一种氧气顶吹转炉炼钢的方法.pdf

一种氧气顶吹转炉炼钢的方法，该方法包括将钢原料加到转炉中，通过氧枪向转炉中吹氧气，并在吹氧过程中向转炉中分批加入辅料，其中，所述钢原料含有半钢；所述氧枪的枪位在转炉内钢水液面的上方1.5-2.2米的范围内移动，其中，开吹枪位为1.95-2.05米，吹炼枪位为1.5-2.2米，拉碳枪位为1.7-1.75米；所述辅料包括复合渣、石灰和高镁石灰，相对于每吨半钢，复合渣的用量为17-20千克，石灰的用量为30-34.5千克，高镁石灰的用量为30-34.5千克，吹入氧气的总量为43-53立方米；以吹入氧气的总量为基准，在吹氧量为0.8-2％时，加入第一批辅料。采用本发明提供的氧气顶吹转炉炼钢的方法，可以缩短炼钢时间，而且在炼钢过程中有效避免了喷溅和返干现象的发生。

1、  一种氧气顶吹转炉炼钢的方法，该方法包括将钢原料加到转炉中，通过氧枪向转炉中吹氧气，并在吹氧过程中向转炉中分批加入辅料，其特征在于，所述钢原料含有半钢；所述氧枪的枪位在转炉内钢水液面的上方1.5-2.2米的范围内移动，其中，开吹枪位为1.95-2.05米，吹炼枪位为1.5-2.2米，拉碳枪位为1.7-1.75米；所述辅料包括复合渣、石灰和高镁石灰，相对于每吨半钢，复合渣的用量为17-20千克，石灰的用量为30-34.5千克，高镁石灰的用量为30-34.5千克，吹入氧气的总量为43-53立方米；以吹入氧气的总量为基准，在吹氧量为0.8-2％时，加入第一批辅料，所述第一批辅料包括石灰总量的57-63重量％的石灰、高镁石灰总量的58-65重量％的高镁石灰和复合渣总量的78-85重量％的复合渣，所述复合渣为以其总重量为基准SiO₂的含量为40-70重量％的复合造渣剂。

2、  根据权利要求1所述的方法，其中，相对于每吨半钢，所述复合渣的用量为17.42-19.7千克，所述石灰的用量为30.3-34.09千克，所述高镁石灰的用量为30.3-34.09千克，吹入氧气的总量为45.5-51.3立方米。

3、  根据权利要求1所述的方法，其中，所述半钢含有3.2-4.4重量％的碳、0.001-0.02重量％的硅、0.02-0.07重量％的锰、0.06-0.08重量％的磷、0.02-0.035重量％的硫、0.01-0.06重量％的钛、0.02-0.06重量％的钒和95.4-96.65重量％的铁。

4、  根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧枪的枪位与吹氧量的关系为：以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为0-5％时，枪位为1.95-2.05米；吹氧量为大于5％至28％时，枪位为1.5-1.55米；吹氧量为大于28％至35％时，枪位为2.15-2.2米；吹氧量为大于35％至40％时，枪位为1.95-2.05米；吹氧量为大于40％至50％时，枪位为1.75-1.85米；吹氧量为大于50％至65％时，枪位为1.65-1.75米；吹氧量为大于65％至70％时，枪位为1.55-1.65米；吹氧量为大于70％至80％时，枪位为1.85-1.95米，吹氧量为大于80％至90％时，枪位为1.65-1.75米；吹氧量为大于90％至100％时，枪位为1.5-1.55米。

5、  根据权利要求1所述的方法，其中，在吹氧过程中向转炉中加入辅料的批数为3-9，且以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为28-32％时，加入第二批辅料，所述第二批辅料包括石灰总量的8-30重量％的石灰、高镁石灰总量的8-30重量％的高镁石灰和复合渣总量的0-15重量％的复合渣；吹氧量为44-55％时，加入第三批辅料，所述第三批辅料包括石灰总量的8-30重量％的石灰、高镁石灰总量的8-30重量％的高镁石灰和复合渣总量的0-22重量％的复合渣。

