專利名稱：一種高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵冶金中的轉爐煉鋼生產工藝技術領域，涉及一種適用于煉鐵廠鑄鐵能力不足，通過轉爐冶煉方式消化高爐開新爐初期產生的不符合煉鋼生鐵標準的高硅鐵水，也適用于冶煉高爐休風檢修復產所產生的高硅鐵水的高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法。
背景技術：
煉鐵高爐在開新爐爐缸溫度低，必須加入大量的焦炭補充熱量，提高爐溫，在此期間聞爐廣生的鐵水娃含量特別聞，平均娃含量為2%,最聞可以達到3%以上，遠遠聞于煉鋼生鐵標準規定的鐵水硅含量，不能滿足轉爐正常冶煉的要求，為非煉鋼用鐵水。正常煉鋼鐵水含硅量一般為O. Γ0. 6%，高爐開新爐前三天產生的鐵水硅含量1.59Γ3. 0%，甚至達到3. 0%以上，平均硅含量為2. 0%。而煉鋼生鐵標準要求硅含量不高于1.25%。高爐開新爐初期產生的鐵水硅含量遠遠高于煉鋼生鐵標準規定的硅含量，不滿足轉爐煉鋼生產的要求。實際生產實踐中，設計爐容比低于1. O的轉爐，當鐵水硅含量高于O. 8%時冶煉過程控制困難，噴濺嚴重，往往需要采用雙渣法操作才能使冶煉過程平穩、可控。因此對于低爐容比轉爐而言，硅含量大于O. 8%的鐵水為高硅鐵水。此高硅鐵水如送往轉爐進行常規冶煉將會造成嚴重的后果，轉爐冶煉過程發生劇烈的爆發性噴濺，導致轉爐設備被燒壞，生產中斷，大量煙塵外逸污染環境，增加爐下清渣
工作量。轉爐吹煉過程發生碳氧反應，產生大量的CO氣體，氣體、金屬液和爐渣相互作用形成乳化液，覆蓋于熔池上部，對熔池內CO氣體的排出有阻礙作用，當熔池內碳氧不均衡反應瞬間產生大量CO氣體從爐口奪路`而出，將爐渣和金屬托出爐口形成噴濺。轉爐吹煉高硅鐵水時必須加入大量的石灰造渣，以保證爐渣堿度能滿足脫磷、脫硫的要求，轉爐渣量大、渣層厚，熔池內CO氣體排出阻力大，增大發生噴濺的可能性。硅的氧化產物SiO2是表面活性物質，鐵水硅高則渣中(SiO2)含量高，有促進爐渣泡沫化的作用，也增大了發生噴濺的可能性。另一方面，硅氧化是放熱反應，是轉爐煉鋼的主要熱量來源之一，在轉爐煉鋼條件下熔池中硅優先氧化、反應速度快，在吹氧20 % 30 %的時間內硅被氧化至痕跡，釋放出大量的熱量，鐵水硅含量越高釋放的熱量越多，而熔池內的冷卻劑如廢鋼、鐵礦石、石灰等吸熱熔化速度相對較慢，因此熔池升溫速度快、溫度高，熔池溫度越高碳氧反應越劇烈，當劇烈的碳氧反應產生大量的CO氣體排出受阻就會引起爆發性的噴濺。鐵水預脫硅技術是基于鐵水預脫磷技術而發展起來的。鐵水脫硅的方法有高爐出鐵溝脫硅、魚雷罐車中噴射脫硅劑脫硅、鐵水罐中加入脫硅劑和吹氧脫硅。魚雷罐車和鐵水罐中脫硅因反應空間有限，鐵水硅含量不能太高，否則容易產生噴濺損害設備，一般為硅含量不高于1. 25%的合格鐵水。國內外有鋼廠采用轉爐雙聯法生產潔凈鋼的生產工藝，在脫磷爐內進行鐵水脫硅、脫磷預處理，此方法對鐵水硅含量也有限定，因為鐵水硅含量太高，硅比磷優先氧化，生成的SiO2大大降低渣的堿度，影響脫磷效果。未查到關于使用轉爐單純脫硅預處理的記載。不符合煉鋼生鐵標準的非標鐵水通常采用鑄鐵的方式進行消化，但這種消化方式只是在非標鐵水量少且鑄鐵機過程能力充足的條件下采用；而且鑄鐵方法存在環境污染大，能效低的缺點。隨著高爐的大型化，開新爐初期會產生大量的不符合煉鋼生鐵標準的鐵水，煉鐵廠鑄鐵能力嚴重不足，如何消化大型高爐開新爐初期產生的大量非標鐵水成為一個大難題。

