一种转炉冶炼的方法

摘要

本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉冶炼的方法，所述方法包括：所述方法包括：将铁水进行转炉冶炼，并在惰性气体和二氧化碳的气氛下对所述铁水进行底吹；其中，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足第一二次函数关系；所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足第二二次函数关系，每吨钢水随冶炼进度变换底吹混合气体中不同气体的流量，底吹的中期控制二氧化碳流量量较高，有利于保证较高的T.Fe，利于化渣脱磷，提高脱磷效率；底吹后期，降低底吹气体的氧化性，其中T.Fe用来降低炉渣中的铁含量(T.Fe)和钢液终点氧化性。

权利要求

1.一种转炉冶炼的方法，其特征在于，所述方法包括：将铁水进行转炉冶炼，并在惰性气体和二氧化碳的气氛下对所述铁水进行底吹；

其中，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足第一二次函数关系；

所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足第二二次函数关系；

所述第一二次函数的表达式如下：Q惰=a1t²+b1t+c1，式中，Q惰为所述惰性气体的流量，t为所述底吹时间，a1、b1和c1分别为第一系数；

所述第一系数中，

a1=15.6～17.6，b1=‑226.5～‑206.5,c1=747.7～847.7；

所述第二二次函数的表达式如下：QCO2=a2t²+b2t+c2，式中，QCO2为所述二氧化碳的流量，t为所述底吹时间，a2、b2和c2分别为第二系数；

所述第二系数中，

a2=‑12.9～‑10.9，b2=157.5～177.5,c2=272.1～372.1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a1的范围为16～17；所述b1的范围为‑

210～‑220；所述c1的范围为780～820。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a2的范围为‑12.5～‑11；所述b2的范围为160～175；所述c2的范围为280～360。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底吹的气体总强度为0.045～3

0.167Nm/min/t。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转炉冶炼采用半钢冶炼的工艺。

6.一种如权利要求1‑5任意一项所述方法的应用，其特征在于，所述应用包括将所述方法用于150t‑300t转炉中。

说明书

一种转炉冶炼的方法

技术领域

[0001] 本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉冶炼的方法。

背景技术

[0002] 在顶底复吹转炉中，熔池搅拌的动力来源有三个方面：顶枪吹入氧气、底枪吹入气体和碳氧反应产生气泡搅拌。其中，顶吹和底吹的搅拌可以根据冶炼要求灵活调节，而底吹对熔池的搅拌作用远高于顶吹，是转炉冶炼过程钢液动能的主要来源。

[0003] 国内转炉底吹强度一般在0.03～0.05Nm3/min/t之间，底吹气体往往采用氩气，氩气作为气源，不参与化学反应，只实现动力学搅拌效果。伴随着转炉吹炼进行，熔池钢液的碳元素和炉渣FeO不断发生反应，炉渣T.Fe含量逐渐降低，造成炉渣“返干”，石灰熔化速度和熔化率降低，转炉顶渣粘度迅速增加，钢渣反应动力学条件恶化，脱磷效率下降，所以为了解决化渣和脱磷问题，转炉前中期往往采用高枪位操作来提高炉渣T.Fe含量，然而到转炉吹炼后期，又希望降低炉渣FeO含量，降低炉渣铁含量(T.Fe)，只能依靠降低氧枪枪位，而此举的搅拌效果极其有限，难以满足降低FeO含量的要求。

[0004] 为了解决上述两大显著问题，国内学者进行了大量关于底吹的研究，主要针对底吹枪的位置分布设计。然而对于现有转炉而言，更改底吹转布局及形状等施工难度大，影响正常生产。

