本发明涉及冶金技术领域，且特别涉及一种转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法。
背景技术
为降低转炉冶炼辅料消耗，多数转炉炼钢企业采用“留渣”操作，随着留渣炉数的不断累积，钢渣中磷含量越来越高，导致转炉脱磷效率降低。因此，现有的“留渣”操作钢渣循环利用次数一般不超过5炉。同时，攀钢采用钒钛磁铁矿进行冶炼，转炉炼钢主原料是采用经过专用转炉提钒后的半钢，含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.4％～4.0％，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，因此半钢冶炼具有成渣时间晚、热量不足等特点。传统的“留渣”操作能缓解成渣慢的问题，但是热源不足的问题仍然难以解决，采用留渣操作后转炉深吹导致的终渣tfe含量平均也在20％以上，倒渣使得钢铁料损失大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法，此方法简单，能降低钢渣中磷含量，增加钢渣循环利用次数以降低辅料消耗提高转炉脱磷效率，缓解半钢冶炼热源不足的问题，减少钢渣排放量。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法，包括以下步骤：
(1)第一炉冶炼：于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向第一炉中加入造渣材料，控制终点炉渣碱度为3-4，直至吹炼结束，出钢前向第一炉中加入第一无烟煤，出钢后溅渣，气化脱磷并保留全部钢渣。
造渣材料包括活性石灰、高镁石灰以及酸性复合造渣剂。
(2)第二炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将造渣材料用量减半，出钢后保留1/2的炉渣，然后溅渣并保留剩余的钢渣；其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
(3)第三炉至第十炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将造渣材料用量在第一炉的基础上减少20-30wt％，出钢后保留1/2的炉渣，然后溅渣；其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
本发明较佳实施例提供的转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法的有益效果包括：
本发明较佳实施例提供的转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法采用多炉循环，通过对转炉钢渣气化脱磷，降低钢渣中磷含量，进而增加钢渣循环利用次数。此外，该方能还在现有留渣操作的基础上降低辅料消耗提高转炉脱磷效率，同时能缓解半钢冶炼热源不足的问题，减少钢渣排放量。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法进行具体说明。
本发明实施例所提供的转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法以十炉为一循环，每个循环可包括以下步骤：
(1)第一炉冶炼：于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向第一炉中加入造渣材料，控制终点炉渣碱度为3-4，直至吹炼结束，出钢前向第一炉中加入第一无烟煤，出钢后溅渣，气化脱磷并保留全部钢渣。
造渣材料包括活性石灰、高镁石灰以及酸性复合造渣剂。
可参考的，第一炉冶炼过程中，上述活性石灰的添加量可以为15-20kg/t钢，高镁石灰的添加量可以为10-15kg/t钢。石灰主要是用于保证脱磷效果的需要，高镁石灰有利于保障渣中(mgo)的饱和含量，以起到较佳的溅渣护渣效果。