6、  根据权利要求5所述的方法，其中，在吹氧过程中向转炉中加入辅料的批数为6，且所述辅料的加入过程与吹氧量的关系为：以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为0.9-1.1％时加入第一批辅料，第一批辅料包括石灰总量的57-63重量％的石灰、高镁石灰总量的58-65重量％的高镁石灰和复合渣总量的78-85重量％的复合渣；吹氧量为28-32％时加入第二批辅料，第二批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰；吹氧量为44-48％时加入第三批辅料，第三批辅料包括复合渣总量的15-22重量％的复合渣；吹氧量为50-55％时加入第四批辅料，第四批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰；吹氧量为60-64％时加入第五批辅料，第五批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰；吹氧量为70-73％时加入第六批辅料，第六批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰。

7、  根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述钢原料还含有废钢，相对于100重量份的半钢，所述废钢的加入量为2.5-6.5重量份。

8、  根据权利要求7所述的方法，其中，当所述半钢中碳的含量基于所述半钢的总重量为3.3-3.7重量％，且对应于100重量份的所述半钢，所述废钢的加入量为5-6.5重量份时，该方法还包括在吹氧过程中向转炉中加入提温剂。

9、  根据权利要求8所述的方法，其中，所述提温剂在吹氧量为0.9-1.1％时加入。

10、  根据权利要求8所述的方法，其中，所述提温剂的用量为相对于每吨钢原料增温1℃为0.05-0.5千克。

11、  根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，所述提温剂为类石墨和/或增碳剂。

12、  根据权利要求7所述的方法，其中，当所述半钢中碳的含量基于所述半钢的总重量为4.2重量％以上，且对应于100重量份所述半钢，所述废钢的加入量为2.5-4.6重量份时，该方法还包括在吹氧过程中向转炉中加入冷却剂。

