一种氧气转炉炼钢方法与流程

文档序号:13108724
技术领域本发明属于炼钢技术,是一种氧气转炉炼钢方法。技术背景托马斯发明碱性钢铁冶炼法后,世界上的炼钢一直沿用石灰作为碱性造渣剂。据推测,很可能是由于当时炼钢使用空气转炉,炉内热量不富裕,不能支付石灰石分解所需要的热。但是,自LD氧气钢铁冶炼法诞生后,转炉生产中热量已经富裕,冶炼时已不得不加入冷却剂。常用的冷却剂一般有废钢、生铁块和矿石等,当每一炉吹炼后期温度过高时往往还要加入矿石、石灰石、白云石等降温。这种操作方法说明,炼钢业界更愿意用冷铁等原料来吸收氧气转炉内过量的热以同时增加产量,而没有去考虑把石灰石作为造渣剂。实际上,用石灰石作为造渣剂,既能够平衡热收支,也能够取消石灰的煅烧过程,从而实现节能减排。在一些废钢资源比较充裕的国家,人们往往忽视钢铁冶炼工艺技术中废钢替代物的冶炼技术问题;而在废钢资源匮乏的国家,废钢替代物的冶炼技术则显得比较重要。如果转炉在冶炼过程中不加入化渣助熔剂,同时加入污泥球和石灰石部分替代废钢冶炼,将具有重要的意义。所谓污泥球,是指炼钢过程所形成的副产品。它的形成大体如此:在冶炼过程中,氧枪向溶池吹入高压氧气时,会产生大量的烟尘。在两级串联的内喷式文氏管方式除尘时,这些烟尘会以微小固体颗粒形式分散在水溶液中而形成附着悬浮物的污水,污水再经过水处理,浓缩脱水或压滤就会排出来的污泥,这些污泥含水量为30%左右,其化学成分主要是氧化铁和氧化钙。随着冶炼时原料成分、铁水、熔剂加入量的变化,它会产生一定的波动,同时也会随着供氧制度、炉前操作状况、除尘和污水处理系统等因素的变化而发生变化。目前钢厂排出来的污泥分为两种:一种是旋流器排下来的粗颗粒污泥,含水的质量分数为23.42%;另一部分是经过压滤机排出来的细颗粒污泥,含水的质量分数为31.61%。粗颗粒污泥粒度大于0.1mm的为20.47%,其余污泥颗粒在0.1mm以下。粗颗粒污泥含铁品位为62.74%,细颗粒污泥含铁品位为54.36%。由于转炉内溶池液面上的金属微小颗粒随着高压氧气吹入同炉气一起被带出来,所以,经过旋流器下面污泥颗粒粒度较粗,含铁品位较高,其中金属铁就占16.75%。这些炼钢尘泥中含有高含量的铁,是值得再生利用的二次资源。炼钢尘泥里的Fe2O3和FeO能够被C或CO还原成固相金属铁,从热力学上讲,700℃以上就可以被还原成金属铁。这些含铁的物质可直接作为炼钢的原料,也可经过高温形成更高纯度的液体铁而沉下来作为炼钢或高炉的原料。现在,中国炉除尘污泥球主要应用在炼铁烧结工序,在钢铁冶炼工序较少运用。

技术实现要素:
本发明旨在提供一种氧气转炉炼钢方法,解决转炉在冶炼过程中不加入化渣助熔剂,而是加入污泥球和石灰石部分替代废钢冶炼工艺的技术问题。本发明通过以下技术方案来实现:一种氧气转炉炼钢方法,其工艺制度包括:装入制度:采用定量装入,重量百分比为铁水90~94,废钢6~10。供氧制度:氧枪枪位(H\/mm),距离金属液面1100~1800mm。造渣制度:采用单渣操作,加入的造渣材料的重量百分比为:石灰石14~17,石灰28~34,生烧白云石21~25,污泥球14~17,铁矿石14~17。温度制度:出钢温度T出=T液相+△T过热度+△T过程,T出为出钢温度,T液相为液相线温度,△T过热度为过热度,△T过程为从出钢到开始浇注时的过程温降。终点制度:终点化学成分质量百分组成为:C=0.06~0.20,Mn=0.05~0.35,P≤0.035,S≤0.035,其余为Fe和微量元素。