较佳地，本发明实施例中酸性复合造渣剂包括sio2，以调节钢渣碱度以满足转炉炼钢造渣需要。
可参考地，吹炼过程中氧枪供氧强度可以为3-3.5m3/t·min，该范围的供氧强度下，有利于提高熔渣中(feo)的含量，炉渣的氧势增加，进而促进钢中磷的氧化；其次，上述范围的供氧强度能使到达熔池液面的总冲击力较大，有利于氧在熔池各相之间传递。此外，该范围的供氧强度还能缩短吹炼时间。
炉渣碱度为炉渣中的(cao)含量与(sio2)的比值。本发明实施例在第一炉冶炼过程中通过加入活性石灰来造碱度为3-4的炉渣，使炉渣中的(cao)与钢液中的[p]反应生成(4cao·p2o5)，从而达到去磷的目的。在碱度为3-4的范围内，随着(cao)浓度的增大，熔渣的碱度提高，使脱磷反应向有利脱磷的方向进行，并生成稳定的脱磷产物。但当炉渣碱度超过4后，熔渣中的(cao)含量增大，未溶的(cao)含量增加，熔渣流动性变差，会导致磷的分配系数降低，脱磷效果降低。
第一炉冶炼过程中，以无烟煤作为还原剂主要用于还原渣中的fe，第一无烟煤的添加量可以为0.5-1kg/t钢。本发明实施例中通过在出钢前向炉内加入第一无烟煤能有效降低炉渣中tfe的含量。
第一炉冶炼的气化脱磷处理包括：顶吹氧枪向第一炉内吹入氮气，底吹氮气。上述顶吹氮气的供气强度可以为2-3m3/t·min，底吹氮气的供气强度可以为0.05-0.15m3/t·min。上述供气强度不仅有利于使渣钢间具有良好的传质系数，而且还能增加钢渣间的搅拌，使气体射流冲击熔池的能量较大。
结合上述供气强度，本发明实施例的第一炉冶炼的溅渣过程中氧枪枪位可以为0.5-1.0m。枪位低于0.5m时，溅渣高度太高，影响气化脱磷效果；溅渣枪位高于1m后，溅渣高度偏低，不能达到良好的溅渣护炉效果。
进一步地，第一炉冶炼的溅渣过程中，在吹入氮气前，向第一炉内加入第二无烟煤，第二无烟煤的添加量为0.5-1.5kg/t钢，第二无烟煤中的碳作为还原剂，可提高气化脱磷效果，降低钢渣中磷含量。
留渣主要是利用余渣中较高的(feo)含量和碱度以利于脱磷。具体地，其可促进冶炼前期的化渣，使熔渣中保持较高的(feo)含量，提高前期渣中(feo)和(cao)的活度，加速脱磷反应的进行。
(2)第二炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将造渣材料用量减半，出钢后保留1/2的炉渣，然后溅渣并保留剩余的钢渣；其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
(3)第三炉至第十炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将造渣材料用量在第一炉的基础上减少20-30wt％，出钢后保留1/2的炉渣，然后溅渣。第十炉冶炼中，出钢结束后不倒渣直接溅渣，无气化脱磷处理，溅渣结束后倒掉所有的炉渣。第三炉至第十炉冶炼的其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
可参考地，第三炉至第十炉冶炼过程中，第二无烟煤的添加量可以为1.8-2.2kg/t钢，以提高气化脱磷效果，增加转炉冶炼热源，缓解半钢冶炼热源不足的问题。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
某厂200t转炉采用半钢炼钢，第一炉冶炼开吹的同时向炉内加入活性石灰15kg/t钢，高镁石灰15kg及酸性复合造渣剂，控制终点炉渣碱度3，氧枪供氧强度为3.0m3/t·min，直至吹炼终点，出钢前向炉内加入第一无烟煤0.5kg/t钢，出钢后溅渣，溅渣时顶吹氧枪向炉内吹入氮气，供气强度为2m3/t·min，底吹氮气，供气强度为0.15m3/t·min，氧枪枪位为0.5m。溅渣氧枪吹氮气前向炉内加入第二无烟煤0.5kg/t钢，溅渣时间2min，溅渣结束后全留渣用于下一炉冶炼。