13、  根据权利要求12所述的方法，其中，所述冷却剂在吹氧量为77-79％时加入。

14、  根据权利要求12所述的方法，其中，所述冷却剂的用量为相对于每吨钢原料降温1℃为0.05-0.5千克。

15、  根据权利要求12-14中任意一项所述的方法，其中，所述冷却剂为污泥球。

一种氧气顶吹转炉炼钢的方法
技术领域
本发明涉及一种氧气顶吹转炉炼钢的方法。
背景技术
攀钢炼钢厂所用原料是含有V、Ti的铁水，为提取铁水中的有用元素钒，攀钢采用双联工艺，即铁水需经过专门的提钒转炉进行提钒，提钒后的铁水成为半钢，然后半钢铁水送入炼钢转炉进行炼钢。随着攀钢品种钢产量提高，特别是一些高附加值产品对终点S、P、O和N含量值要求较严格(希望尽可能低)，如何快速有效的生产低P、S钢成为生产高品质钢的瓶颈。
与普通铁水炼钢相比，攀钢半钢炼钢有其特殊性，半钢中Si、Mn元素含量很低，所以其冶金性能不佳，脱硫、脱磷能力低，往往依靠吹氧来脱硫、脱磷，从而造成渣量增大，渣料消耗高，钢铁料消耗上升，而且也限制着转炉炉龄的提高和冶炼周期的缩短。而且攀钢铁水经过提钒，半钢铁水中C成分也有很大的损失，造成半钢炼钢热量不足，主要依靠反复造渣和吹氧以保证炼钢终点成分及温度，因此渣中FeO含量高、炉渣氧化性强。综合以上原因所以攀钢转炉在冶炼一些高附加值的钢种时需要加入大量的炼钢辅料，然而，加大入大量的炼钢辅料往往会给转炉炼钢带来操作上的困难，不易控制喷溅和返干(即炉渣结块)，炼钢效率很低。
发明内容
本发明为了克服现有技术的炼钢方法中加入大量的炼钢原料使炼钢过程中不易控制喷溅和返干以及炼钢效率低的缺陷，提供一种在炼钢过程中加入大量炼钢辅料但炼钢过程不喷溅不返干且炼钢效率高的氧气顶吹转炉炼钢的方法。
本发明提供了一种氧气顶吹转炉炼钢的方法，该方法包括将钢原料加到转炉中，通过氧枪向转炉中吹氧气，并在吹氧过程中向转炉中分批加入辅料，其中，所述钢原料含有半钢；所述氧枪的枪位在转炉内钢水液面的上方1.5-2.2米的范围内移动，其中，开吹枪位为1.95-2.05米，吹炼枪位为1.5-2.2米，拉碳枪位为1.7-1.75米；所述辅料包括复合渣、石灰和高镁石灰，相对于每吨半钢，复合渣的用量为17-20千克，石灰的用量为30-34.5千克，高镁石灰的用量为30-34.5千克，吹入氧气的总量为43-53立方米；以吹入氧气的总量为基准，在吹氧量为0.8-2％时，加入第一批辅料，所述第一批辅料包括石灰总量的57-63重量％的石灰、高镁石灰总量的58-65重量％的高镁石灰和复合渣总量的78-85重量％的复合渣，所述复合渣为以其总重量为基准SiO₂的含量为40-70重量％的复合造渣剂。
在本发明的氧气顶吹转炉炼钢的方法中，虽然加入了大量的辅料，但是由于在炼钢过程中通过控制氧枪的枪位以及辅料的加入时刻和加入量，从而有效地避免了炼钢过程中的喷溅和返干，并且明显提高了炼钢的效率。本发明提供的炼钢方法适用于各种原料中Si、Mn、C元素含量很低，导致其冶金性能不佳，脱硫、脱磷能力低，造渣必须依靠外加含SiO₂的辅助造渣材料以及提高氧枪枪位增加冶炼过程钢渣中的FeO才能促使石灰熔化，以及炼钢热量不足，主要依靠反复造渣和吹氧以保证炼钢终点成分及温度，从而炼钢初期温度低、覆盖钢液的炉渣形成较慢，过程渣氧化性高的炼钢情况。
附图说明
图1表示本发明实施例1-3的枪位与吹氧量的关系图。
具体实施方式
在本发明中，所述氧枪可以是各种用于向钢水或铁水中喷射氧气的枪状物，既可以是目前本领域常规使用的氧枪，也可以是其它能够实现上述功能的氧枪。为便于说明，以下以本领域常规使用的氧枪为例说明本发明。所述枪位是指氧枪的喷头的最低点与吹氧前转炉内钢水液面的距离；所述开吹枪位是指开始向转炉中吹入氧气时氧枪的喷头的最低点与吹氧前转炉内钢水液面的距离；所述吹炼枪位是指转炉正常吹炼时氧枪喷头距离熔池液面的距离；所述拉碳枪位是指转炉吹炼末期氧枪喷头距离熔池液面的距离。
本发明的氧气顶吹转炉炼钢的方法包括将钢原料加到转炉中，通过氧枪向转炉中吹氧气，并在吹氧过程中向转炉中分批加入辅料。所述钢原料包括半钢，通常所述半钢是指经过提钒后得到的半钢，但是也可以是对铁水进行预处理如脱硫、脱氧后得到的Si、Mn、C元素含量很低的处于铁水和钢水中间状态的钢原料。所述半钢可以为以半钢的总量为基准，含有3.2-4.4重量％的碳、0.001-0.02重量％的硅、0.02-0.07重量％的锰、0.06-0.08重量％的磷、0.02-0.035重量％的硫、0.01-0.06重量％的钛、0.02-0.06重量％的钒和95.4-96.65重量％的铁的半钢。
