本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种铁水脱硅、脱磷、脱硫、脱锰预处理的方法。
背景技术：
为适应冶炼高品质钢的要求，各厂对于入转炉冶炼的铁水质量要求越来越苛刻。很多情况都需要进行铁水三脱（脱硅、脱磷、脱硫）。随着产品品质不断提升的要求，部分钢种甚至还出现“脱锰”的需求。
众所周知，为实现一种铁水预处理的要求，需要单独的设备和方法。比如脱硫常采用喷吹颗粒镁法和kr搅拌法，但是这些方法都有一个特点，即在脱硫同时无法实现脱硅、脱磷的同步完成，如果要实现铁水“三脱”，甚至铁水“四脱”，需要增加多种铁水预处理设备，目前尚未有一种完善的铁水预处理方法可以解决铁水同时脱硅、脱磷、脱硫、脱锰的要求。
本发明介绍了一种利用aod转炉，解决铁水同时脱硅、脱磷、脱硫、脱锰的问题，为降低生产成本、冶炼高品质钢提供了新工艺和新思路。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供铁水脱硅、脱磷、脱硫、脱锰预处理的方法，充分利用硅、锰、磷、硫各元素在炼钢过程中的反应去除机理，创造有利于各元素去除的条件。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种铁水脱硅、脱磷、脱硫、脱锰预处理的方法，通过铁水直兑aod转炉，利用硅、锰、磷、硫各元素在炼钢过程中的反应去除机理，精确控制炉内热平衡、控制各阶段合适温度，分阶段合理利用氧化性气氛和还原性气氛，创造有利于各元素的去除条件，实现铁水同时脱硅、脱磷、脱硫、脱锰。
本发明炼钢采用aod转炉，前三炉出铁温度≥1320℃、第四炉开始出铁温度≥1290℃。
本发明在炼钢过程中加入萤石、石灰、氧化铁皮、硅铁过程物料。
本发明在炼钢过程中温度控制参照每氧化1%硅元素对熔池升温350℃、氧化1%碳元素对熔池升温110-120℃；按照45-50吨铁水量计算，每吨石灰对熔池降温30℃、每吨氧化铁皮对熔池降温110-120℃。
本发明在炼钢过程中耗氧量参照每氧化1㎏硅耗氧0.8m³，每氧化1㎏碳耗氧0.93m³。
本发明在炼钢过程中，按照目标温度1350-1450℃吹氧，铁水中si不足时，由氧化碳提温，根据氧化硅数量，按照1.5-2.5碱度计算初期渣石灰加入量；同时进行脱磷操作，按照12-23㎏/t铁增加氧化铁皮。
本发明在炼钢过程中，吹氧至目标温度后，倒炉并扒去一半以上渣子；然后抬炉，加入石灰10-15㎏/t铁、同时配以石灰量30-40%比例萤石；在炼钢过程中，倒炉看渣，如果渣子变灰白，直接出铁；否则等样或根据渣况、温度进行补加硅铁、石灰或者吹氧升温操作，然后出铁，进行扒渣操作。
本发明在炼钢过程中，铁水中si氧化完毕，加入硅铁2-2.3㎏/t铁；侧枪使用氮气，流量0.4nm³/min/t铁搅拌还原3-5min。
本发明在炼钢过程中，兑铁时开吹顶枪枪位2.6-2.8m，氧气流量1.5nm³/min/t铁，按照氧气利用率45-55%计算吹氧量；侧枪使用氮气，流量0.4nm³/min/t铁。
本发明冶炼终点si≤0.15%、脱硫率≥90%、脱磷率30-80%、脱锰率40-90%，通过调整工艺参数，可以获得在某一种元素上更高的脱除效果。
本发明硅、磷、硫、锰的检测方法参考gb/t4336-2016。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、充分利用硅、锰、磷、硫各元素在炼钢过程中的反应去除机理，精确控制炉内热平衡、控制各阶段合适温度，以及分阶段合理利用氧化性气氛和还原性气氛，创造有利于各元素去除的条件。2、解决了特殊钢对于铁水预处理的要求，达到终点si≤0.15%、脱硫率≥90%、脱磷率30-70%、脱锰率40-80%的预处理效果，通过调整工艺参数，可以获得在某一种元素上更高的脱除效果。3、吨铁冶炼成本≤70元/吨，整个aod处理过程≤25min。4、在不用投建多种预处理设施的条件下，可以快速的实现铁水脱硅、脱磷、脱硫、脱锰要求，满足特殊钢种对于铁水预处理的新要求，使以往受限于铁水si、mn、p、s一种或者几种元素而不能生产的钢种具备生产的可能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例在铁水四脱同时侧重于脱硫，具体见表1。
