CN103614506A - 一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，包括以下步骤：在转炉中加入废钢、铁水；向炉内吹入气体，吹炼点火成功后，由高位料仓将依次将石灰、轻烧白云石、菱镁球和粒度3mm~5mm、碱度为2~3的高碱度烧结矿加入到转炉内；当钢水终点成分和温度达到要求时停止吹气；倒炉使钢水流入钢包内，加入脱氧剂；浇铸钢水。高碱度烧结矿具有增氧的趋势，可以作为助溶剂来使用，经加热还原后能冷却熔池，烧结矿细小体轻，因而易于浮在渣中，能增加渣中氧化铁的含量、改善吹炼化渣条件，有利于化渣；能提高金属回收率，降低氧气的消耗量，降低炼钢厂钢铁料消耗，降低生产成本。烧结返矿的碱度及MgO含量均高于铁矿石，能更好的保护炉衬，能有效提高转炉炉龄。

Description

一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种转炉炼钢方法。

背景技术

转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，靠铁液自身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

根据热平衡计算，转炉炼钢热量是富余的，为满足冶炼要求，转炉在冶炼过程中通常使用废钢作为主要冷却剂，用铁矿石对转炉温度进行微调冷却。铁矿石的主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄，铁矿石在熔化后铁被还原，过程吸收热量，因而能起到调节熔池温度的作用，但是铁矿中几乎不含CaO，碱度较小，部分酸性脉石会造成石灰等碱性溶剂增加，渣量增加，铁损增大，炉衬侵蚀加剧。矿石块度大，熔解较慢对化渣不利。

专利CN 101857911提供了一种转炉炼钢的方法，包括以下步骤：将返矿加入到所述转炉内，并兑入铁水；将气体喷枪插入转炉内吹气；加入造渣材料；当钢水的温度和成分达到要求时停止吹气；使转炉内的钢水流入钢包内，并在钢包内加入脱氧剂。该方法存在点火困难、渣量大、金属回收率低等问题。

在高炉冶炼过程中，小于5mm的小粒度烧结矿通常都是返回到烧结厂作为烧结原料的一部分再次进行烧结，一方面不利于烧结过程进行，烧结矿的质量受到影响；另一方面烧结机的利用率不高，不仅提高能耗、成矿率受到影响，而且产能减少，烧结工序成本升高。然而小粒度烧结矿中FeO含量在9%左右，具有粒度均匀、堆积孔隙度大、强度高、稳定性好的特点，如何最大程度回收利用并提高金属回收率、拓展炼钢降本空间是有待解决的问题。

为弥补现有技术的不足，解决存在的问题，急需一种易于溶解化渣、通过改善吹炼化渣条件，提高金属回收率且能降低成本的转炉炼钢方法。

发明内容

本发明针对现有技术的问题和不足，提供了一种小粒度高碱度烧结矿代替优质生矿的转炉炼钢方法，以改善吹炼化渣条件，提高金属回收率且能降低成本。

该方法是这样实现的：

一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，包括以下步骤：在转炉中加入废钢、铁水；向炉内吹入气体，吹炼点火；加入造渣料；停止吹氧；倒炉使钢水流入钢包内，加入脱氧剂；浇注钢水，其特征在于，造渣料中含有粒度在5mm以下的小粒级高碱度烧结矿。粒级优选为3mm-5mm。在转炉中先加入废钢再兑入铁水，向炉内吹入氧气和氮气，或氧气和氩气。氧气由转炉顶部氧枪吹入炉内，氮气或氩气由转炉底部透气砖支管吹入炉内。

    吹炼点火成功后，由高位料仓将造渣料加入到转炉内，在吹炼10min内加完。

高碱度烧结矿的碱度为2~3，加入量为4~12kg/t。造渣料除了高碱度烧结矿还有石灰、轻烧白云石、菱镁球，加入的顺序为石灰、轻烧白云石、菱镁球和高碱度烧结矿，分别占总渣料的60~70%、10~30% 、0~10%和7~16%。

当钢水终点成分达到冶炼钢种的终点成分要求，温度达到该冶炼钢种所要求的出钢温度时，立即停止吹氧。

脱氧剂为铁合金，可以是锰铁、硅锰、硅钙钡、铝铁或硅铁。

本方法具有以下优势：

1、烧结矿中FeO含量达到9%左右，而铁矿石主要成分为Fe2O3、Fe3O4，烧结矿细小体轻，因而易于浮在渣中，能增加渣中氧化铁的含量、改善吹炼化渣条件，有利于化渣，初渣形成时间比用铁矿石的早1min，能够早化渣，有利于脱磷；

2、高碱度烧结矿具有增氧的趋势，可以作为助溶剂来使用，经加热还原后能冷却熔池，能提高金属回收率，能降低氧气的消耗量，使单炉的供氧时间减少，加快生产节奏，进一步提高生产效率；