所述辅料的用量和吹入氧气的总量可以通过静态炼钢模型模拟计算出。通常情况下，所述辅料包括复合渣、石灰和高镁石灰，而且相对于每吨半钢，复合渣的用量为17-20千克，石灰的用量为30-34.5千克，高镁石灰的用量为30-34.5千克，吹入氧气的总量为43-53立方米。优选情况下，相对于每吨半钢，所述复合渣的用量为17.42-19.7千克，所述石灰的用量为30.3-34.09千克，所述高镁石灰的用量为30.3-34.09千克，吹入氧气的总量为45.5-51.3立方米。所述复合渣为以其总重量为基准SiO₂的含量为40-70重量％的复合造渣剂，所述复合渣例如可以为酸性复合渣，在所述酸性复合渣中SiO₂的含量通常为45-55重量％，通常使用的酸性复合渣例如可以为石英砂。所述石灰和高镁石灰主要用于脱去入炉半钢成分中的硫和磷。所述石灰主要含有CaO，且以所述石灰的总重量为基准，CaO的含量为85-90重量％。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30-40重量％，CaO的含量为48-55重量％。
在向转炉吹入氧气的过程中，氧气的流量可以采用本领域技术人员公知的参数，例如20000-30000标准立方米(Nm³)/小时。优选情况下，在吹氧的初期和中期，将氧气的流量控制为25000-30000标准立方米/小时；在以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为89-90％时，将氧气的流量控制为20000标准立方米/小时至小于25000标准立方米/小时。以所述优选的方式控制氧气的流量可以准确地控制炼钢终点成分和温度。
在本发明的炼钢方法中，所述氧枪的枪位可以在转炉内钢水液面的上方1.4-2.2米的范围内移动，具体地，将开吹枪位控制为1.95-2.05米，吹炼枪位控制为1.5-2.2米，拉碳枪位控制为1.7-1.75米；同时根据吹氧量分批加入辅料，具体地，以吹入氧气的总量为基准，在吹氧量为0.8-2％时，加入第一批辅料，所述第一批辅料包括石灰总量的57-63重量％的石灰、高镁石灰总量的58-65重量％的高镁石灰和复合渣总量的78-85重量％的复合渣。通过采用上述方式控制氧枪的枪位和根据吹氧量分批加入辅料可以有效地防止炼钢过程中的喷溅和返干现象，并且能够快速冶炼出合格的钢水，从而有效地提高炼钢效率。在优选情况下，在吹氧过程中向转炉中加入辅料的批数为3-9，且以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为28-32％时，加入第二批辅料，所述第二批辅料包括石灰总量的8-30重量％的石灰、高镁石灰总量的8-30重量％的高镁石灰和复合渣总量的0-15重量％的复合渣；吹氧量为44-55％时，加入第三批辅料，所述第三批辅料包括石灰总量的8-30重量％的石灰、高镁石灰总量的8-30重量％的高镁石灰和复合渣总量的0-22重量％的复合渣。进一步优选情况下，将所述氧枪的枪位与吹氧量的关系控制为：以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为0-5％时，枪位为1.95-2.05米；吹氧量为大于5％至28％时，枪位为1.5-1.55米；吹氧量为大于28％至35％时，枪位为2.15-2.2米；吹氧量为大于35％至40％时，枪位为1.95-2.05米；吹氧量为大于40％至50％时，枪位为1.75-1.85米；吹氧量为大于50％至65％时，枪位为1.65-1.75米；吹氧量为大于65％至70％时，枪位为1.55-1.65米；吹氧量为大于70％至80％时，枪位为1.85-1.95米，吹氧量为大于80％至90％时，枪位为1.65-1.75米；吹氧量为大于90％至100％时，枪位为1.5-1.55米。另外，优选将所述辅料加入的批数控制为6，此时所述辅料的加入过程与吹氧量的关系控制为：以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为0.9-1.1％时加入第一批辅料，第一批辅料包括石灰总量的57-63重量％的石灰、高镁石灰总量的58-65重量％的高镁石灰和复合渣总量的78-85重量％的复合渣；吹氧量为28-32％时加入第二批辅料，第二批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰；吹氧量为44-48％时加入第三批辅料，第三批辅料包括复合渣总量的15-22重量％的复合渣；吹氧量为50-55％时加入第四批辅料，第四批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰；吹氧量为60-64％时加入第五批辅料，第五批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰；吹氧量为70-73％时加入第六批辅料，第六批辅料包括石灰总量的8-12重量％的石灰和高镁石灰总量的8-12重量％的高镁石灰。最优选情况下，可以同时将所述氧枪的枪位和所述辅料的加入过程与吹氧量的关系均按照上述参数控制。符合上述优选情况的炼钢方法能够加速炉渣的生成，从而缩短炼钢时间。
