[发明专利]一种转炉冶炼中、高磷铁水的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别是涉及一种转炉冶炼中、高磷铁水的方法，能够满足成品钢水磷含量的要求。

背景技术

为满足转炉低成本生产洁净钢的要求，人们对钢铁生产流程进行系统解析。有将复杂的炼钢过程划分为铁水脱硫预处理、转炉前期脱硅、脱磷、中间倒渣、少渣脱碳升温、控制吹炼终点命中率及出钢操作、溅渣护炉、留渣操作等若干工艺步骤的发展趋势，旨在保证钢水洁净度提高的前提下，进一步降低冶炼过程各种原料的消耗量，减少渣量，降低生产成本。

目前常规转炉炼钢在正常冶炼周期内的脱磷率可以接近90%，对于一般冶炼钢种，只要转炉出钢时钢水磷含量能控制在0.015%以下即可，这意味着炼钢转炉能接受的铁水（或含铁原料）的磷含量须低于0.15%。如果进入转炉的铁水（或含铁原料）的磷含量超过0.15%，则要求转炉冶炼过程必须具备进一步提高脱磷率的能力，否则，不能满足生产合格质量钢水的要求。如果通过相关技术集成，在满足现有转炉正常生产节奏稳定运行的前提下，能将转炉冶炼过程的脱磷率进一步大幅度提高（如脱磷率大于97%），意味着炼钢转炉可以接受中、高磷含量的铁水（或含铁原料）炼钢，高炉可以接受磷含量较高的低品质原料，从而降低全流程的生产成本。但目前绝大多数转炉暂不具备进一步大幅度提高脱磷率的能力。

根据上述思路，将现有转炉炼钢过程解析为前期脱硅、脱磷、中间倒渣、脱碳升温和控制吹炼终点命中率及出钢操作等若干工艺步骤，把各种有利于转炉前期脱硅、脱磷的技术集成应用在转炉炼钢过程中，使转炉炼钢过程具备进一步大幅度提高脱磷率的能力，能接受磷含量较高的铁水（或含铁原料）。对于转炉脱磷来说，要进一步大幅度提高转炉炼钢的脱磷率，转炉吹炼前期熔池温度和造渣过程的合理控制至关重要，也要具备特殊的动力学条件，保证炉渣与金属液之间最佳的脱磷化学势得到充分发挥。如果吹炼前期熔池温度或成渣过程的控制不合理或不稳定，转炉冶炼也不具备特殊的动力学条件，整个吹炼过程的脱磷率很难进一步大幅度提升。

转炉正常吹炼过程中，在废钢比和冷料（铁矿石、返矿等）基本不变的前提下，转炉控制熔池温度的方法多采用低氧压、小供氧流量并配合枪位调节的“软吹”操作，此操作原理是适当弱化氧气流股对熔池的冲击作用，抑制氧气直接氧化熔池中各种发热元素（铁、碳、硅、锰、磷等）的氧化放热过程。由于一般转炉采用的氧枪兼用炼钢和溅渣用，设计的流量较大，采用低压、小流量操作会造成氧枪实际操作参数偏离氧枪喷头正常设计值较多，可能对氧枪寿命有影响，同时，这种“软吹”操作会显著降低高速气体流股对液体熔池搅拌效果，弱化前期所需要的反应动力学条件。而前期脱硅、脱磷吹炼期，这个动力学条件又是脱磷反应充分发生的重要条件之一，这是目前转炉炼钢前期吹炼控制所面临的主要矛盾之一，即温度控制与熔池搅拌不协调，由此造成转炉吹炼前期最有利的脱磷时机内所能获得的脱磷率较低，也不稳定，因此，不能接受中、高磷铁水（或含铁原料含磷量0.2-1.6%）炼钢。本发明要针对这一矛盾提出解决思路。从已有的研究成果看，辽宁天和科技股份有限公司（专利：一种高磷铁水脱磷工艺）提出的高磷铁水的处理方法采用的手段较少，仅靠加入脱磷剂的方法很难达到预期的脱磷效果；对于转炉熔池控制的方法过于单一、脱磷效果不太理想，北京科技大学（专利：一种喷吹CO₂气体控制转炉炼钢熔池温度的方法，申请号：CN200910088822.9）；首钢总公司（专利：转炉頂吹氧枪混吹氧气与氮气的低磷钢冶炼方法，申请号：CN201310059482.3），而武汉钢铁集团（专利：用石灰石对转炉渣进行冷却的转炉吹炼脱磷，申请号：CN201110080049.9）提出转炉吹炼末期加入石灰石进行熔池温度控制的措施。以上措施过于单一，不能满足转炉在吹炼过程中大幅度提高脱磷率的要求，因此，转炉仍不能接受用中、高磷铁水进行炼钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉冶炼中、高磷铁水的方法，复吹转炉具有氧气和氮气在转炉頂部混合吹（氧、氮喷吹比例可调）、頂吹喷吹石灰粉（或石灰石等）、大气量底吹搅拌熔池、成渣路线的优化、留渣操作等功能。本发明将上述多种有利于炼钢脱磷的功能集成应用在复吹转炉上，来实现复吹转炉高效、经济的用中、高磷铁水炼钢。

本发明把转炉冶炼分为铁水脱硅、脱磷的预处理期和少渣冶炼脱碳期。铁水脱硅、脱磷的预处理期的目标是[C]=2.9～3.8%，T=1330～1400℃，脱磷率为70～95%；少渣冶炼脱碳期的目标是[C]=0.03～0.5%，T=1550～1720℃。