發明內容
為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供一種通過轉爐冶煉方式來消化高爐開新爐產生的非標鐵水，既保證合格鐵水的正常消化，又能順利消化高爐開新爐產生大量的不符合煉鋼生鐵標準的鐵水，即高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，首先對高爐送來的鐵水進行分裝處理，將合格的低硅鐵水裝入混鐵爐供轉爐進行常規冶煉以銜接鑄機生產；將不符合煉鋼生鐵標準的高硅鐵水在鐵水倒罐站倒進轉爐鐵水包貯存，直兌其中一座轉爐對高硅鐵水進行脫硅預處理。在脫硅預處理時，鐵水裝入量比常規冶煉爐次減少12% 18% (質量百分比)，廢鋼比為10% 13%(質量百分比)，由于脫硅轉爐吹煉時間短，出鋼溫度低，大塊廢鋼可能沒有完全熔化，因此廢鋼料優先使用切邊和輕薄料；頂吹供氧強度2. 5 3.1Nm3/ t . min，氧氣工作壓力O. 50 O. 75MPa，過程槍位L 4 L 6米，吹氧量20 32Nm3/t鐵水，吹氧時間400 500秒，吹氧量依據鐵水硅含量而定，硅高則取上限，反之取下限；全程底吹供氮氣，供氮強度O. 04 O. 06 Nm3/ t · min ;造渣料有生石灰、輕燒白云石和鐵礦石，鐵礦石的作用既是冷卻劑也是氧化劑，爐渣堿 度R控制在O. 9 1. 5，開吹一次性加入生石灰50 80kg/t鐵水、輕燒白云石10 15kg/ttt7)^P鐵礦石15 25kg/ttt|，吹煉過程視熔池升溫情況多批少量補加鐵礦石降溫，吹煉結束熔池溫度控制在1350 1500°C ;出半鋼后在吹氬喂絲站測溫和取樣，隨后將半鋼倒入轉爐鐵水包，由回爐過垮車返回加料垮，再重新兌入轉爐進行常規冶煉。所述高硅鐵水的化學組成和質量百分比含量是C為4. O 4. 5%、Si為1. 5 3. 0%、Mn 為 O. 4 O. 7%、P 為 O. 100 O. 130%。所述半鋼的化學組成和質量百分比含量是C為3. O 3. 5%、Si為O. 4 O. 8%、Mn 為 O. 3 O. 6%、P > O. 03%。所述常規冶煉的轉爐冶煉工藝是將經脫硅預處理后的鐵水后全部兌入轉爐，根據脫硅鐵水成分和溫度情況搭配廢鋼，廢鋼比為8% 12% (質量百分比)；頂吹供氧強度3.1 3. 6Nm3/ t · min,工作氧壓O. 75 O. 85MPa,開吹槍位1. 6米，過程槍位L 4 1. 7米，拉碳槍位1. 2米，供氧量50 eONmVt^i，吹氧時間900 960秒；底吹供氣強度O. 04 O. 06 Nm3/ t . min，吹煉600秒N-Ar自動切換；造渣料有生石灰、輕燒白云石、螢石、冷固球團和鐵礦石，爐渣堿度R控制在3. O 4. 0，開吹加入石灰總量的60% 80%，余下石灰在吹氧20% 50%時間內分批加入爐內，輕燒白云石開吹一次性加入15 25kg/t鐵水，鐵礦石和冷固球團開吹加入15 251^/^$#，吹煉過程視熔池升溫情況多批少量補加鐵礦石，吹氧75%前鐵礦石全部加完；采用模擬副槍操作，吹煉800秒以上提槍倒爐測溫，然后根據一倒溫度決定冷卻劑補加量和補吹時間。