3、使用高炉返矿中大于3mm的高碱度烧结矿代替炼钢使用的优质生矿，可以盘活资源、变废为宝，同时小粒度烧结矿价格较优质块矿低，可降低生产成本；

4、由于烧结返矿与铁矿石的降温效果为3：2，所以烧结返矿的用量比铁矿石大，能带来更多的金属料，提高金属的回收率，大大降低炼钢厂钢铁料消耗；

5、烧结矿在转炉冶炼过程中不仅起到冷却剂的作用，还能起到助溶剂的作用；

6、烧结返矿的碱度及MgO含量均高于铁矿石，能更好的保护炉衬，能有效提高转炉炉龄。

附图说明

图1为本发明的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或改进，均落入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明所述的一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，包括以下步骤：

1、在转炉中加入废钢、铁水；

2、向炉内吹入气体，吹炼点火；

3、加入造渣料；

4、停止吹气；

5、倒炉使钢水流入钢包内，加入脱氧剂；

6、浇铸钢水。

    造渣料中含有粒度在5mm以下的小粒级高碱度烧结矿。

所述的向炉内吹入的气体为氧气和氮气，或氧气和氩气。

所述的高碱度烧结矿的碱度为2~3，吹炼点火成功后，由高位料仓将高碱度烧结矿加入到转炉内，在吹炼10min内加完，所述的高碱度烧结矿的加入量为13kg/t以下。

所述的造渣料除了高碱度烧结矿还有石灰、轻烧白云石、菱镁球，加入的顺序为石灰、轻烧白云石、菱镁球和高碱度烧结矿，分别占总渣料的60~70%、10~30% 、0~10%和7~16%。

当钢水终点成分达到冶炼钢种的终点要求，温度达到该冶炼钢种的出钢温度时，立即停止吹氧。

所述的脱氧剂为铁合金，可以是锰铁、硅锰、硅钙钡、铝铁或硅铁。

作为优选方式：所述的小粒级高碱度烧结矿的粒级为3mm-5mm。

实施例1

采用120t顶底复吹转炉吹炼HRB400E钢种，在转炉中先加入废钢再兑铁水，总装入量为134t，铁水的温度为1290℃，其元素重量百分比为C：4.170%、Si：0.310%、Mn：0.560%、S：0.018%、P：0.159%。然后由转炉顶部氧枪向炉内吹入氧气(氧气的纯度≥99.5%，供氧压力为0.86MPa，供氧流量为27000m³/h)，转炉底部吹入氮气，点火成功后，由高位料仓先加入占总渣料60%的石灰、16%的轻烧白云石、8%的菱镁球和16%粒级为3mm~4mm、碱度为2的高碱度烧结矿(加入量为11kg/t)，吹炼4min时，炉口火焰发软、内收，由此判断初渣形成，通过枪位和渣料加入控制，吹炼平稳正常，渣料在吹炼9′50″加完。全程供氧吹炼时间达15′54″后停止吹炼，提枪倒渣，使钢水流入钢包内，加入锰铁、浇铸钢水。吹炼结束后钢水的元素重量百分比为C：0.07%，P：0.023%，钢水温度为1658℃。钢水量为122.34t，吹损为8.7%。

实施例2

采用120t顶底复吹转炉吹炼Q235B钢种，在转炉中先加入废钢再兑铁水，装入量为132t，铁水的温度为1305℃，其元素重量百分比为C：4.250%、Si：0.470%、Mn：0.530%、S：0.024%、P：0.175%。然后由转炉顶部氧枪向炉内吹入氧气(氧气的纯度≥99.5%，供氧压力为0.86MPa，供氧流量为27000m³/h)，转炉底部吹入氩气，点火成功后，由高位料仓先加入占总渣料61%的石灰、30%的轻烧白云石和9%的高碱度烧结矿(加入量为8kg/t)，吹炼4.5min时，炉口火焰发软、内收，由此判断初渣形成，通过枪位和渣料加入控制，吹炼平稳正常，渣料在吹炼9′45″加完。全程供氧吹炼时间达15′57″后停止吹炼，提枪倒渣，使钢水流入钢包内，加入硅锰、浇铸钢水。吹炼结束后钢水的元素重量百分比为C：0.08%，P：0.020%，钢水温度为1664℃。钢水量为120.64t，吹损为8.6%。

实施例3

采用120t顶底复吹转炉吹炼HRB500E钢种，在转炉中先加入废钢再兑铁水，装入量为135t，铁水的温度为1280℃，其元素重量百分比为C：4.330%、Si：0.420%、Mn：0.590%、S：0.018%、P：0.203%。然后由转炉顶部氧枪向炉内吹入氧气(氧气的纯度≥99.5%，供氧压力为0.86MPa，供氧流量为27000m³/h)，转炉底部吹入氮气，点火成功后，由高位料仓先加入占总渣料68%的石灰、16%的轻烧白云石、5%的菱镁球和11%的粒级为4mm~5mm、碱度为2.5的高碱度烧结矿(加入量为12kg/t)，吹炼4.5min时，炉口火焰发软、内收，由此判断初渣形成，通过枪位和渣料加入控制，吹炼平稳正常，渣料在吹炼9′20″加完。全程供氧吹炼时间达16′10″后停止吹炼，提枪倒渣，使钢水流入钢包内，加入硅钙钡，浇铸钢水。吹炼结束后钢水的元素重量百分比为C：0.09%，P：0.019%，钢水温度为1670℃。钢水量为123.12t，吹损为8.8%。