发明内容

[0005] 本申请提供了一种转炉冶炼的方法，以解决同时降低钢水磷含量和降低炉渣中铁含量的技术问题。

[0006] 第一方面，本申请提供了一种转炉冶炼的方法，所述方法包括：

[0007] 将铁水进行转炉冶炼，并在惰性气体和二氧化碳的气氛下对所述铁水进行底吹；

[0008] 其中，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足第一二次函数关系；

[0009] 所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足第二二次函数关系。

[0010] 可选的，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足如下关系：

[0011] Q惰＝a1t2+b1t+c1，

[0012] 式中，Q惰为所述惰性气体的流量，t为所述底吹时间，a1、b1和c1分别为第一系数。

[0013] 可选的，所述第一系数中，

[0014] a1＝15.6～17.6，

[0015] b1＝‑226.5～‑206.5，

[0016] c1＝747.7～847.7。

[0017] 可选的，所述a1的范围为16～17；所述b1的范围为‑210～‑220；所述c1的范围为780～820。

[0018] 可选的，所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足如下关系：

[0019] QCO2＝a2t2+b2t+c2，

[0020] 式中，QCO2为所述二氧化碳的流量，t为所述底吹时间，a2、b2和c2分别为第二系数。

[0021] 可选的，所述第二系数中，

[0022] a2＝‑12.9～‑10.9，

[0023] b2＝157.5～177.5，

[0024] c2＝272.1～372.1。

[0025] 可选的，所述a2的范围为‑12.5～‑11；所述b2的范围为160～175；所述c2的范围为280～360。

[0026] 可选的，所述底吹的气体总强度为0.045～0.167Nm3/min/t。

[0027] 可选的，所述转炉冶炼采用半钢冶炼的工艺。

[0028] 第二方面，本申请提供了第一方面所述的方法的应用，所述应用包括将所述方法用于150t‑300t转炉中。

[0029] 本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

[0030] 本申请实施例提供的该方法，将铁水进行转炉冶炼，并在惰性气体和二氧化碳的气氛下对所述铁水进行底吹；其中，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足第一二次函数关系；

[0031] 所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足第二二次函数关系，可以同时达到脱磷和降低炉渣T.Fe的目的，底吹气体中，加入CO2可以保证较高的T.Fe有利于化渣脱磷，可有效缓解转炉底吹中期的炉渣返干情况，提高脱磷效率；也可以降低底吹气体的氧化性，其中T.Fe用来降低炉渣中的铁含量(T.Fe)和钢液终点氧化性。

附图说明

[0032] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0034] 图1为本申请实施例提供的惰性气体和二氧化碳气体流量随时间变化的曲线图。

具体实施方式

[0035] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0036] 本申请提供了一种转炉冶炼的方法，所述方法包括：

[0037] 将铁水进行转炉冶炼，并在惰性气体和二氧化碳的气氛下对所述铁水进行底吹；

[0038] 其中，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足第一二次函数关系；

[0039] 所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足第二二次函数关系。

[0040] 本申请实施例中，所述惰性气体包括氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)中任意一种。优选为氩气。

[0041] 作为一种可选的实施方式，如图1所示，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足如下关系：

[0042] Q惰＝a1t2+b1t+c1，

[0043] 式中，Q惰为所述惰性气体的流量，t为所述底吹时间，a1、b1和c1分别为第一系数。

[0044] 作为一种可选的实施方式，所述第一系数中，

[0045] a1＝15.6～17.6，

[0046] b1＝‑226.5～‑206.5，

[0047] c1＝747.7～847.7。

[0048] 作为一种可选的实施方式，所述惰性气体的流量与所述底吹时间满足如下关系：

[0049] Q惰＝16.5t2‑215t+800，

[0050] 式中，Q惰为所述惰性气体的流量，t为所述底吹时间。

[0051] 本申请实施例中，所述a1的范围为16～17；所述b1的范围为‑210～‑220；所述c1的范围为780～820，是本申请的优选方案，与相应的二氧化碳流量搭配，可以使脱磷率在85.5～87.8％之间，炉渣中T.Fe在19.6～22.7％之间。

[0052] 作为一种可选的实施方式，如图1所示，所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足如下关系：

[0053] QCO2＝a2t2+b2t+c2，

[0054] 式中，QCO2为所述二氧化碳的流量，t为所述底吹时间，a2、b2和c2分别为第二系数。

[0055] 作为一种可选的实施方式，所述第二系数中，

[0056] a2＝‑12.9～‑10.9，

[0057] b2＝157.5～177.5，

[0058] c2＝272.1～372.1。

[0059] 本申请实施例中，a1、b1、c1及a2、b2、c2两组系数分别通过经过长期数次实验回归得到，控制其参数范围，具有依据转炉吹炼不同阶段的反应特点，调整炉渣氧化性、控制脱P热力学、动力学条件。

[0060] 作为一种可选的实施方式，所述二氧化碳的流量与所述底吹时间满足如下关系：

[0061] QCO2＝‑11.5t2+170t+320，

[0062] 式中，QCO2为所述二氧化碳的流量，t为所述底吹时间。

[0063] 本申请实施例中，所述a2的范围为‑12.5～‑11；所述b2的范围为160～175；所述c2的范围为280～360，是本申请的优选方案，与相应的二氧化碳流量搭配，可以使脱磷率在85.5～87.8％之间，炉渣中T.Fe在19.6～22.7％之间。

[0064] 本申请实施例中，转炉底吹的中期控制，提高底吹气体中CO2的混合比例，保证较高的T.Fe有利于化渣脱磷，可有效缓解转炉底吹中期的炉渣返干情况，提高脱磷效率，转炉底吹后期，降低底吹气体中CO2的混合比例，提高惰性气体Ar的比例，降低底吹气体的氧化性，其中T.Fe用来降低炉渣中的铁含量(T.Fe)和钢液终点氧化性。