本發明的積極效果是解決了轉爐冶煉高爐開新爐產生的高硅鐵水的冶煉過程控制難題，使得冶煉過程平穩可控，在不影響煉鋼廠正常生產的情況下，順利消化了高爐開新爐初期產生的高硅鐵水，有力支撐了高爐開新爐和長時間休風后爐況的順行，保障鐵鋼生產大平衡的快速建立。與現有的鑄鐵消化方法相比較，本發明有如下優點通過轉爐分步冶煉方式順利消化高爐開爐初期產生的大量高硅鐵水，減輕環境污染；避免了因鐵水溫度低、鑄鐵能力不足導致高爐鐵水包凍包而報廢的現象，降低了生產成本。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進一步說明。一種高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，首先對高爐送來的鐵水進行分裝處理，將合格的低硅鐵水裝入混鐵爐供轉爐進行常規冶煉以銜接鑄機生產；將不符合煉鋼生鐵標準的高硅鐵水在鐵水倒罐站倒進轉爐鐵水包貯存，直兌其中一座轉爐對高硅鐵水進行脫硅預處理，該高硅鐵水的化學組成和質量百分比含量是C為4. O 4. 5%、Si為1. 5 3. 0%、Mn 為 O. 4 O. 7%、P 為 O. 100 O. 130%。在脫硅預處理時， 鐵水裝入量比常規冶煉爐次減少12% 18%(質量百分比)，廢鋼比為10% 13%(質量百分比)，由于脫硅轉爐吹煉時間短，出鋼溫度低，大塊廢鋼可能沒有完全熔化，因此廢鋼料優先使用切邊和輕薄料；頂吹供氧強度2. 5 3.1Nm3/ t . min，氧氣工作壓力O. 50 O. 75MPa，過程槍位L 4 L 6米，吹氧量20 32Nm3/t鐵水，吹氧時間400 500秒，吹氧量依據鐵水硅含量而定，硅高則取上限，反之取下限；全程底吹供氮氣，供氮強度O. 04 O. 06 Nm3/ t · min ;造渣料有生石灰、輕燒白云石和鐵礦石，鐵礦石的作用既是冷卻劑也是氧化劑，爐渣堿度R控制在O. 9 1. 5，開吹一次性加入生石灰50 80kg/t鐵水、輕燒白云石10 15kg/ttt7)^P鐵礦石15 25kg/ttt|，吹煉過程視熔池升溫情況多批少量補加鐵礦石降溫，吹煉結束熔池溫度控制在1350 1500°C ;出半鋼后在吹氬喂絲站測溫和取樣，隨后將半鋼倒入轉爐鐵水包，由回爐過垮車返回加料垮，再重新兌入轉爐進行常規冶煉，上述半鋼的化學組成和質量百分比含量是C為3. O 3. 5%、Si為O. 4 O. 8%、Mn為O. 3 O. 6%、P > O. 03%。所述常規冶煉的轉爐冶煉工藝是將經脫硅預處理后的鐵水后全部兌入轉爐，根據脫硅鐵水成分和溫度情況搭配廢鋼，廢鋼比為8% 12% (質量百分比)；頂吹供氧強度3.1 3. 6Nm3/ t · min,工作氧壓O. 75 O. 85MPa,開吹槍位1. 6米，過程槍位L 4 1. 7米，拉碳槍位1. 2米，供氧量50 eONmVt^i，吹氧時間900 960秒；底吹供氣強度O. 04 O. 06 Nm3/ t . min，吹煉600秒N-Ar自動切換；造渣料有生石灰、輕燒白云石、螢石、冷固球團和鐵礦石，爐渣堿度R控制在3. O 4. 0，開吹加入石灰總量的60% 80%，余下石灰在吹氧20% 50%時間內分批加入爐內，輕燒白云石開吹一次性加入15 25kg/t鐵水，鐵礦石和冷固球團開吹加入15 251^/^$#，吹煉過程視熔池升溫情況多批少量補加鐵礦石，吹氧75%前鐵礦石全部加完；采用模擬副槍操作，吹煉800秒以上提槍倒爐測溫，然后根據一倒溫度決定冷卻劑補加量和補吹時間。本發明與雙聯法的脫磷爐冶煉工藝相比有以下不同點1)爐渣堿度較低，為低堿度渣，堿度為1. 2左右即可，脫磷爐爐渣堿度要求較高，為中高堿度渣，爐渣堿度至少達到2. 5以上；2)本方法只以脫硅為目的，因此吹煉時間較短；3)本方法對鐵水硅含量沒有特定的要求，可以處理所有的高硅鐵水。實施例1 :
