一种转炉炼钢方法

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉炼钢方法。

背景技术

转炉炼钢是指将铁水、废钢和铁合金这些金属原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。在目前的生产背景下，铁水的价格一般高于废钢的价格，因此提高废钢的加入量，也就是提高废钢比可以减少铁水的用量，因而有助于降低转炉的生产成本；同时还可以减少石灰的用量和渣量，有利于减少吹炼过程中的喷溅，提高冶金收得率；还可以减少吹炼时间，减小氧气消耗，增加产量。

目前，转炉冶炼废钢比一般在15％以下，为了提高废钢比，国内钢铁企业突破传统束缚，开创了全流程多元化加入废钢的模式，包括铁包、废钢斗和LF炉等环节，建立全流程废钢管理与加工配送体系，实现废钢预热，达到了提高废钢比的效果。

但是上述的工艺均存在一定程度的问题，比如铁包和LF炉废钢的加入量非常有限，废钢预热后再加入转炉内的过程中温降很大，能源利用效率低下，难以保证工艺持续进行。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种转炉炼钢方法，该转炉炼钢方法兼具废钢比高和热量利用率高的优点。

本发明提供了一种转炉炼钢方法，所述方法包括，

对上一炉的终渣按照留渣质量为总渣质量的30-70％进行留渣处理，获得温度为1200-1500℃的炉渣；

将炉渣、含硅补热剂、废钢和温度为1290-1310℃的铁水混合后，底吹搅拌并顶吹氧气进行第一冶炼，获得第一冶炼炉渣；

对所述第一冶炼炉渣按照排渣质量为总渣质量的10-30％进行排渣处理，获得排渣钢液；

向所述排渣钢液中加入第一含碳补热剂和废钢，底吹搅拌并顶吹氧气进行第二冶炼，完成转炉炼钢。

进一步地，所述铁水中Si的质量分数为0.3-0.32％。

进一步地，所述铁水的装入量为总装入量的60-70％。

进一步地，所述第一冶炼中，废钢的装入量为总装入量的16-22％。

进一步地，所述第一冶炼开始时，向钢液中加入第二含碳补热剂进行升温，所述第二含碳补热剂的加入质量为10-20kg/t钢，所述第二含碳补热剂中碳的质量分数为75-90％。

进一步地，所述第一冶炼时间为3-6min，所述第一冶炼中，底吹强度为0.08-0.12Nm

进一步地，所述第一冶炼中，顶吹氧气的体积为所述转炉炼钢所用总氧气体积的25-30％。

进一步地，所述第一含碳补热剂的加入质量为5-15kg/t钢。

进一步地，所述第二冶炼中，废钢的装入量为总装入量的12-18％。

进一步地，所述第二冶炼时间为8-12min，所述第二冶炼中，底吹流量为0.04-0.11Nm

进一步地，所述第二冶炼的前60-70％的时间，底吹强度为0.04-0.06Nm

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供了一种转炉炼钢方法，本发明通过留渣处理，提供热量；分两次加入废钢，避免了一次性加入大量废钢造成的废钢在转炉内出现大量粘结不利于废钢熔化的问题；通过分两次加入补热剂的处理，解决了一次性加入废钢会导致补热剂溶解难，不利于工艺顺行的问题；由于废钢未进行预热，因此不存在热量利用效率低的问题。本发明提供的转炉炼钢方法，废钢比为30-40％，废钢比大，终渣量为80-120kg/t钢，终点温度为1600-1660℃，终点碳为0.03-0.08％，终点P为0.0080-0.0120％，具有良好的脱磷效果，且终渣量低，并且方法简单，易于实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种转炉炼钢工艺图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供了一种转炉炼钢方法，结合图1，所述方法包括，

S1，对上一炉的终渣按照留渣质量为总渣质量的30-70％进行留渣处理，获得温度为1200-1500℃的炉渣；

对上一炉的冶炼钢液进行留渣处理，留渣中的热量可以用于下一炉的冶炼，而加入废钢会导致铁水产生温降，因此留渣处理可以提高废钢的加入质量，从而提高废钢比；另一方面留渣处理可以减少冷料石灰、白云石等造渣材料的加入质量，保证转炉内温度的富余，提高热量的利用率；再一方面，采取留渣处理可以保证转炉前期的化渣效果，在大废钢比的条件下，有助于提高脱磷效果。步骤S1中的总渣质量是指上一炉的终渣质量。