第二炉按照第一炉的方法进行冶炼，造渣材料在第一炉的基础上减半，并在出钢结束后倒掉一半炉渣，然后再按照第一炉的操作进行溅渣气化脱磷，并留渣。
第三炉至第十炉均按照第一炉的方法进行冶炼，造渣材料总量加入量为第一炉的70wt％，并在出钢结束后倒掉一半炉渣，然后再进行溅渣气化脱磷操作，溅渣时加入的第二无烟煤用量为1.8kg/t钢，其它气化脱磷参数保持不变，并留渣。
第十炉出钢结束后不再倒渣，直接溅渣，不气化脱磷，溅渣结束倒掉所有炉渣进行下一循环。
通过以上一轮循环，转炉终点钢水磷含量均达到目标要求，吨钢辅料消耗降低20kg以上，同时由于终点调渣及气化脱磷提高转炉热源使得深吹减少，终渣tfe含量平均仅为15.6％。
实施例2
某厂200t转炉采用半钢炼钢，第一炉冶炼开吹的同时向炉内加入活性石灰20kg/t钢，高镁石灰10kg及酸性复合造渣剂，控制终点炉渣碱度4，氧枪供氧强度为3.5m3/t·min，直至吹炼终点，出钢前向炉内加入第一无烟煤1kg/t钢，出钢后溅渣，溅渣时顶吹氧枪向炉内吹入氮气，供气强度为3m3/t·min，底吹氮气，供气强度为0.05m3/t·min，氧枪枪位为1.0m。溅渣氧枪吹氮气前向炉内加入第二无烟煤1.5kg/t钢，溅渣时间控制在4min，溅渣结束后全留渣用于下一炉冶炼。
第二炉按照第一炉的方法进行冶炼，造渣材料在第一炉的基础上减半，并在出钢结束后倒掉一半炉渣，然后再按照第一炉的操作进行溅渣气化脱磷，并留渣。
第三炉至第十炉均按照第一炉的方法进行冶炼，造渣材料总量加入量为第一炉的80wt％，并在出钢结束后倒掉一半炉渣，然后再进行溅渣气化脱磷操作，溅渣时加入的第二无烟煤用量为2.2kg/t钢，其它气化脱磷参数保持不变，并留渣。
第十炉出钢结束后不再倒渣，直接溅渣，不气化脱磷，溅渣结束倒掉所有炉渣进行下一循环。
通过以上一轮循环，转炉终点钢水磷含量均达到目标要求，吨钢辅料消耗降低20kg以上，同时由于终点调渣及气化脱磷提高转炉热源使得深吹减少，终渣tfe含量平均仅为15.1％。
实施例3
某厂200t转炉采用半钢炼钢，第一炉冶炼开吹的同时向炉内加入活性石灰18kg/t钢，高镁石灰12kg及酸性复合造渣剂，控制终点炉渣碱度3.5，氧枪供氧强度为3.2m3/t·min之间，直至吹炼终点，出钢前向炉内加入第一无烟煤0.8kg/t钢，出钢后溅渣，溅渣时顶吹氧枪向炉内吹入氮气，供气强度为2.5m3/t·min，底吹氮气，供气强度为0.1m3/t·min，氧枪枪位为0.6m。溅渣氧枪吹氮气前向炉内加入第二无烟煤1kg/t钢，溅渣时间控制在3min，溅渣结束后全留渣用于下一炉冶炼。
第二炉按照第一炉的方法进行冶炼，造渣材料在第一炉的基础上减半，并在出钢结束后倒掉一半炉渣，然后再按照第一炉的操作进行溅渣气化脱磷，并留渣。
第三炉至第十炉均按照第一炉的方法进行冶炼，造渣材料总量加入量为第一炉的75wt％，并在出钢结束后倒掉一半炉渣，然后再进行溅渣气化脱磷操作，溅渣时加入的第二无烟煤用量为吨钢2kg/t钢，其它气化脱磷参数保持不变，并留渣。
第十炉出钢结束后不再倒渣，直接溅渣，不气化脱磷，溅渣结束倒掉所有炉渣进行下一循环。
通过以上一轮循环，转炉终点钢水磷含量均达到目标要求，吨钢辅料消耗降低20kg以上，同时由于终点调渣及气化脱磷提高转炉热源使得深吹减少，终渣tfe含量平均仅为16.1％。
综上所述，本发明实施例提供的转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法针对采用留渣加料操作带来的钢渣中磷不断累积导致的脱磷效率降低的问题，采用多炉循环，从而降低钢渣中磷含量，增加钢渣循环利用次数以降低辅料消耗提高转炉脱磷效率，缓解半钢冶炼热源不足的问题，减少钢渣排放量。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。