本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法。
背景技术：
我国拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，国内攀钢、承钢、昆钢、威钢等钢铁企业都是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，磷质量百分含量为0.060％-0.080％，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、并且热量不足等特点。因此，半钢炼钢条件下形成初期渣所需时间长，脱磷率低、且辅料消耗较大。
为了提高脱磷效果，现有技术一般采用双渣法，即脱磷期采用高枪位快速提高渣中feo促进化渣，然后倒渣进行二次造渣冶炼。cn107034334a公开了一种快速倒炉放渣的半钢双渣冶炼方法，包括以下步骤：a、兑入半钢后，加入高镁石灰、活性石灰，顶吹氧气，同时加入刚玉渣和复合造渣剂，调节初期渣碱度，待温度达到1400-1500℃时，放掉70-90％的炉渣；b、步骤a放渣后，加入高镁石灰、活性石灰和复合造渣剂，控制终渣碱度为3.5-4.5，继续顶吹氧气，开吹的同时加入硅铁1-2kg/t钢，直至冶炼终点，出钢，得到炉渣a。上述专利为了达到合适的炉渣碱度，同时加入了复合造渣剂、高镁石灰和活性石灰，造成成渣时间长(初期渣形成时间在2min以上，二次造渣后炉渣形成时间在1min以上)，辅料消耗大的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：现有采用双渣法冶炼半钢时，成渣时间长，辅料消耗较大。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，包括以下步骤：
(1)在转炉存在炉渣的条件下，溅渣护炉后加入复合造渣剂调节炉渣碱度为2-2.5，兑入半钢，然后在顶吹供氧，底吹供气的条件下进行吹炼造渣，在吹炼的过程中加入复合造渣剂控制炉渣碱度为1.5-2，吹炼结束后倒炉放渣；
(2)步骤(1)放渣后，在顶吹供氧，底吹供气的条件下向转炉中加入高镁石灰和活性石灰控制终点炉渣的碱度为3-4，吹炼至得到合格的钢水，出钢，全留渣，得到存在于转炉中的炉渣b；
(3)循环进行步骤(1)-(2)，其中，步骤(1)中最初转炉存在的炉渣为步骤(2)得到的炉渣b。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，所述复合造渣剂、高镁石灰以及活性石灰的总添加量20～40kg/t钢。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(1)中，所述复合造渣剂中sio2的含量≥40wt％；所述兑入半钢前还需加入废钢。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(1)中，所述顶吹供氧的条件包括：供氧强度为2-2.5m3/(t钢·min)，氧枪的枪位为1.2-1.5m。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(1)中，所述吹炼的时间为：加入复合造渣剂前吹炼1.5-2.5min，加入复合造渣剂后吹炼1-1.5min。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(1)中，吹炼时底吹供气流量为1200-1600nl/min；放渣时底吹供气流量为500-600nl/min。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(1)中，吹炼结束时钢水的温度为1300-1340℃；所述放渣的量为炉渣总量的80-95wt％。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(2)中，所述顶吹供氧的条件包括：供氧强度为3-4m3/(t钢·min)，氧枪的枪位为1.3-2.2m。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(2)中，所述底吹供气流量为700-900nl/min。