留渣质量过大，炉渣升温需要热量，不能实现大废钢比的效果；

留渣质量过小，不能实现降低渣量的效果。

S2，将炉渣、含硅补热剂、废钢和温度为1290-1310℃的铁水混合后，底吹搅拌并顶吹氧气进行第一冶炼，获得第一冶炼炉渣；

将废钢分成2个步骤加入，该步骤添加废钢是为了保证工艺顺行；添加含硅补热剂，目标是实现转炉前期快速升温，保证废钢的熔化效果，保证转炉良好的渗碳效果。含硅补热剂的加入质量以使目标装入量中Si质量分数为0.5-0.6％为准，如果含硅补热剂加入质量过多，会导致前期渣量过大，喷溅严重；如果含硅补热剂加入质量过少，不能保证废钢熔化。在本发明中，含硅补热剂可以是Si-Fe、含Si的边角料等，含Si量一般要求≥75％。控制铁水的温度，可以保证转炉内具有一定的热量，从而保证废钢的熔化效果。如果铁水的温度过低，废钢难以熔化。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述铁水中Si的质量分数为0.3-0.32％。

铁水中的Si在转炉冶炼过程中发生氧化，放出热量，提高钢液的温度，可以提供热源，熔化废钢；铁水中硅的质量分数过大，会造成渣量过大，易出现喷溅；铁水中硅的质量分数过小，热量不足。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述铁水的装入量为总装入量的60-70％。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一冶炼中，废钢的装入量为总装入量的16-22％。第一冶炼中废钢的装入量过多，会导致废钢难以熔化；废钢的装入量过少，难以提高废钢比。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一冶炼开始时，向钢液中加入第二含碳补热剂进行升温，所述第二含碳补热剂的加入质量为10-20kg/t钢，所述第二含碳补热剂中碳的质量分数为75-90％。

含碳补热剂中的碳与顶吹的氧发生化学反应，释放热量，实现转炉升温，熔化废钢。第二含碳补热剂的加入质量过少，热量不足；第二含碳补热剂的加入质量过多，为了命中终点碳，冶炼时间过长，影响生产效率。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一冶炼时间为3-6min，所述第一冶炼中，底吹流量为0.08-0.12Nm

第一冶炼过程的目标是实现转炉快速升温，控制底吹流量可以提供强烈的搅拌，实现废钢快速熔化；底吹流量过大，会增加成本，且提高效果不明显；底吹流量过小，不利于废钢快速熔化。第一冶炼期间采用较大的底吹流量，可以促进反应快速进行，实现转炉快速升温，使废钢可以快速熔化，从而提高废钢比；如果第一冶炼中的的底吹流量过小，反应缓慢，影响生产效率。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一冶炼中，顶吹氧气的体积为所述转炉炼钢所用总氧气体积的25-30％。

作为本发明实施例的一种实施方式，在第一冶炼中，加入石灰、轻烧白云石等，该加料量为总加料量的40-50％控制。

控制第一冶炼中的辅料的加料质量可以减少温降，提高熔池温度；辅料的加入质量过多，熔池温度低，不利于废钢熔化；辅料的加入质量过少，降低脱磷效果。

S3，对所述第一冶炼炉渣按照排渣质量为总渣质量的10-30％进行排渣处理，获得排渣钢液；

由于渣量过大，不利于后续的冶炼，因此通过排渣可以保证工艺顺行。排渣量过大，会延长排渣时间，影响生产效率；排渣量过小，不足以保证工艺顺行。

S4，向所述排渣钢液中加入第一含碳补热剂和废钢，底吹搅拌并顶吹氧气进行第二冶炼，完成转炉炼钢。

添加第一含碳补热剂一是为了补充热量，提高钢液的温度，从而有利于熔化第二冶炼中添加的废钢；二是提高钢水碳含量，在熔池温度提升后的条件下，有利于废钢加速熔化。本发明中，第一含碳补热剂可以是焦炭、石墨球等。

