一种顶吹转炉采用高磷铁水生产合金焊线钢的脱磷方法

一种顶吹转炉采用高磷铁水生产合金焊线钢的脱磷方法
【专利摘要】一种顶吹转炉采用高磷铁水生产合金焊线钢的脱磷方法，属于顶吹转炉脱磷【技术领域】。磷质量百分含量为0.14～0.15％的铁水，在氧气顶吹转炉内采用双渣工艺进行冶炼。转炉冶炼工艺路线为：加入废钢、铁水—转炉吹炼脱磷—倒渣—转炉吹炼脱磷脱碳—转炉出钢。转炉冶炼前期炉渣二元碱度为2.2，TFe质量分数18％，熔池温度为1340-1360℃，倒渣量达到50％～60％，从而最大程度使铁水中磷被氧化进入炉渣，倒出高磷渣；脱碳阶段按照常规的转炉冶炼进行操作，转炉终点二元碱度R为3.2～3.5，TFe质量百分含量为18～19％，终点温度情况为：1640～1660℃。采用该生产工艺有利于冶炼前期在低温阶段的渣钢反应，保证总脱磷率达到93.3％。
【专利说明】一种顶吹转炉采用高磷铁水生产合金焊线钢的脱磷方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于顶吹转炉脱磷【技术领域】，特别是涉及一种顶吹转炉采用高磷铁水生产 合金焊线（ER50-6)钢的脱磷方法，一种顶吹转炉提高脱磷率来生产焊线钢的方法，由于顶 吹转炉动力学条件比复吹转炉差很多，通过加入大量的烧结矿来控制前期温度，增加铁水 在低温阶段的搅拌时间，从而提高脱磷效率，满足生产的需要。

【背景技术】
[0002] 近年来，钢铁产品对磷含量的要求日趋严格。为了满足钢铁品质的要求，需要在转 炉阶段尽可能的高效除去铁水中的磷。顶吹转炉由于动力学不好的缺点，容易造成炉渣过 氧化，脱磷困难。喷射氧气的氧枪是顶吹系统的重要构成部分，合适的氧枪枪位和氧气流量 能够更好的控制渣钢间的物理化学反应特性，对于保证正常的转炉吹炼炼钢非常重要。
[0003] 传统的顶吹转炉吹炼过程为：废钢、未脱磷铁水及脱磷剂被装入转炉，然后顶吹 氧气氧化除去铁水中的Si、P和C等。但是由于吹炼末期钢水温度高，铁水中脱去的磷会 部分返回钢水中，因此需要使用过量的石灰固定脱磷产物，导致了炉渣脱磷效率低和废渣 排放量增加。
[0004] 使用高效脱磷剂和优化脱磷工艺是提高脱磷效率和降低废渣排放量的有效方法。 中国专利申请号97116979. 9公开了 "铁水预脱磷方法"，该方法利用转炉且使用合成渣 预脱磷。组成为 Ca0(55-70% )-铁氧化物（15-30% )-CaF2(4-10% )-Na2C03(4-9% )或 Ca0(50-70% )-铁氧化物（15-35% )-CaF2(5-15% )。通过该发明，铁水脱磷率能够达到 85-90 %且废渣量低。但是，由于CaF2和Na2CO3的用量大，转炉炉内耐火材料的腐蚀将非常 严重，而且由于Na +和F-的溶出限制了废渣的回收利用。中国专利申请号200680041842公 开了"铁水的脱磷处理方法"，该方法通过将氧气和脱磷剂一同吹入转炉内铁水浴面进行铁 水脱磷。通过该发明，铁水中磷含量能够从0. 105-0. 124%降到0.012-0. 02%，且石灰用量 在3. 3-9. 6kg/t范围内。但是，该法对设备以及炼钢用辅料要求极其严格，很难在多数钢厂 推广应用。日本国专利申请号2005-17018公开了"高碳极低磷钢的冶炼方法（高炭素極低 ?9 &鋼〇溶製方法）"，该方法通过转炉炉气分析系统计算出系统蓄积氧量以预测渣中FeO 含量，然后通过调整氧枪枪位、氧气流量和底吹气体流量来控制终点磷含量小于〇. 015%。 但是该方法中所用的炉气分析系统目前国内多数钢厂不具备或者还处于研发阶段。
[0005] 在转炉中，铁水中的磷一般通过氧化反应除去，其简单化学反应式如式（1)所示。
[0006] 2 [P] +5 [0] +3Ca0 = 3Ca0 · P2O5 (I)
[0007] 从热力学观点出发，降低温度、提高渣中CaO含量（或者碱度）和增加氧位都有 利于脱磷反应的进行。但是，温度过低不利于化渣，且降低了脱磷反应速度，渣中CaO含量 过高会影响化渣，不利于脱磷。在实际生产过程中，调整氧枪枪位和氧气流量是改善炉渣物 理化学行为的有效方法之一。