实施例4

采用120t顶底复吹转炉吹炼HRB400E钢种，在转炉中先加入废钢再兑铁水，装入量为130t，铁水的温度为1320℃，其元素重量百分比为C：4.080%、Si：0.350%、Mn：0.550%、S：0.023%、P：0.186%。然后由转炉顶部氧枪向炉内吹入氧气(氧气的纯度≥99.5%，供氧压力为0.86MPa，供氧流量为27000m³/h)，转炉底部吹入氩气，点火成功后，由高位料仓先加入占总渣料70%的石灰、23%的轻烧白云石和7%的粒级为3mm~5mm、碱度为2.8的高碱度烧结矿(加入量为5kg/t)，吹炼5min时，炉口火焰发软、内收，由此判断初渣形成，通过枪位和渣料加入控制，吹炼平稳正常，渣料在吹炼8′55″加完。全程供氧吹炼时间达17′10″后停止吹炼，提枪倒渣，使钢水流入钢包内，加入铝铁，浇铸钢水。吹炼结束后钢水的元素重量百分比为C：0.06%，P：0.015%，钢水温度为1650℃。钢水量为118.43t，吹损为8.9%。

实施例5

采用120t顶底复吹转炉吹炼Q235B钢种，在转炉中先加入废钢再兑铁水，装入量为134t，铁水的温度为1295℃，其元素重量百分比为C：4.170%、Si：0.310%、Mn：0.560%、S：0.018%、P：0.164%。然后由转炉顶部氧枪向炉内吹入氧气(氧气的纯度≥99.5%，供氧压力为0.86MPa，供氧流量为27000m³/h)，转炉底部吹入氮气或氩气，点火成功后，由高位料仓先加入占总渣料68%的石灰、10%的轻烧白云石、10%的菱镁球和12%的粒级为1mm~3mm、碱度为2的高碱度烧结矿(加入量为4kg/t)，吹炼4.3min时，炉口火焰发软、内收，由此判断初渣形成，通过枪位和渣料加入控制，吹炼平稳正常，渣料在吹炼9′55″加完。全程供氧吹炼时间达14′45″后停止吹炼，提枪倒渣，使钢水流入钢包内，加入硅铁，浇铸钢水。吹炼结束后钢水的元素重量百分比为C：0.07%，P：0.021%，钢水温度为1654℃。钢水量为121.94t，吹损为9%。

试验例1

序号为“1”是使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，序号为“2”是使用铁矿石的转炉炼钢方法，两种方法的冶炼情况见表1。

表1 使用不同炼钢方法的冶炼情况

序号为“1”的炼钢方法具有以下效果：

(1) 由于烧结返矿与铁矿石的降温效果为3：2，所以烧结返矿的用量比铁矿石大，能带来更多的金属料，提高金属的回收率，大大降低炼钢厂钢铁料消耗；

(2) 烧结矿中FeO含量达到9%左右，而铁矿石主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄，烧结矿细小体轻，因而易于浮在渣中，能增加渣中氧化铁的含量、改善吹炼化渣条件，有利于化渣，初渣形成时间比用铁矿石的早1min，能够早化渣，有利于脱磷。

Claims (9)

1.一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，包括以下步骤：在转炉中加入废钢、铁水；向炉内吹入气体，吹炼点火；加入造渣料；停止吹气；倒炉使钢水流入钢包内，加入脱氧剂；浇铸钢水，其特征在于，造渣料中含有粒度在5mm以下的小粒级高碱度烧结矿。

2.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，所述的小粒级高碱度烧结矿的粒级为3mm~5mm。

3.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，所述的向炉内吹入的气体为氧气和氮气，或氧气和氩气，氧气由转炉顶部氧枪吹入炉内，氮气或氩气由转炉底部透气砖支管吹入炉内。

4.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，所述的高碱度烧结矿的碱度为 2~3。

5.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，吹炼点火成功后，由高位料仓将造渣料加入到转炉内，在吹炼10min内加完。

6.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，所述的高碱度烧结矿的加入量为4~12kg/t。

7.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，所述的造渣料除了高碱度烧结矿还有石灰、轻烧白云石、菱镁球，加入的顺序为石灰、轻烧白云石、菱镁球和高碱度烧结矿，分别占总造渣料的60~70%、10~30% 、0~10%和7~16%。

8.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，当钢水终点成分达到冶炼钢种的终点要求，温度达到该冶炼钢种的出钢温度时，立即停止吹氧。

9.根据权利要求1所述的使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法，其特征在于，所述的脱氧剂为铁合金，可以是锰铁、硅锰、硅钙钡、铝铁或硅铁。