发明原理:装入制度:采用定量装入的优点是发挥了设备的最大潜力,生产组织、过程稳定,有利于工人的操作。故采用定量装入,重量百分比为铁水90~94,废钢6~10。供氧制度:枪位的控制对熔池温度的变化起决定性作用,通过灵活调节枪位,可以控制好转炉冶炼过程的温度和化渣状况。低枪位操作时,熔池中氧气、熔渣、金属液紧密接触,因而炉内化学反应速度较快,也使熔池升温速度加快,熔池搅拌速度加强。高枪位操作时,炉内的化学反应速度较缓慢,控制不当会使炉渣中(FeO)的质量分数增加,易发生喷溅现象,使热量损失增加。由于石灰石、污泥球、铁矿石加入量较大,容易形成熔渣,且流动性能好。本发明的氧枪枪位(H\/mm)控制为距离金属液面1100~1800mm;。造渣制度:氧气转炉炼钢炉渣可简化为CaO-SiO2-FeO三元系。渣料的种类包括石灰石、石灰、生烧白云石、污泥球、铁矿石等,渣料总量的1\/2在开吹是加入,其余的多批次加入,吹炼末期不准加入石灰石、污泥球、铁矿石。在吹炼的全过程不需要加入萤石等助熔剂。温度制度:铁矿石、污泥球、石灰石的冷却效应吸热包括物理冷却吸热和化学冷却吸热两个方面。在减少废钢用量的情况下,可通过增加石灰石、污泥球、铁矿石的用量来平衡炼钢的富余热量。分批次加入石灰石、污泥球、铁矿石来调节冶炼过程温度,按浇注温度要求确定终点出钢温度;终点制度:炼钢终点的选择主要根据耗氧量及吹氧时间判断,当碳、磷、硫含量和温度符合钢种要求后,可以开始出钢。本发明解决了转炉在冶炼过程中不加入化渣助熔剂,同时加入污泥球和石灰石部分替代废钢冶炼工艺技术问题。在不改变现有的生产设备条件的前提下,该方法可以有效控制转炉的喷溅或返干现象,冶炼过程平稳。通过分析转炉的热平衡,该方法能满足转炉冶炼对造渣的要求。采用该方法,仅增加铁矿石的消耗量,而钢铁料消耗、氧气消耗均降低,化渣剂可取消,显著降低转炉炼钢的成本。采用该方法,消纳并熔炼了炼钢过程中产生的污泥等废弃物,实现了物料的循环利用。采用该方法,减少了石灰焙烧过程CO2排放,对于炼钢生产的节能减排具有重要意义。具体实施方式下面结合实施例进一步说明发明内容:实施例一:一种氧气转炉炼钢方法装入制度:采用定量装入,铁水91.7t,废钢8.2t。供氧制度:氧枪枪位(H\/mm)距离金属液面1170~1680mm。造渣制度:采用单渣操作,加入的造渣材料质量为:石灰石804kg,石灰1650kg,生烧白云石1253kg,污泥球817kg,铁矿石797kg。造渣材料符合中华人民共和国黑色冶金行业标准二级以上。温度制度:冶炼的钢种为HPB300,冶炼过程温度平稳,出钢温度1668℃。终点制度:碳、锰、磷、硫等终点化学组成质量百分比见表1。表1实施例一终点化学组成(%)实施例二:一种氧气转炉炼钢方法装入制度:采用定量装入,铁水91.1t,废钢8.1t。供氧制度:氧枪枪位(H\/mm)距离金属液面1150~1660mm。造渣制度:采用单渣操作,加入的造渣材料质量为:石灰石796kg,石灰1626kg,生烧白云石1233kg,污泥球806kg,铁矿石806kg。造渣材料符合中华人民共和国黑色冶金行业标准二级以上。温度制度:冶炼的钢种为HPB300,冶炼过程温度平稳,出钢温度1668℃。终点制度:碳、锰、磷、硫含量终点化学组成质量百分比见表2。表2实施例二终点化学组成(%)...
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