【发明内容】

[0008] 本发明目的在于提供一种顶吹转炉提高脱磷率来生产焊线钢的方法，由于顶吹转 炉动力学条件比复吹转炉差很多，通过加入大量的烧结矿来控制前期温度。其目的为了增 加铁水在低温阶段的搅拌时间，同时增加炉渣内氧化铁，从而提高脱磷效率至93. 3%，满足 生产的需要。
[0009] 磷质量百分含量为0. 14?0. 15 %的铁水，在氧气顶吹转炉内采用双渣工艺进 行冶炼。转炉冶炼工艺路线为：加入废钢、铁水一转炉吹炼脱磷一倒渣一转炉吹炼脱磷 脱碳一转炉出钢。转炉冶炼前期炉渣二元碱度为2. 2, TFe质量分数18%，熔池温度为 1340-1360°C，倒渣量达到50%?60 %，从而最大程度使铁水中磷被氧化进入炉渣，倒出高 磷渣；脱碳阶段按照常规的转炉冶炼进行操作，转炉终点二元碱度R为3. 2?3. 5, TFe质量 百分含量为18?19%，终点温度情况为：1640?1660°C。采用该生产工艺有利于冶炼前 期在低温阶段的渣钢反应，保证总脱磷率达到93. 3%。具体工艺操作如下：
[0010] 1)所用铁水C的百分含量4. 3?4. 5%，Si的百分含量0.53?0.6%，Mn的百分 含量0. 43?0. 5%，P的百分含量0. 14?0. 15%，S的百分含量0. 015?0. 025%，温度 1310±5°C ;
[0011] 2)转炉内装入废钢、兑铁水，装入量为65吨±2铁水，7吨±1废钢，摇直转炉；
[0012] 3)转炉前期吹炼脱磷冶炼过程中加料情况为：下氧枪，开吹后添加渣料石灰、烧 结矿；根据铁水Si含量调整石灰加入量，控制炉渣目标碱度R(CaCVSiO 2)为2. 0?2. 3,铁 矿石加入量按40?45kg/t钢控制，采用烧结矿，控制吹炼前期结束温度为1340-1380°C ;
[0013] 4)转炉前期吹炼脱磷冶炼过程中供氧情况为：开吹至吹氧时间4分钟时，氧枪采 用的供氧强度：吨钢2. 8?3. ONm3Aiiru枪位I. 0?I. 2m ;采用的氧枪喷头出口马赫数为 2. 0,喷孔数为4孔，孔间夹角为12度20?12度40分；
[0014] 5)吹氧4分钟后，摇炉倒出50?60 %炉渣。
[0015] 6)转炉吹炼脱磷脱碳过程加料情况为：向转炉中加入石灰、烧结矿造渔，矿石加 入量13?18kg/t钢，控制炉渣二元碱度R为3. 2?3. 5, TFe质量百分含量为18?19% ;
[0016] 7)转炉吹炼脱磷脱碳过程供氧情况为：氧枪供氧强度为3. 5?3. 8Nm3/min ·?，枪 位 L 5 ?2. 0m。
[0017] 8)转炉吹炼脱磷脱碳过程终点温度情况为：1640?1660°C。
[0018] 9)终点碳百分含量控制为0· 04?0· 05%，P的百分含量彡0· 012%。
[0019] 步骤6)中所述的烧结矿成份：TFe%百分含量为彡50%，SiO2百分含量为彡7%， CaO百分含量为12?13%，水分百分含量为彡2%，粒度10?30mm.。
[0020] 与目前常用的顶底复吹转炉吹炼未脱磷铁水技术相比，本发明具有如下优点：
[0021] 1)充分利用了顶吹转炉吹炼脱磷的热力学条件，弥补了顶吹转炉脱磷的动力学条 件不足的缺点。
[0022] 2)通过加入大量的烧结矿（53?61kg/吨钢）脱磷，前期加入40?45kg/吨钢， 倒渣后加入13?16kg/吨钢。烧结矿熔解吸收大量的热量，使渣钢反应在低温时间持续的 时间长（1340-1360°C )，有利于脱磷。
[0023] 3)加入大量的烧结矿（53?61kg/吨钢），相对比原来操作方法的矿石加入量 (35?43kg/吨钢），使钢铁料消耗大幅度降低9kg/吨钢，大幅度降低了冶炼成本。
[0024] 4)采用常用的脱磷原料，通过控制氧枪枪位和氧气流量改善渣钢间物理化学特性。
[0025] 5)高磷铁水成本低，可以用来降低成本。