表1
具体计算过程如下：
铁水温度1250℃，【si】含量0.426%、重量45.4吨。
a、吹入氧气至【si】全部氧化放热升温0.426×350=149℃；耗氧45.4×1000×0.426%×0.8=154.7m³；
b、加入石灰量数量（碱度取值1.5，石灰有效氧化钙取值90%）=45.4×1000×0.426%×2.14×1.5/0.9=689.8kg，石灰降温=30×0.6898=20.7℃；
c、氧化铁皮加入量（取值吨铁12kg）：45.4×12=545.2kg；氧化铁皮降温：0.542×120=65.4；
d、熔池计算温度为：初始温度+硅元素氧化放热-石灰降温-氧化铁皮降温=1250+149-20.7-65.4=1312.9℃；
e、距目标温度还差1370-1312.9=57.1℃；
f、为此需氧化碳含量为：57.1/120=0.47%；
g、需要吹入氧气量为（氧气利用率按照50%取值）：45.4×1000×0.47%×0.93/50%=397m³；
h、累计吹入氧气量=154.7+397=552m³；
i、扒渣后加入675kg石灰、252kg萤石、94kg硅铁进行氮气搅拌脱硫（加入石灰14.87㎏/t铁，同时配以石灰量37.33%的萤石，加入硅铁2.07㎏/t铁。）；
j、累计加入石灰=689.8+675=1365kg；
k、还原阶段氮气量=45.4×0.4×5=91m³（流量0.4nm³/min/t，还原时间5min。）。
实施例2
本实施例在铁水四脱同时加强脱磷、脱锰操作，具体见表2。
表2
具体计算过程如下：
铁水温度1250℃，【si】含量0.44%、重量45.3吨。
a、吹入氧气至【si】全部氧化放热升温0.44×350=154℃；耗氧45.3×1000×0.44%×0.8=159.5m³；
b、加入石灰量数量（碱度取值1.5，石灰有效氧化钙取值90%）=45.3×1000×0.44%×2.14×1.5/0.9=711kg，石灰降温=30×0.711=21.3℃；
c、氧化铁皮加入量（取值吨铁22.5kg）=45.3×22.5=1008kg；氧化铁皮降温=120×1.008=121℃；
d、熔池计算温度为：初始温度+硅元素氧化放热-石灰降温-氧化铁皮降温=1250+154-21.3-121=1261.7℃；
e、距目标温度还差1400-1261.7=138.3℃；
f、为此需氧化碳含量为：138.3/120=1.15%；
g、需要吹入氧气量为（氧气利用率按照55%取值）：45.3×1000×1.15×0.93/55%=880.9；
h、累计吹入氧气量=159.5+880.9=1040m³；
i、扒渣后加入558kg石灰、221kg萤石、95kg硅铁进行氮气搅拌脱硫（加入石灰12.32㎏/t铁，同时配以石灰量39.6%的萤石，加入硅铁2.1㎏/t铁。）；
j、累计加入石灰=711+558=1269kg；
k、还原阶段氮气量=45.3×0.4×3.2=58m³（流量0.4nm³/min/t，还原时间3.2min。）。
实施例3
本实施例在放弃脱硫，实现脱硅、脱磷、脱锰“三脱”操作，炉号130000188炉次，具体见表3。
表3
具体计算过程如下：
铁水温度1250℃，【si】含量0.38%、重量44.6吨。
a、吹入氧气至【si】全部氧化放热升温0.38×350=133℃；耗氧44.6×1000×0.38%×0.8=135.6m³；
b、加入石灰量数量（因放弃脱硫，采用单渣，碱度取值2.5，石灰有效氧化钙取值90%）=44.6×1000×0.38%×2.14×2.5/0.9=1007kg，石灰降温=30×1.007=30.2℃；
