[發明專利]一種減少渣量和爐渣成分在線改質的煉鋼方法

有效

• 申請號: 201910851443.4
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN112458237B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 劉瀏;佟溥翹;胡硯斌;賈志立
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃冶金技術研究院有限公司
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068;C21C7/076
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種適用于鐵水“三脫”預處理與轉爐脫碳雙聯工藝采用的煉鋼工藝方法。其特征是采用鐵水“三脫”預處理工藝，提高鋼渣反應效率，實現爐渣階梯循環利用和在線爐渣改質，大幅減少煉鋼渣量和徹底消除排出渣中的自由氧化鈣(CaO_f)含量。將脫碳爐和三脫爐脫硫期所形成的高堿度終渣按與石灰2:1的置換比代替石灰全部在脫硅期加入，[Si]氧化生成大量SiO₂與加入的高堿度終渣混合、熔化，實現在線改質。將高堿度富含CaO_f的爐渣轉變為低堿度(R≤1.8)，完全消除CaO_f的泡沫渣，連續排出爐外。和傳統煉鋼造渣工藝相比，可降低石灰消耗50～60％；降低其它造渣輔料(如白云石、礦石或氧化鐵皮等)消耗30～40％；排出的煉鋼廢渣量從100～120kg/t降低到40kg/t；徹底解決了煉鋼渣因CaO_f≥2.0％所造成的粉化問題。

技術領域

本發明屬于轉爐煉鋼領域，特別是提供一種適用于鐵水“三脫”預處理與轉爐脫碳“雙聯”工藝采用的煉鋼方法。通過提高渣鋼反應效率、爐渣階梯循環利用和在線爐渣改質，大幅減少煉鋼爐渣量和完全消除排出渣中的自由氧化鈣(CaO_f)含量。

技術背景

煉鋼的本質是一個氧化提純過程，即通過吹氧和造渣，使鐵水中碳、磷、硅、錳、鉻、鈦、釩等雜質發生氧化反應，反應生成物(除C以外)進入爐渣，達到鋼水提純的目的。這種傳統的煉鋼方法存在以下技術問題：

(1)鋼渣反應效率低，渣量大。以脫磷為例，脫磷效果和渣量決定于渣鋼間磷的分配比(L_P＝(％P)/[％P])：當L_P＝100和200時，對相同磷含量的鐵水達到相同的終點[P]要求，前者的渣量比后者大1倍。同樣，還原條件下脫硫，渣鋼間硫分配比(L_S＝(％S)/[％S])為1000；氧化條件下脫硫，L_S僅為4～6，意味著在相同脫硫效果的前提下，氧化脫硫的渣量約比還原脫硫高160～200倍。

(2)倒渣不方便，無法實現爐渣階梯利用。煉鋼渣量決定于化學反應的容量因子和強度因子，即渣量＝容量因子×強度因子。通常，鐵水硅含量是磷、硫含量的10～20倍，硅為容量因子；但脫磷、脫硫要求高堿度(R≥3.5)是脫硅渣堿度要求的2.5倍，為強度因子。所以，常規轉爐煉鋼為最大的容量因子與最高的強度因子的乘積，造成渣量很大，為100～120kg/t鋼。日本開發的MURC工藝將煉鋼過程分為脫硅、磷期和脫碳期兩個階段，中間倒渣，如圖1所示^[1]。脫碳期渣全部留在爐內供下一爐冶煉使用，比傳統煉鋼工藝可減少渣量20～30％。但仍存在反應效率不高(L_P提高不明顯)，中間倒渣延長5min吹煉時間，降低了轉爐生產效率等問題。

(3)轉爐排出的終渣難以應用。為保證脫磷、脫硫效果，通常堿度R≥3.5，爐渣巖相結構以C₃S為主。C₃S不穩定，低溫下轉變為CaO·SiO₂或2CaO·SiO₂和自由氧化鈣CaO_f，造成廢棄轉爐渣中存在大量CaO_f，極易吸潮，與水反應CaO_f+H₂O＝Ca(HO)₂，體積膨脹，造成粉化，限制了轉爐渣的應用前景和使用價值。為解決這一問題，國內多采用“悶渣工藝”處理鋼渣，效果較好。但對脫除CaO_f的效果不佳(處理后CaO_f為2.63～3.27％)^[2]；日本開發出“蒸壓工藝”，采用密閉容器提高蒸汽壓力，進一步降低CaO_f，但渣處理成本高，生產效率低。德國曾試驗在電爐出鋼后向爐內熔渣噴吹SiO₂粉末，將高堿度渣在線改質為低堿度渣，如圖2所示，但未實現工業化生產^[3]。