[发明专利]一种在氧气顶吹转炉中用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于转炉炼钢领域，涉及一种在氧气顶吹转炉中用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法。

背景技术

氧气顶吹转炉炼钢是一个强制供氧、迅速氧化去除铁水中杂质元素、靠元素氧化热加热钢水提高温度的过程，在炉内需要加入石灰造渣，以脱除铁水中的杂质元素磷。

石灰是由石灰石经煅烧而成的产品，生产中一般要把石灰石加热到1200℃以上，煅烧过程进行数小时，其间石灰石(碳酸钙)分解，逸出CO₂而成为石灰(氧化钙)。石灰烧成出炉后携带着大量的物理热，要降温到适合于运输的温度才能运往炼钢厂，而把石灰加入到氧气顶吹转炉内后它又要吸收大量的热再升高到反应温度，最终生成的渣子与钢水温度一致，约1600℃左右。由此可见，相对于在氧气顶吹转炉内还要重新加热升温，煅烧生成的石灰所具有的大量的物理热白白浪费了。

为什么在氧气顶吹转炉炼钢中只加入石灰而不加入石灰石，过去的炼钢文献中并没有记载，合乎逻辑的推测是，在碱性转炉炼钢方法发明之初和之后的近百年间，转炉炼钢采用空气供氧，转炉内热量不富裕，直接加入石灰石在炉内分解会吸收很多的热而难以升高炉温，影响正常的冶炼和浇注，所以都是预先把石灰石煅烧成石灰，然后再加入到转炉中。但是转炉炼钢采用纯氧吹炼以后，炉内反应所产生的热量对于把炉温升高到出钢温度已经富余，为此转炉中往往还要加入废钢和生铁熔化吸热，以消耗这部分热量，其加入量最多可达全部金属量的30％，而且当吹炼后期炉温过高时，还要往炉内加入石灰石或白云石吸热降温。因此可以认为，当初制约直接加入石灰石的炉内热量不足的问题已经不复存在，而从节能减排的角度考虑，在氧气顶吹转炉炼钢时可以直接加入石灰石造渣了。

发明内容

本发明的主要目的是在氧气顶吹转炉炼钢过程中直接加入石灰石，取消石灰煅烧工序或减小石灰生产规模，减少石灰煅烧设备运行和治理污染所需的费用，避免煅烧后石灰冷却造成的热量浪费。

一种在氧气顶吹转炉中加入石灰石代替石灰造渣炼钢的方法，其特征是在炼钢过程中造渣脱硅、脱磷时直接加入石灰石，而不加入或少加入石灰，把原来氧气顶吹转炉炼钢过程中碱性造渣剂的加入批数增加，减少每批料的加入数量；即原来加入石灰造渣，一般把石灰分为1-3次加入，当加入石灰石造渣时，要把石灰石分为4-8次加入，每次的加入量按照其中的CaO计算，为加入石灰时的1/2-1/3，以避免在氧气顶吹转炉吹炼初期炉内金属表面冷凝结壳；石灰石的加入总量按照其中的CaO计算，占该炉次石灰加入总量的30％至100％之间；另外在熔炼过程中应该减少其他冷铁源原料的加入。这是本发明与原来的氧气顶吹转炉加入石灰造渣炼钢方法的最大区别。

氧气顶吹转炉加入石灰石代替石灰造渣炼钢法有以下诸多的优点：

(1)从石灰石煅烧成石灰后再加入到氧气顶吹转炉里升温，经历了高温加热-冷却-再高温加热的过程，若将石灰石直接投入氧气顶吹转炉，边煅烧边参与成渣反应，可以避免煅烧后石灰冷却造成的热量浪费，只相当于经历了第一个高温加热过程，节省能源和减排CO₂；

(2)钢铁企业内因此可以取消石灰煅烧工序或减小石灰生产规模，减少石灰煅烧设备运行和减排污染所需的费用；

(3)石灰石煅烧成石灰需要数小时，而在氧气顶吹转炉内会在几分钟内完成，热利用率和生产效率提高，节约能源和成本；

(4)石灰生产过程有粉尘产生造成污染，若在氧气顶吹转炉内渣-钢强烈搅拌的氛围下煅烧，产生的石灰粉尘会被渣子和钢水吸附一部分并参与炉内反应，且没有石灰石煅烧炉使用燃料燃烧所产生的粉尘，减少污染；

(5)石灰石在氧气顶吹转炉内直接煅烧使用，无运输、堆置过程中的石灰吸潮、碳酸化、质量劣化之虞，减少了石灰保管费用。

(6)石灰石在煅烧时因受热不均匀容易导致石灰产品过烧，致使其与炉渣反应的活性降低，而在氧气顶吹转炉内煅烧，石灰石分解后立即参与成渣反应，无过烧之虞；

(7)石灰石在氧气顶吹转炉内煅烧产生的副产品CO₂可作为炼钢的一部分氧源，减少炼钢过程中纯氧的使用量；

(8)石灰石煅烧炉使用的燃料或多或少都含有硫，石灰容易吸收硫而成为含硫石灰，与此相比，石灰石在氧气顶吹转炉内煅烧生成的石灰不会沾染这些硫，因此成渣后渣中的硫含量低，对抑制炼钢过程铁水回硫有利；

(9)在氧气顶吹转炉内煅烧生成的石灰无过烧之虞、含硫量低，符合现在钢铁行业大规模生产所提倡的精料化原则。

综上所述，氧气顶吹转炉加入石灰石代替石灰造渣炼钢法将带来巨大的环境、经济和社会效益。