[0065] 本申请实施例中，在转炉中冶炼中，可以采用采用留渣的冶炼模式，留渣量为70～100％。利用炉渣中的活性氧化钙和较高的T.Fe进行脱磷。其中较高的T.Fe有利于效缓解转炉底吹中期的炉渣返干情况，提高脱磷效率。

[0066] 本申请实施例中，转炉终点钢液中的氧含量和炉渣FeO含量会直接影响冶炼全过程钢液中的氧含量，钢液和炉渣中的高氧含量会直接影响钢水的洁净度，从而影响最终产品质量，也增大了炉渣T.Fe，故转炉底吹采用惰性气体和二氧化碳的混合气体进行底吹。

[0067] 本申请实施例中的方法适用于容量为150～300吨的钢水。

[0068] 本申请实施例中，在转炉冶炼过程利用氧化性气体CO2和惰性气体Ar进行动态混合，转炉吹炼过程根据冶金特征需要动态调整CO2和Ar的混合比例，在转炉吹炼的返干时期，提高底吹气体中CO2的混合比例，利用CO2与铁水中Fe元素反应，生成FeO进入炉渣，显著改善炉渣返干现象，并且可以提高熔池搅拌能，在转炉末期降低底吹气体中CO2的混合比例，提高惰性气体Ar的比例，降低底吹气体的氧化性，从而实现转炉高效脱磷及降低炉渣T.Fe的技术目标。

[0069] 本申请实施例中，在转炉吹炼的前期，底吹气源选用Ar气为主，辅以少量CO2，开始转炉前期的脱Si、Mn等反应。

[0070] 本申请实施例中，在转炉吹炼的中期，炉渣中FeO含量基本达到10％水平，开始返干，炉渣流动性显著下降，将底吹气体中CO2比例提高，在该阶段，转炉内CO2主要参与的化学反应为：CO2+[Fe]→FeO(s)+CO，在顶吹氧气条件下，还同时发生：O2+2[C]→2CO、CO2++[C]→2CO，即底吹CO2不仅会促进生成FeO，提高炉渣流动性，一个单位数量的CO2与钢水反应还会生成两个单位数量的CO，气体搅拌效果加倍。该阶段为高效脱磷提供了良好的动力学条件。

[0071] 在转炉吹炼的后期进入脱碳阶段，将气源转变为Ar气为主，经过Ar气搅拌，炉渣中过饱和FeO会发生如下反应：FeO→[Fe]+[O]，可实现降低炉渣T.Fe的目标。本申请实施例中，实现转炉高效脱磷及降低炉渣T.Fe的原因是冶炼中期CO2吹入促进炉渣中FeO成，FeO生成，炉渣流动性提高，脱P的动力学条件显著提高；而在冶炼后期，脱P任务已基本完成，气源采用惰性气体，炉渣中过饱和FeO被还原，降低铁损。

[0072] 作为一种可选的实施方式，所述底吹的气体总强度为0.045～0.167Nm3/min/t。

[0073] 本申请实施例中，控制混合气体流量强度的原因是保证底吹流量，促进吹炼过程良好的动力学条件，具有保证转炉吹炼高效完成的有益效果。

[0074] 以下的实例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。

[0075] 实例1～3

[0076] 案例1～3应用于210t顶底复吹转炉，底吹气体控制相关参数及实施效果如表1所示。

[0077] 表1转炉底吹气体控制相关参数。

[0078]

[0079] 对比例1～3

[0080] 对比例1～3同样应用于210t顶底复吹转炉，底吹气体控制相关参数及实施效果如表2所示。

[0081] 表2转炉底吹气体控制相关参数。

[0082]

[0083] 由表1、表2可知，实施例组中可以可有效缓解吹炼中期的炉渣返干情况，提高脱磷效率，在吹炼14.9～15.9min时，脱磷率在88.5～91.3％之间，炉渣中T.Fe在16.9～18.8％；而对比例组中，在吹炼14.9～15.2min时，脱磷率在85.5～87.8％之间，炉渣中T.Fe在19.6～22.7％之间；在转炉冶炼周期可缩短1～4min，炉渣T.Fe降低0.5～4.5％，周期缩短1～
4min，对转炉冶炼或钢水具有提高脱P率，提高生产效率的有益效果，炉渣T.Fe降低0.5～
4.5％，对转炉冶炼或钢水具有降低铁损的有益效果。

[0084] 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。而且，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0085] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。