大废钢比冶炼钢水的方法，主要解决现有技术中大
废钢比条件下转炉冶炼钢水周期延长的技术问题。
11.本发明采用的技术方案是，一种转炉大废钢比冶炼钢水的方法，包括以下步骤：
12.1)铁水倒罐，对鱼雷罐中的铁水进行测温、取样，检测铁水中的硅含量，然后将鱼雷罐中的铁水倾倒至铁水包中；
13.2)废钢加热，在转炉外对废钢进行加热，加热温度为300-600℃；
14.3)采用顶底复吹转炉冶炼，将加热后的废钢和铁水包中的铁水兑入转炉，转炉内金属料质量为(1.1-1.2)
×
转炉公称容量，单位为吨；金属料组成成分的质量百分比为铁水70％～80％，余量为废钢；冶炼全程底吹氩气，氩气流量为0.03～0.10nm3/(min
·
t)；
15.4)转炉冶炼过程的控制，转炉下枪吹炼时，加入石灰总量的1/3和轻烧镁球总量的1/2；吹氧量为总氧量的0-20％时，供氧强度为3.3-3.5nm3/(min
·
t)，氧枪枪位为高枪位；接着加入石灰总量的1/3和剩余的轻烧镁球，吹氧量为总氧量的20％-35％时，供氧强度为3.5-3.7nm3/(min
·
t)，氧枪枪位为低枪位；接着加入石灰总量的1/3，吹氧量为总氧量的35％-85％时，供氧强度为3.2-3.4nm3/(min
·
t)，氧枪枪位为基准枪位，当吹氧量为总氧量的80％-85％时，得到半钢钢水，对半钢钢水进行测温、取样，检测钢水中的碳含量；吹氧量为总氧量的85-100％时，供氧强度为3.4-3.6nm3/(min
·
t)，氧枪枪位为低枪位；吹氧量为总氧量的85％-90％时，加入0-3公斤/吨钢的硅铁合金，硅铁合金化学成分的重量百分比为si 72％～78％、fe 20％～26％和其他≤2；石灰的加入量为20-50公斤/吨钢；轻烧镁球的加入量为8-16公斤/吨钢，轻烧镁球化学成分的重量百分比为mgo 56％-70％、cao 20％-30％、sio2≤5％、烧损≤10％；控制转炉终点渣中w(cao)/w(sio2)的值为3.0～3.5，转炉终点渣中mgo质量百分含量为7.0-8.5％；
16.5)转炉冶炼终点的控制，取样检测转炉吹炼终点钢水中w[o]和钢水温度，检测到转炉吹炼终点钢水温度为1620～1660℃，钢水中的w[o]≥0.04％时，转炉吹炼结束；
[0017]
6)转炉吹炼结束后出钢；
[0018]
7)转炉出钢结束后依次进行留渣和溅渣护炉，控制留渣量为转炉终点渣总量的50％～70％。
[0019]
重复本发明步骤，开始下一炉钢水的冶炼。
[0020]
本发明步骤2)中，废钢加热温度为(1408-(0.837
×
t1 29630
×
w[si] 481)
×
(1-k))/(0.699
×
k)，单位为℃；其中，t1为铁水温度，单位为℃；w[si]为铁水中硅的重量百分含量，单位为％；k为转炉内金属料中废钢质量比例，效果最佳。
[0021]
本发明步骤3)中，转炉内金属料中铁水质量为1058/(0.837
×
t1 29630
×
w[si] 131)
×
(1.1～1.2)
×
转炉公称容量，单位为吨；其中，t1为铁水温度，单位为℃；w[si]为铁水中硅的重量百分含量，单位为％。
[0022]
本发明步骤4)中，硅铁合金的加入量为(t
3-t
2-90000
×
w[c])/15，单位为公斤/吨钢，效果佳；其中，t3为转炉终点钢水的目标温度，单位为℃；t2为半钢钢水的温度，单位为℃；w[c]为半钢钢水中碳的重量百分含量，单位为％。
[0023]
本发明步骤4)中，氧枪基准枪位为h0 h0×
(0.12～0.18)，氧枪高枪位为h0 h0×
(0.2～0.5)，氧枪低枪位为h0 h0×
(0.05～0.10)，单位为米；其中，h0为转炉内钢液面高度，单位为米。
[0024]
本发明工艺控制参数设定的理由如下：
[0025]