c、氧化铁皮加入量（取值吨铁23kg）=44.6×23=1026kg；氧化铁皮降温=120×1.026=123.1℃；
d、熔池计算温度为：初始温度+硅元素氧化放热-石灰降温-氧化铁皮降温=1250+133-30.2-123.1=1229.7℃；
e、距目标温度还差1350-1229.7=120.3℃；
f、为此需氧化碳含量为：120.3/120=1.0025%；
g、需要出入氧气量为（氧气利用率按照45%取值）：44.6×1000×1.0025%×0.93/45%=924.0m³；
h、累计吹入氧气量=135.6+924.0=1060m³；
因放弃脱硫，省去补加石灰、萤石、硅铁还原过程直接出铁；
j、还原阶段氮气量=44.6×0.4×5=53.5m³（流量0.4nm³/min/t，还原时间3min。）。
实施例4
在铁水四脱同时加强脱硅操作，具体见表4。
表4
具体计算过程如下：
铁水温度1280℃，【si】含量0.382%、重量50.0吨。
a、吹入氧气至【si】全部氧化放热升温0.382×350=122.5℃；耗氧50×1000×0.382%×0.8=124.9m³；
b、加入石灰量数量（碱度取值2.0，石灰有效氧化钙取值90%）=50×1000×0.382%×2.14×2.0/0.9=908.3kg，石灰降温=30×0.9083=27.2℃；
c、氧化铁皮加入量（取值吨铁15kg）=50×15=750kg；氧化铁皮降温=120×0.75=90℃；
d、熔池计算温度为：初始温度+硅元素氧化放热-石灰降温-氧化铁皮降温=1280+122.5-27.2-90=1285.3℃；
e、距目标温度还差1450-1285.3=164.7℃；
f、为此需氧化碳含量为：164.7/120=1.37%；
g、需要出入氧气量为（氧气利用率按照48%取值）：50×1000×1.37%×0.93/48%=1327.2m³；
h、累计吹入氧气量=124.9+1327.2=1452m³；
i、扒渣后加入500kg石灰、150kg萤石、115kg硅铁进行氮气搅拌脱硫；（加入石灰10㎏/t铁，同时配以石灰量30%的萤石，加入硅铁2.3㎏/t铁。）
j、累计加入石灰=908.3+500=1408kg；
k、还原阶段氮气量=50×0.4×4.5=90m³（流量0.4nm³/min/t，还原时间4.5min。）。
实施例5
在铁水四脱同时加强脱硫、脱锰操作，具体见表5。
表5
具体计算过程如下：
铁水温度1220℃，【si】含量0.415%、重量48.0吨。
a、吹入氧气至【si】全部氧化放热升温0.415×350=122.5℃；耗氧48×1000×0.415%×0.8=124.9m³；
b、加入石灰量数量（碱度取值2.2，石灰有效氧化钙取值90%）=48×1000×0.415%×2.14×2.2/0.9=1042kg、石灰降温=30×1.042=31.3℃；
c、氧化铁皮加入量（取值吨铁20kg）=48×20=960kg；氧化铁皮降温=120×0.96=115.2℃；
d、熔池计算温度为：初始温度+硅元素氧化放热-石灰降温-氧化铁皮降温=1220+122.5-31.3-115.2=1196℃；
e、距目标温度还差1450-1196=254℃；
f、为此需氧化碳含量为：254/110=2.31%；
g、需要出入氧气量为（氧气利用率按照52%取值）：48×1000×2.31%×0.93/52%=1983；
h、累计吹入氧气量=124.9+1983=2108m³；
i、扒渣后加入720kg石灰、288kg萤石、96kg硅铁进行氮气搅拌脱硫；（加入石灰15㎏/t铁，同时配以石灰量40%的萤石。）
j、累计加入石灰=1042+720=1762kg；
k、还原阶段氮气量=48×0.4×4=76.8m³（流量0.4nm³/min/t，还原时间4min。）。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。