【具体实施方式】
[0026] 下表1至表5列出了采用本发明在70吨氧气顶吹转炉上冶炼高磷铁水生产焊线 钢（ER50-6)的脱磷工艺关键参数实例，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。
[0027] 表1转炉入炉铁水成分，质量分数％，余量为Fe
[0028]

【权利要求】
1. 一种顶吹转炉采用高磷铁水生产合金焊线钢的脱磷方法，其特征在于：工艺步骤及 控制技术参数如下： 1) 所用铁水c的百分含量4. 3?4. 5%，Si的百分含量0.53?0.6%，Μη的百分 含量0. 43?0. 5%，Ρ的百分含量0. 14?0. 15%，S的百分含量0. 015?0. 025%，温度 1310±5°C ; 2) 转炉内装入废钢、兑铁水，装入量为65±2吨铁水，7±1吨废钢，摇直转炉； 3) 转炉前期吹炼脱磷冶炼过程中加料情况为：下氧枪，开吹后添加渣料石灰、烧结矿； 根据铁水Si含量调整石灰加入量，控制炉渣目标碱度R (Ca0/Si02)为2. 0?2. 3,铁矿石加 入量按40?45kg/t钢控制，采用烧结矿，控制吹炼前期结束温度为1340-1380°C ; 4) 转炉前期吹炼脱磷冶炼过程中供氧情况为：开吹至吹氧时间4分钟时，氧枪采用的 供氧强度：吨钢2. 8?3. ONmVmin、枪位1. 0?1. 2m ;采用的氧枪喷头出口马赫数为2. 0， 喷孔数为4孔，孔间夹角为12度20?12度40分； 5) 吹氧4?5分钟后，摇炉倒出50?60 %炉渣。 6) 转炉吹炼脱磷脱碳过程加料情况为：向转炉中加入石灰、烧结矿造渣，矿石加入量 13?18kg/t钢，控制炉渣二元碱度R为3. 2?3. 5, TFe质量百分含量为18?19% ; 7) 转炉吹炼脱磷脱碳过程供氧情况为：氧枪供氧强度为3. 5?3. 8Nm3/min · t，枪位 1. 5 ?2. 0m〇 8) 转炉吹炼脱磷脱碳过程终点温度情况为：1640?1660°C。 9) 终点碳百分含量控制为0. 04?0. 05%，P的百分含量彡0. 012%。
2. 根据权利要求1所述的脱磷方法，其特征在于：步骤6)中所述的烧结矿成份：TFe% 百分含量为彡50%，Si0 2百分含量为彡7 %，CaO百分含量为12?13%，水分百分含量为 < 2%，粒度 10 ?30mm。
【文档编号】C21C5/32GK104263875SQ201410470076
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】丁宁, 周剑波, 姜卓豪, 燕建宏, 孙齐松, 阎文毅, 苗国平, 吴晓春, 张玮, 王勇, 丁建国, 刘文强, 孔祥涛, 李国军, 陈涛, 周德, 吕迺冰, 王立峰, 陈京生, 邸全康, 程四华, 王晓晨, 晁月林 申请人:首钢总公司