在本发明中，每一批辅料中的多种原料可以分别加入也可以均匀混合之后加入，可以连续式加入也可以间歇式加入。
为了充分利用废钢，从而使废钢得到回收利用并节约成本，在本发明的炼钢方法中，加入转炉中的所述钢原料还可以含有废钢，相对于100重量份的所述半钢，所述废钢为2.5-6.5重量份。所述废钢是指一些报废的钢铁料，废钢的主要组成为：C：0.03-0.75重量％，Si：0.02-0.50重量％，Mn：0.03-0.75重量％，P：0.003-0.035重量％，S：0.003-0.035重量％，Fe：98.15-99.91重量％。采用废钢代替部分半钢是在铁水供应不足或废钢资源过剩时，钢厂广泛采用的技术措施。
在本发明的炼钢方法中，当所述半钢中碳的含量基于所述半钢的总重量为3.3-3.7重量％，且对应于每吨所述半钢，所述废钢的加入量大于50千克时，所述原料还含有提温剂。所述提温剂通常选用含碳物质，例如类石墨和/或增碳剂，所述类石墨和增碳剂可以为本领域常规使用的各种类石墨和增碳剂，通常所述类石墨和增碳剂的含碳量为85％以上。所述提温剂的用量为相对于每吨钢原料增温1℃为0.05-0.5千克。所述提温剂在吹氧量为1-3％时加入，具体的加入量根据炼钢炉中钢原料所需提升的温度和钢原料的量而定。例如，当炼钢炉中含有100吨钢原料，且需要使每吨钢原料提升10℃时，则提温剂的用量为100×10×(0.05-0.5)＝50-500千克。下述冷却剂的用量的计算与此相似。
在本发明的半钢炼钢方法中，当所述半钢中碳的含量基于所述半钢的总重量为4.2重量％以上，且对应于每吨所述半钢，所述废钢的加入量为46千克以下时，所述原料还含有冷却剂。由于当钢所述半钢中碳的含量基于所述半钢的总重量为4.2重量％以上，且对应于每吨所述半钢，所述废钢的加入量为46千克以下时，炼钢体系中存在热量富余的情况，因此优选提供能够防止钢液温度过高并能够降低钢液温度的冷却剂，所述冷却剂例如可以为污泥球，所述污泥球为本领域常规使用的污泥球。所述冷却剂的用量为相对于每吨钢原料降温1℃为0.05-0.5千克。所述冷却剂在吹氧量为77-79％时加入，具体的加入量根据炼钢炉中原料的温度而定。
根据本发明提供的方法，所述吹氧的过程和加入辅料的过程可以借助计算机来实现自动控制。
以下结合实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中，石灰中CaO的含量为88重量％；高镁石灰中MgO的含量为30重量％，CaO的含量为52重量％；酸性复合渣为石英砂，其中SiO₂的含量为55重量％。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的氧气顶吹转炉炼钢的方法。
将132吨提钒后的半钢加入转炉中进行冶炼，其中半钢的成分和入炉温度如下表1所示，然后向其中吹入氧气并加入辅料，加入的辅料(石灰、高镁石灰和酸性复合渣)的总重量以及吹入氧气的总量如表2所示，辅料的加入与加入辅料时所对应的吹氧量的关系如下：以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为1％时，加入石灰总量的60重量％的石灰、高镁石灰总量的60重量％的高镁石灰和酸性复合渣总量的80重量％的酸性复合渣；吹氧量为30％时，加入石灰总量的10重量％的石灰和高镁石灰总量的10重量％的高镁石灰；吹氧量为46％时，加入酸性复合渣总量的20重量％的酸性复合渣；吹氧量为51％时加入石灰总量的10重量％的石灰；吹氧量为54％时，加入高镁石灰总量的10重量％的高镁石灰；吹氧量为61％时加入石灰总量的10重量％的石灰和高镁石灰总量的10重量％的高镁石灰；吹氧量为71％时，加入石灰总量的10重量％的石灰和高镁石灰总量的10％总量的高镁石灰。氧枪的枪位如图1所示(以吹入氧气的总量为基准，吹氧量为0-5％时，枪位为2.0米；吹氧量为大于5％至28％时，枪位为1.5米；吹氧量为大于28％至35％时，枪位为2.2米；吹氧量为大于35％至40％时，枪位为2.0；吹氧量为大于40％至50％时，枪位为1.8米；吹氧量为大于50％至65％时，枪位为1.7米；吹氧量为大于65％至70％时，枪位为1.6米；吹氧量为大于70％至80％时，枪位为1.9米；吹氧量为大于80％至90％时，吹氧量为1.7米；吹氧量为大于90％至100％时，枪位为1.5米)。从开始吹氧至吹氧量为吹入氧气总量的90％，氧气的流量为30000标准立方米/小时；吹氧量为90％以后，氧气的流量为20000标准立方米/小时。从而得到钢水并进行出钢，其中，出钢钢水的成分和出钢温度如表3所示，出钢的重量为126吨，炼制的钢为34Mn2V钢种的钢。
表1