其中，上述快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，步骤(2)中，所述高镁石灰为mgo含量30-40wt％的石灰，添加量为11-15kg/t钢；所述活性石灰为cao含量≥85wt％的石灰，添加量为11-15kg/t钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过分开加入造渣剂、高镁石灰和活性石灰，结合放渣前两次碱度的调节，使得初期渣的形成时间和二次造渣后的成渣时间大大缩短，初期渣的形成时间仅需0.3-0.4min，二次造渣的成渣时间为0.5-0.6min；同时还能够大幅减少辅料(复合造渣剂、高镁石灰和活性石灰)的消耗量，辅料消耗在40kg/t钢以内；并且放渣的时间短，放渣量能达到80％以上。
具体实施方式
具体的，一种快速成渣的半钢少渣脱磷冶炼方法，包括以下步骤：
(1)在转炉存在炉渣的条件下，溅渣护炉后加入复合造渣剂调节炉渣碱度为2-2.5，兑入半钢，然后在顶吹供氧，底吹供气的条件下进行吹炼造渣，在吹炼的过程中加入复合造渣剂控制炉渣碱度为1.5-2，吹炼结束后倒炉放渣；
(2)步骤(1)放渣后，在顶吹供氧，底吹供气的条件下向转炉中加入高镁石灰和活性石灰控制终点炉渣的碱度为3-4，吹炼至得到合格的钢水，出钢，全留渣，得到存在于转炉中的炉渣b；
(3)循环进行步骤(1)-(2)，其中，步骤(1)中最初转炉存在的炉渣为步骤(2)得到的炉渣b。
本发明步骤(1)首次使用的炉渣是指采用现有技术的方法冶炼半钢后得到的炉渣。
合格的钢水是指满足不同种类钢种终点碳含量、温度以及磷含量要求的钢水。
本发明的方法在兑入半钢前加入第一批复合造渣剂调整炉渣碱度2-2.5，有利于提高炉渣流动性，降低高熔点物质的产生，且利用兑入半钢时的冲击力使炉内钢渣充分混匀，达到快速成渣的目的。兑入半钢结束后即形成初期炉渣，有利于脱磷。初期渣形成时间越短，脱磷效果越好。脱磷期再次加入复合造渣剂降低碱度至1.5-2是为了进一步改善炉渣流动性，缩短倒渣时间，使前期富磷炉渣更多的倒出，为二次造渣后进一步脱磷提供保障。
在本发明中，所述活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂为本领域在炼钢中所常用的活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂。所述活性石灰主要含有cao，且以所述活性石灰的总重量为基准，cao的含量为85-90wt％。所述高镁石灰主要含有mgo和cao，以所述高镁石灰的总重量为基准，mgo的含量为30-40wt％，cao的含量为48-55wt％。所述复合造渣剂的主要成分是sio2，所述复合造渣剂可以为sio2含量为40-70wt％的酸性炼钢造渣材料；优选情况下，所述复合造渣剂中sio2的含量为40-60wt％，铁的氧化物(fe2o3及feo)的含量为15-20wt％，cao的含量为10-15wt％，mgo的含量为3-9wt％，其余为少量杂质。
在本发明中，根据实际需要添加废钢，在兑入半钢前加入废钢可利用对废钢进行预热，提高炉内温度利用率，还可以减少兑入半钢时的烟尘排放。
在本发明中，前期供氧强度设置为2-2.5m3/(t钢·min)是为了减少向熔池吹氧量，降低前期碳氧反应速率，降低熔池升温速率，进而延长低温脱磷时间，促进前期脱磷。后期较高强度供氧设置为3-4m3/(t钢·min)是为了保证氧枪射流对熔池的穿透深度及冲击面，达到均匀炉内成分和温度、缩短冶炼时间的目的。
本发明底吹采用的气源为氮气或氩气，供气流量采用前期高(1200-1600nl/min)、放渣低(500-600nl/min)、后期略高(700-900nl/min)的目的主要是：前期采用高的底吹供气流量增加对熔池的搅拌，促进钢-渣界面反应，而脱磷反应是钢-渣界面反应，进而提高脱磷效率。放渣时降低流量是为了防止炉渣涌动过大，倒渣时翻腾产生危险事故。而后期采用适宜的流量是为了实现保证高温下底吹透气砖的寿命的同时具有良好的熔池搅拌效果。