本发明从铁水倒罐开始，根据铁水热值，确定铁水重量和废钢重量，并将废钢进行炉外加热，基本实现转炉热量平衡，无需向转炉内加入大量的发热剂进行补热，同时增大了冶炼过程的供氧强度，提高了转炉大废钢比冶炼效率。
[0026]
1、金属料配料的设定
[0027]
当确定转炉的金属原料的总重量，为转炉称容量的1.1-1.2倍，在废钢加热温度为300-600℃时，根据鱼雷罐中铁水的温度和硅含量，确定适宜的铁水比。一方面，避免转炉热量富裕，需要加冷却剂进行降温，另一方面，避免转炉热量缺口大，需要加入大量的发热剂进行温度补偿。铁水比与铁水温度成反比，系数0.837为铁水的热熔，单位为kj/(kg
·
℃)；与硅含量成反比，系数29630为1kg硅氧化放热量，单位为kj。
[0028]
2、废钢加热温度的设定
[0029]
当金属原料的配比确定后，铁水比和废钢比为已知量，且铁水的热量已确定，此时根据转炉热量平衡，可以计算出最佳的废钢加热温度。废钢加热温度与铁水热值成反比，与废钢比成反比，系数0.699为固态废钢的热熔,单位为kj/(kg
·
℃)。适宜的废钢加热温度为300-600℃，预热温度低时，则废钢比难以有效提高；预热温度高时，预热废钢在废钢槽中会出现粘接情况，影响转炉加料。本发明在转炉外进行废钢加热，与转炉内废钢加热相比，节省时间4-10min。
[0030]
3、转炉冶炼过程工艺参数的设定
[0031]
转炉使用加热后的废钢，前期熔池状态得到了有效地提高，可以提高前期的供氧强度；吹炼初期采用氧枪高枪位操作，加强化渣；然后采用氧枪低枪位操作，加强搅拌；随着熔池温度的增加，为减缓碳氧反应对冶炼的影响，采用氧枪基准枪位操作，并降低供氧强度；吹炼后期，为加强熔池脱碳反应，采用氧枪低枪位操作。由于废钢加热温度和散热状况存在波动，难以通过废钢加热来实现转炉温度的准确控制，在转炉冶炼后期，通过加入少量的硅铁，调整熔池温度，实现转炉终点温度的准确控制。
[0032]
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、与转炉内废钢加热相比，在转炉外加热废钢的优势为，废钢加热热温度为300-600℃，废钢加热均匀，效率高、散热少，利于转炉热量控制，并且可以减少转炉内废钢加热时间4-10分钟。2、与转炉内加发热剂相比，本发明的废钢比达到20％-30％，通过废钢加热，转炉熔池状况得到改善，供氧强度提高，吹炼时间为10-13min；且不使用碳质发热剂，冶炼时间比现有工艺减少3-5分钟；硅铁合金的用量仅为0-3公斤/吨钢，发热剂使用成本降低15-20元/吨钢。
具体实施方式
[0033]
下面结合具体实施例1-5，进一步阐明本发明。
[0034]
本发明实施例，以150吨顶底复吹转炉冶炼sphc钢水为例。本发明实施例钢水生产的控制参数见表1至表4。
[0035]
表1本发明实施例转炉冶炼金属料参数
[0036][0037]
表2转炉冶炼过程中供氧强度
[0038][0039]
表3转炉冶炼辅料消耗量和温度参数
[0040][0041][0042]
表4转炉终点钢水成分与温度参数
[0043][0044]
本发明的转炉大废钢比冶炼工艺，从铁水倒罐开始，根据铁水热值，确定铁水重量和废钢重量，并将废钢在炉外进行加热，加热温度300-600℃，基本实现转炉热量平衡，无需
加入大量的发热剂进行补热。由于废钢加热，转炉初始熔池状态得到有效提升，氧枪供氧强度可以提高，使得吹炼时间降低，如表2中数据，供氧强度为3.3-3.7nm3/(min
·
t)，实施例1-5的吹氧时间分别为12.7、12.3、12.1、11.8和11.3分钟，平均为12分钟；转炉内不再大量使用发热剂，硅铁用量仅为0-3公斤/吨钢，发热剂成本大幅度下降。
[0045]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。