废钢采用两个步骤添加，避免了一次性加入大量废钢造成的废钢在转炉内出现大量粘结不利于废钢熔化的问题；对于一次直接加入碳质补热剂，一次吹炼到底，由于一次加入的料太多，这样会造成冶炼前期渣量大，从而产生转炉喷溅，使得吹炼过程不稳定；对于一次直接加入碳质补热剂，一次吹炼到底，碳质补热剂不易熔化，从而导致炉渣中的FeO含量降低，炉渣流动性差，影响吹炼过程的稳定性，难以提高废钢比，这种工艺下，废钢比最大只能达到30％；通过分两次加入补热剂的处理，解决了一次性加入废钢会导致补热剂溶解难，不利于工艺顺行的问题。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一含碳补热剂的加入质量为5-15kg/t钢。

第一含碳补热剂的加入质量过多，不易溶化，造成资源浪费；

第一含碳补热剂的加入质量过少，起不到补热的作用

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第二冶炼中，废钢的装入量为总装入量的12-18％。

第二冶炼中废钢的装入量过多，不能实现最佳的热量匹配，导致废钢不能熔化；

第二冶炼中废钢的装入量过少，不能起到提高废钢比的效果。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第二冶炼时间为8-12min，所述第二冶炼中，底吹强度为0.04-0.11Nm

作为本发明实施例的一种实施方式，所述第二冶炼的前60-70％的时间，底吹强度为0.04-0.06Nm

第二冶炼前期采用低流量底吹，目的是减少热量损失，后期增加底吹流量，目的是提高废钢熔化效果，保证转炉终点命中。

作为本发明实施例的一种实施方式，第二冶炼开始时，加石灰、轻烧白云石等料，加料量按照总加料量的50-60％控制。

另外，需要说明的是，本发明实施例中所说的废钢是指轻薄废钢或打包废钢，本发明实施例中的废钢长度在0.7m以内，单重在700kg以内。本发明中转炉的容量为80-300t。废钢装入量实际表示废钢的装入质量，总装入量是指转炉炼钢中加入的铁水、废钢以及合金的金属总质量，具体包括第一冶炼和第二冶炼过程中加入的金属总质量。

本发明通过留渣处理，提供热量，分两次加入废钢，避免了一次性加入大量废钢造成的废钢在转炉内出现大量粘结不利于废钢熔化的问题；通过分两次加入补热剂的处理，解决了一次性加入废钢会导致补热剂溶解难，不利于工艺顺行的问题。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种转炉炼钢方法进行详细说明。

实施例1提供了一种转炉炼钢方法，转炉容量为210t，总装入量为230t，具体如下：

1、对上一炉转炉冶炼后的终渣采取留渣操作，留渣量控制为终渣总质量的30％，然后采取溅渣护炉操作，溅渣结束不倒渣，留渣的温度为1200℃；

2、向步骤1溅渣护炉后的转炉内依次装入废钢、含硅补热剂、铁水和含碳补热剂，然后降枪顶吹氧气并底吹氮气进行冶炼3min，具体的，废钢的装入量为总装入量的16％，含Si补热剂按照目标总装入量中Si含量为0.5％控制；铁水装入量为总装入量的70％；其中铁水温度为1300℃，铁水中Si质量分数为0.31％，含C补热剂加入量为10kg/t钢，底吹强度为0.1Nm

3、当供氧比例达到35％时提枪，进行排渣操作，排渣量按照总渣量的10％进行；

4、排渣后向转炉中加入5kg/t钢的含C补热剂和废钢，废钢的装入量为总装入量的14％，然后二次降枪顶吹氧气并底吹氮气进行吹炼14min，加料量(石灰、轻烧白云石)按照总加料量的55％；前9Min底吹流量为0.05Nm

5、转炉出钢，冶炼结束。

实施例2提供了一种转炉炼钢方法，转炉容量为210t，总装入量为230t，具体如下：

1、对上一炉转炉冶炼后的终渣采取留渣操作，留渣量控制为终渣总质量的50％，然后采取溅渣护炉操作，溅渣结束不倒渣，留渣的温度为1400℃；

2、向步骤1溅渣护炉后的转炉内依次装入废钢、含硅补热剂、铁水和含碳补热剂，然后降枪顶吹氧气并底吹氮气进行冶炼5min，具体的，废钢的装入量为总装入量的20％，含Si补热剂按照目标总装入量中Si含量为0.5％控制；铁水装入量为总装入量的65％；其中铁水温度为1350℃，铁水中Si质量分数为0.35％，含C补热剂加入量为15kg/t钢，底吹强度为0.1Nm