在本发明中，放渣前采用低枪位且波动范围小(1.2-1.5m)的原因：一是为了增加熔池搅拌，促进脱磷；二是为了防止炉渣过于活跃造成喷溅和难放渣。放渣后枪位波动范围大(1.3-2.2m)主要是为了灵活控制，保证炉渣活跃，有利于脱磷。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
某厂120t转炉采用半钢炼钢，入炉半钢磷含量为0.080％，采用本发明的方法进行冶炼，上一炉留渣后仅向转炉内加入复合造渣剂控制初期渣碱度为2，然后加入废钢6t，兑入半钢后下枪开始吹炼，顶吹氧枪供氧强度为2m3/(t钢·min)，吹炼枪位控制在1.2m-1.3m，底吹流量为1200nl/min；吹炼1.5min时再次加入复合造渣剂降低炉渣碱度至1.5，继续吹氧至3min时倒炉放渣，倒炉时钢水中磷含量0.019％，放渣量为炉渣总量的92wt％，放渣时底吹流量为500nl/min，放渣时半钢温度为1300℃。放渣后进行二次造渣，二次造渣时仅加入高镁石灰11kg/t钢和活性石灰15kg/t钢控制终渣碱度3，二次造渣后顶吹氧枪供氧强度为3m3/(t钢·min)，吹炼枪位控制在1.3m-1.9m，底吹流量为700nl/min，直至吹炼结束得到合格钢水，吹炼结束后不再放渣，直接出钢，出钢结束后全留渣用于下一炉初期脱磷，如此循环。
按照本发明进行少渣脱磷炼钢，转炉初期渣形成时间仅为0.3min，初期倒渣时间仅为3min；二次造渣成渣时间仅为0.5min，吨钢辅料(复合造渣剂以及高镁石灰和活性石灰)消耗仅为34kg，且最终脱磷率达到90％，具有快速成渣、易倒渣、辅料消耗低，脱磷率高的特点。
实施例2
某厂120t转炉采用半钢炼钢，入炉半钢磷含量为0.060％。采用本发明的方法进行冶炼，上一炉留渣后仅向转炉内加入复合造渣剂控制初期渣碱度为2.3，然后加入废钢7t，兑入半钢后下枪开始吹炼，顶吹氧枪供氧强度为2.3m3/(t钢·min)，吹炼枪位控制在1.3m-1.4m，底吹流量为1400nl/min；吹炼2min时再次加入复合造渣剂降低炉渣碱度至1.8，继续吹氧至3.2min时倒炉放渣，倒炉时钢水中磷含量0.018％，放渣量为炉渣总量的85wt％，放渣时底吹流量为550nl/min，放渣时半钢温度为1320℃。放渣后进行二次造渣，二次造渣时仅加入高镁石灰13kg/t钢和活性石灰13kg/t钢控制终渣碱度3.5，二次造渣后顶吹氧枪供氧强度为3.5m3/(t钢·min)，吹炼枪位控制在1.6m-2.2m，底吹流量为800nl/min，直至吹炼结束得到合格钢水，吹炼结束后不再放渣，直接出钢，出钢结束后全留渣用于下一炉初期脱磷，如此循环。
按照本发明进行少渣脱磷炼钢，转炉初期渣形成时间仅为0.34min，初期倒渣时间仅为1.5min；二次造渣成渣时间仅为0.6min，吨钢辅料(复合造渣剂以及高镁石灰和活性石灰)消耗仅为32kg，且最终脱磷率达到88％，具有快速成渣、易倒渣、辅料消耗低，脱磷率高的特点。
实施例3
某厂120t转炉采用半钢炼钢，入炉半钢磷含量为0.075％。采用本发明的方法进行冶炼，上一炉留渣后仅向转炉内加入复合造渣剂控制初期渣碱度为2.5，然后加入废钢8t，兑入半钢后下枪开始吹炼，顶吹氧枪供氧强度为2.5m3/(t钢·min)，吹炼枪位控制在1.4m-1.5m，底吹流量为1600nl/min；吹炼2.5min时再次加入复合造渣剂降低炉渣碱度至2，继续吹氧至3.5min时倒炉放渣，倒炉时钢水中磷含量0.018％，放渣量为炉渣总量的80wt％，放渣时底吹流量为600nl/min，放渣时半钢温度为1340℃。放渣后进行二次造渣，二次造渣时仅加入高镁石灰15kg/t钢和活性石灰15kg/t钢控制终渣碱度4，二次造渣后顶吹氧枪供氧强度为4m3/(t钢·min)，吹炼枪位控制在1.5m-1.8m，底吹流量为900nl/min，直至吹炼结束得到合格钢水，吹炼结束后不再放渣，直接出钢，出钢结束后全留渣用于下一炉初期脱磷，如此循环。
按照本发明进行少渣脱磷炼钢，转炉初期渣形成时间仅为0.4min，初期倒渣时间仅为2.5min；二次造渣成渣时间仅为0.55min，吨钢辅料(复合造渣剂以及高镁石灰和活性石灰)消耗仅为38kg，且最终脱磷率达到89％，具有快速成渣、易倒渣、辅料消耗低，脱磷率高的特点。