為了清楚地說明本發明冶煉要點及實施效果，提供120噸轉爐冶煉的實施例和實施效
果O轉爐進行鐵水脫硅預處理
根據本發明所述的冶煉方法，向120噸轉爐裝入115噸高硅鐵水和14. 12噸輕薄料廢鋼，鐵水條件C 4.5%、Si 2. 6%、溫度1274°C ;底吹供氮強度O. 04 Nm3/ t · min，頂吹氧氣流量設定為22000 NmVh,工作氧壓O. 65MPa，過程槍位1. 4 1. 6米；開吹一次性加入生石灰7. 7噸、輕燒白云石1. 02噸、赤塊礦1. 05噸和冷固球團3. 06噸，吹煉過程多批少量加入赤塊礦1. 7噸；吹氧432秒時提槍出半鋼，吹氧量2638m3，半鋼成分C 3. 1%、Si O. 54%，半鋼溫度1442 °C。轉爐常規冶煉
將半鋼由鋼水包倒入至轉爐鐵水包，通過回爐過垮車返回加料垮重新兌入轉爐，爐內預先加入15. 12噸廢鋼；計劃吹煉鋼種為Q235B ;底吹供氣強度O. 04 Nm3/ t . min,吹煉600秒N-Ar自動切換；頂吹供氧流量24000 Nm3/h,工作氧壓O. 80MPa,開吹槍位1. 6米，過程槍位1. 4 1. 7米，拉碳槍位1. 2米；開吹加入生石灰5. 2噸、輕燒白云石2. 2噸、冷固球團2.1噸、赤塊礦O. 85噸，吹煉過程多批少量加入赤塊礦1. 5噸、生石灰1. 5噸、螢石O. 22噸；吹氧780秒時提槍倒爐測溫，一倒溫度1592°C;補吹120秒后進行二次倒爐測溫、取樣；終點溫度1664°C，終點碳O. 08%。通過以上實施例可以看出，本發明采用的高爐鐵水分裝、轉爐分步冶煉的方法，解決了轉爐吹煉高硅鐵水冶煉過程難以控制的問題，可以順利消化高爐開新爐初期產生的高硅鐵水。本發明用于冶煉高爐開新爐初期產生的高硅鐵水，也適用于冶煉高爐休風檢修復產所產生的高硅鐵水，而且對比鑄鐵方法有環境污染少，處理能力大的優勢。近年來國內鋼鐵企業產能快速擴張，高爐大型化，煉鐵廠鑄鐵能力相對不足，在此種情況下采用轉爐吹氧脫娃的處理方式不失為一種好的選擇。
權利要求
1.一種高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，其特征在于工藝步驟是首先對高爐送來的鐵水進行分裝處理，將合格的低硅鐵水裝入混鐵爐供轉爐進行常規冶煉以銜接鑄機生產；將不符合煉鋼生鐵標準的高硅鐵水在鐵水倒罐站倒進轉爐鐵水包貯存，直兌其中一座轉爐對高硅鐵水進行脫硅預處理；在脫硅預處理時，鐵水裝入量比常規冶煉爐次減少12% 18% (質量百分比)，廢鋼比為10% 13% (質量百分比)，由于脫硅轉爐吹煉時間短，出鋼溫度低，大塊廢鋼可能沒有完全熔化，因此廢鋼料優先使用切邊和輕薄料；頂吹供氧強度2. 5 3.1Nm3/ t . min,氧氣工作壓力0. 50 0. 75MPa,過程槍位1. 4 1. 