氮—氧混吹铁水预处理方法 本发明属于生铁的精炼领域。主要涉及铁水的预处理。
通常，转炉炼钢均采用铁水为原料。大部分的高炉铁水或化铁炉中的铁水都含有较高的磷、硫。采用这种铁水直接炼钢，将会给炼钢工艺带来一定的困难，如增加原材料消耗、冶炼时间长、炉令低等。为此，对于高硫、高磷铁水通常都应进行铁水预处理，即进行铁水的“三脱”(脱硅、脱硫、脱磷)预处理，然后再进行炼钢。
在现有技术中，“三脱”方法很多，日本住友公司所采用的SRP法《铁水专用炉脱磷工艺》就是铁水预处理方法之一(《O Yamase et al.Tetsu-to-Hagame》VOL 73<1987>，A27)。该方法以普通炼钢用顶底复吹转炉为铁水预处理的容器，采用底部大流量吹氮、顶部吹氧和低碱度底造渣工艺(终渣碱度2.0-2.5)，并以转炉精炼渣(返回渣)为脱磷剂。该方法能够达到一定的脱硅、脱硫和脱磷效果，但仍存在如下缺点：
(1)、脱P脱S效率低，平均脱P效率≤75％，脱S效率则很低。
(2)、适用范围窄，只适用于含P量≤0.1％的铁水，对于含P≥0.2％铁水，其脱P效率更低，满足不了后期炼钢精炼对含P量的要求。
(3)、如果预处理时间过长，则容易造成过度脱C，致使预处理后，铁水中含C量过低，给随后的炼钢操作带来化渣难、低温等困难。
本发明的目的在于提供一种尽量减少脱C量，又能显著提高脱P、脱S效率的氮—氧混吹铁水预处理方法。
针对上述目的，本发明首先以普通炼钢用的顶底复吹转炉为铁水预处理的容器，并采取了如下技术措施：
(1)、在保持底枪喷吹氮气的同时，顶枪在喷吹4-6分钟氧气后，进行氧气和氮气的混合喷吹，直至预处理完毕。氧、氮混合的比例(体积比)为：氧气60-80％，氮气20-40％。
(2)、采用高碱度造渣工艺，终渣碱度控制在3.0-4.0。
顶枪在喷吹4-6分钟的氧气，实现脱Si后，再进行氧气和氮气的混合喷吹，一方面仍造成一定的氧化气氛进行脱磷，另一方面，由于混入了氮气，增加了顶部的供气强度，强化了对熔池的搅拌，促进熔池内金属液和渣的良好混合，促成了金属液和炉渣地大面积接触，造成脱P、脱S的良好热力学和动力学条件。从实验的观察中可看出，单一依靠底枪吹氮，所造成的对熔池的搅拌是不够的，它只能使熔池中金属液的自身翻动，而渣不能很好地卷入金属液中，造成渣—金属液接触面积较小。本发明，由于顶枪喷吹氧、氮，在保证熔池供氧量不过高，避免了碳的大量烧损的情况下，又增加了顶部供气强度，弥补了底部供气不足，促进了金属液—渣更好地接触和反应，取得更良好地工艺效果。
采用高碱度造渣工艺，终渣控制碱度在3.0-4.0范围内，其目的也是为了更有效地脱P。碱度高，则渣中CaO含量高，脱P能力强，根据平衡原理，在渣—金属液接触反应时，金属液中的P就会更容易地进入渣中，加速了P的去除。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)、脱P、脱S效果好，平均脱P效率达＞90％，最高脱P＞93％；最高脱S效率＞50％。
(2)、能有效地抑制了脱碳的反应，使铁水处理后的终点碳可提高3.5％以上，为后续的半钢冶炼创造了有利条件。
(3)、由于顶枪喷吹氧、氮复合气体，提高了顶部供气强度，加强了搅拌，因引可缩短整个预处理时间，提高了工作效率，节约了能源。
实施例
采用了本发明所述的方法，在100公斤级的热模拟炉上进行3炉铁水预处理试验。所采用的3炉原始铁水成份及每炉铁水装入量如表1所示。铁水装炉后，随即顶吹氧气，底吹氮气，顶吹氧一定时间后，顶吹改为氧、氮混合气体，直至预处理完毕，在开吹的同时加入渣料。铁水经预处理后，分析了最终铁水的成分和终渣碱度。
为了对比，在实施本发明的同时，采用了同样装备及铁水，以现有的SRP方法，对铁水进行了预处理，其结果也列入了相应的表中，本发明实施例及对比例的技术方案工艺参数、经预处理后的最终铁水成份和冶金效果分别列入了表2、表3和表4。
表1实施例及对比例铁水原始成分(重量％)及每炉装入量(Kg) 成分 炉号 化 学 成 分(重量％) 装炉量 (公斤) C Si Mn P SFe 60本发明 1 4.57 0.56 0.23 0.374 0.015余 60 2 4.32 0.57 0.22 0.38 0.016余 60 3 4.41 0.55 0.24 0.36 0.015余 60对比例 4.57 0.56 0.23 0.374 0.015余 60
表2实施例及对比例技术方案的工艺参数 炉号参数 本 发 明 对比例 1 2 3 开吹温度℃ 1375.6 1377.0 1379.0 1405.3 终点温度℃ 1340.0 1341.0 1342.0 1360.0 吹炼时间 分钟 17 16 18 20 顶 吹 供氧制度 变流量 变流量 变流量 恒流量 单吹氧时 间(分钟) 5.0 4.5 4.0 20 供氧强度 Nm3/min.t 0.80 0.80 0.81 0.843 供氮强度 Nm3/min.t 0.3 0.3 0.3 底 吹 底吹气体 氮气 氮气 氮气 氮气 供气强度 Nm3/min.t 0.549 0.550 0.551 0.557
表3实施例及对比例处理后的最终铁水成分(重量％) 成份炉号 C Si Mn P S Fe本发明 1 3.70 0.1 0.14 0.038 0.008 余 2 3.69 0.12 0.15 0.039 0.009 余 3 3.71 0.11 0.13 0.024 0.007 余对比例 3.17 0.1 0.1 0.088 0.011 余表4实施例及对比例的技术方案冶金效果 炉号参数 本 发 明 对比例 1 2 3脱磷效率％ 89.8 89.7 89.4 76.4脱硫效率％ 46.6 43.7 46.6 20.0碳烧损％ 0.571 0.598 0.565 0.581终渣碱度R 3.0 3.01 3.02 3.02渣钢磷分配比Lg(P)/[P] 1.4 1.45 1.432 1.75表观脱磷速度l/min 0.1 0.105 0.110 0.115氧气脱P效率η0 22.1 22.3 27.01 22.04