[发明专利]一种使用脱磷剂的转炉冶炼工艺

说明书

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，特别是提供了一种使用脱磷剂的转炉冶炼工艺。适用于转炉冶炼中、高碳钢。

背景技术

对绝大多数的钢种来说，磷是有害元素。因为钢中的磷能显著降低钢的韧性，尤其是回火韧性和冲击韧性。低温条件下，韧性的变坏尤为显著，导致钢的“冷脆”，且随钢中碳、氮、氧含量的增加，磷的这种有害作用增强。磷在钢水凝固过程中的偏析比较严重，容易使钢的局部组织异常，造成机械性能不均匀，对焊接性能也有不利影响。因此钢中的磷要尽可能多的去除掉，它是炼钢过程中的重要环节之一。

生产优质低磷钢，最好是选用低磷铁水冶炼。但是受到原料资源条件的限制，选用优质低磷原料冶炼生铁，使生铁水磷含量<0.070％不是全部能达到要求，优质原料的资源有限，而且成本较高，大多数钢厂使用的原料冶炼出的铁水磷含量为0.10-0.15％。

采用铁水预处理脱磷技术，将中、高磷铁水中的磷在入炉之前脱除，也可以使钢中碳、磷达到出钢要求，也是可以用来冶炼低磷，中、高碳钢的有效方法。但是必须有专用的设备，且脱磷时间较长，受扒渣等一系列条件限制，应用效果不太理想。

对于顶底复吹转炉冶炼低磷中碳钢或高碳钢，按目前常用工艺路线，采用高拉碳出钢方式，从冶金热力学角度分析，脱磷需要钢—渣间具备很强的氧势，而转炉在中、高碳出钢时，由于碳氧平衡热力学规律的制约，钢水和炉渣的氧化性相对比较低，脱磷效果较差，很难达到生产低磷钢的氧化性要求，比如当终点[C]>0.3％时，终点[P]会大于0.040％。目前，国内许多钢厂在转炉内冶炼中、高碳钢工艺时，普遍采用增碳法来确保磷的控制，即低终点碳，高氧化性渣操作，这样钢水中含氧较高，钢质恶化，金属收得率降低，同时需要在出钢时加入大量的增碳剂，因此会造成成品碳成分不均匀，合金收得率低且不稳定，这不仅延长了冶炼时间，也使炼钢成本提高，钢水质量变差。

工业上铁水脱磷常采用氧化脱磷的方法，普遍采用的是石灰基渣系固定剂。主要为石灰，其主要成分为CaO，石灰渣系来源广，并且与磷的氧化物也有较很强的结合能力，所以在实际钢铁工业中应用广泛。因熔点高氧化脱磷时CaO本身只作固定剂，所以需要有助熔剂配合使用。常用的助熔剂主要有萤石、氯化钙等，作用主要是为了提高炉渣的熔化速度，降低炉渣的粘度，降低炉渣的熔化温度可改善反应的动力学条件，使脱磷剂快速成渣。因此为了获得较好的冶炼效果，必须使用含较高活性氧化钙的石灰，钢铁企业必须加大成本投入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用脱磷剂的转炉冶炼工艺，使用含少量CaCl₂的CaO基脱磷剂进行前期脱磷，后期脱碳的转炉冶炼低磷，中、高碳钢的工艺。实现了高效、原料成本低、热利用率高，且使用脱磷剂在同一转炉内进行脱硅、脱磷、脱碳处理。

本发明所采用的技术方案为：在同一座顶底复吹转炉中，利用前期低温和高氧化铁等良好的热力学和复吹动力学条件，兑入铁水和废钢，下枪吹氧并使用含CaC1₂的CaO基脱磷剂进行前期脱硅、脱磷，倒炉倒掉前期脱硅、脱磷渣重量的50-70％，起炉继续吹氧，加料并重新造渣，进行后期脱碳处理。脱碳渣留渣利用，可作为下炉的脱磷用渣。该冶炼工艺利用CaCl₂与CaO二元系的低共熔点性质，将其添加到CaO基脱磷剂中，加快了CaO的熔化速度，提高了石灰的利用率，同时脱碳渣的留渣操作，即充分利用了渣所带来的物理热，又为前期脱磷提供了高氧化铁，加速脱磷反应。

前期脱硅、脱磷：

(1)在顶底复吹转炉中兑入冶炼原料铁水和废钢，铁水为91-96％，废钢加入量为4-9％，其中，铁水中含：[C]：4.0-4.8％，[Si]：0.1-0.3％，[P]：0.1-0.15％；均为重量百分比；。

(2)下枪吹炼，顶吹氧强度为2.6-2.8Nm³/h·t，底吹强度为0.018-0.02Nm³/h·t，底吹气为氮气或氩气。

(3)同时加入脱硅、脱磷剂。石灰：15-25kg/t，轻烧：5-10kg/t，球团：2-5kg/t，萤石：0-2kg/t，含CaCl₂碱渣：3-9kg/t，前期渣碱度R：1.8-2.2。

(4)前期供氧时间为270-300s，倒炉温度为1300-1340℃，利用前期冶炼低温的有利条件进行脱磷。