6米，吹氧量20 吹氧時間400 500秒，吹氧量依據鐵水硅含量而定，硅高則取上限，反之取下限；全程底吹供氮氣，供氮強度0.04 0.06 Nm3/ t . min ;造渣料有生石灰、輕燒白云石和鐵礦石，鐵礦石的作用既是冷卻劑也是氧化劑，爐渣堿度R控制在0. 9 1. 5，開吹一次性加入生石灰50 80kg/t鐵水、輕燒白云石10 15kg/t鐵水和鐵礦石15 25kg/t ，吹煉過程視熔池升溫情況多批少量補加鐵礦石降溫，吹煉結束熔池溫度控制在1350 1500°C ;出半鋼后在吹氬喂絲站測溫和取樣，隨后將半鋼倒入轉爐鐵水包，由回爐過垮車返回加料垮，再重新兌入轉爐進行常規冶煉。
2.如權利要求1所述高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，其特征是所述高硅鐵水的化學組成和質量百分比含量是C為4. 0 4. 5%、Si為1. 5 3. 0%、Mn為0. 4 0. 7%、P 為 0. 100 0. 130%。
3.如權利要求1所述高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，其特征是所述半鋼的化學組成和質量百分比含量是C為3. 0 3. 5%、Si為0. 4 0. 8%、Mn為0. 3 0. 6%、P >0.03%。
4.如權利要求1所述高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，其特征是所述常規冶煉的轉爐冶煉工藝是將經脫硅預處理后的鐵水后全部兌入轉爐，根據脫硅鐵水成分和溫度情況搭配廢鋼，廢鋼比為8% 12% (質量百分比)；頂吹供氧強度3.1 3. 6Nm3/ t . min,工作氧壓0. 75 0. 85MPa，開吹槍位1. 6米，過程槍位1. 4 1. 7米，拉碳槍位1. 2米，供氧量50 60Nm3/t鐵水，吹氧時間900 960秒；底吹供氣強度0. 04 0. 06 Nm3/ t min,吹煉600秒N-Ar自動切換；造渣料有生石灰、輕燒白云石、螢石、冷固球團和鐵礦石，爐渣堿度R控制在3. 0 4. 0，開吹加入石灰總量的60% 80%，余下石灰在吹氧20% 50%時間內分批加入爐內，輕燒白云石開吹一次性加入15 25kg/ttt7)^鐵礦石和冷固球團開吹加入15 25kg/ttt|，吹煉過程視熔池升溫情況多批少量補加鐵礦石，吹氧75%前鐵礦石全部加完；采用模擬副槍操作，吹煉800秒以上提槍倒爐測溫，然后根據一倒溫度決定冷卻劑補加量和補吹時間。
全文摘要
本發明涉及一種高爐開新爐高硅鐵水的轉爐冶煉方法，首先對高爐送來的鐵水進行分裝處理，將合格的低硅鐵水裝入混鐵爐供轉爐進行常規冶煉以銜接鑄機生產；將不符合煉鋼生鐵標準的高硅鐵水在鐵水倒罐站倒進轉爐鐵水包貯存，直兌其中一座轉爐對高硅鐵水進行脫硅預處理。解決了轉爐冶煉高爐開新爐產生的高硅鐵水的冶煉過程控制難題，使得冶煉過程平穩可控，在不影響煉鋼廠正常生產的情況下，順利消化了高爐開新爐初期產生的高硅鐵水，有力支撐了高爐開新爐和長時間休風后爐況的順行，保障鐵鋼生產大平衡的快速建立。
文檔編號C21C5/28GK103045789SQ201210561298
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者歐陽飛, 程曉文, 黃禮偉, 覃小峰, 張建平, 劉志明, 梁兆建 申請人:廣東韶鋼松山股份有限公司