3、当供氧比例达到30％时提枪，进行排渣操作，排渣量按照总渣量的20％进行；

4、排渣后向转炉中加入8kg/t钢的含C补热剂和废钢，废钢的装入量为总装入量的15％，然后二次降枪顶吹氧气并底吹氮气进行吹炼12min，加料量(石灰、轻烧白云石)按照总加料量的55％；前8Min底吹流量为0.05Nm

5、转炉出钢，冶炼结束。

实施例3提供了一种转炉炼钢方法，转炉容量为210t，总装入量为232t，具体如下：

1、对上一炉转炉冶炼后的终渣采取留渣操作，留渣量控制为终渣总质量的60％，然后采取溅渣护炉操作，溅渣结束不倒渣，留渣的温度为1500℃；

2、向步骤1溅渣护炉后的转炉内依次装入废钢、含硅补热剂、铁水和含碳补热剂，然后降枪顶吹氧气并底吹氮气进行冶炼6min，具体的，废钢的装入量为总装入量的22％，含Si补热剂按照目标总装入量中Si含量为0.6％控制；铁水装入量为总装入量的60％；其中铁水温度为1380℃，铁水中Si质量分数为0.45％，含C补热剂加入量为20kg/t钢，底吹强度为0.1Nm

3、当供氧比例达到30％时提枪，进行排渣操作，排渣量按照总渣量的30％进行；

4、排渣后向转炉中加入10kg/t钢的含C补热剂和废钢，废钢的装入量为总装入量的18％，然后二次降枪顶吹氧气并底吹氮气进行吹炼12min，加料量(石灰、轻烧白云石)按照总加料量的50％；前8Min底吹强度为0.05Nm

5、转炉出钢，冶炼结束。

对比例1提供了一种转炉炼钢方法，具体如下：

1、对上一炉转炉冶炼后的终渣采取留渣操作，留渣量控制为终渣总质量的30％，然后采取溅渣护炉操作，溅渣结束不倒渣，留渣的温度为1200℃；

2、向步骤1溅渣护炉后的转炉内依次装入废钢、含硅补热剂、铁水和含碳补热剂进行冶炼。

3、转炉出钢，冶炼结束。

表1

由表1中的数据可知，本发明实施例1-3提供的转炉炼钢方法，废钢比为35-40，废钢比大，终渣量为80-90kg/t钢，终点碳为0.041-0.045％，碳氧积为0.0015-0.0017。

对比例1提供的炼钢方法，废钢比为30，低于本发明实施例1-3，终渣量为95kg/t钢，终点碳为0.0024％，碳氧积为0.0024。对比例1提供的炼钢方法，废钢比低于本发明实施例1-3，且碳氧积高于本发明实施例1-3，表明对比例1转炉终点控制稳定性比本发明实施例1-3差。

对于一次直接加入碳质补热剂，一次吹炼到底，这样会造成冶炼前期渣量大，从而产生转炉喷溅，使得吹炼过程不稳定；对于一次直接加入碳质补热剂，一次吹炼到底，碳质补热剂不易熔化，从而导致炉渣中的FeO含量降低，炉渣流动性差，影响吹炼过程的稳定性，难以提高废钢比，这种工艺下，废钢比最大只能达到30％；本发明提供了一种转炉炼钢方法，本发明通过留渣处理，提供热量；分两次加入废钢，避免了一次性加入大量废钢造成的废钢在转炉内出现大量粘结不利于废钢熔化的问题；通过分两次加入补热剂的处理，解决了一次性加入废钢会导致补热剂溶解难，不利于工艺顺行的问题。本发明提供的转炉炼钢方法，废钢比为35-40，废钢比大，终渣量为80-90kg/t钢，终渣量低，终点碳为0.041-0.045％，碳氧积为0.0015-0.0017，生产过程稳定性好，且方法简单，易于实施。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。