[发明专利]一种利用石灰石作为造渣料冶炼高硅铁水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶炼方法，具体地属于利用石灰石作为造渣料在转炉中冶炼硅质量分数≥0.8%的铁水的炼钢方法。

背景技术

转炉炼钢是当前钢铁冶金流程的核心环节之一，铁水作为转炉冶炼的主要原料，其温度、成分等指标对转炉冶炼的稳定性及炼成率（即终点温度、成分命中率）都有重要影响。当前，随着钢铁企业矿石原料来源的多样化，高炉冶炼所生产的铁水温度和成分波动范围随之增大、波动频次随之增高，特别是高硅(硅含量≥0.8%)的铁水条件，将给转炉过程控制及冶炼效果带来严重的不利影响。

铁水物理热是转炉冶炼过程中物理热的主要来源，铁水中的硅在转炉冶炼过程中的氧化反应放热则是转炉冶炼过程中主要的化学反应热来源。合理的硅含量对于转炉过程温度及反应控制是有益的，但是高硅(硅含量≥0.8%)铁水条件下，在转炉冶炼初期，硅首先氧化，即产生大量热量，造成熔池温度急剧升高，加入活性石灰生成的初渣碱度及粘度过低，不利于炉衬保护，吹氧过程中熔池喷溅严重，金属收得率低；为达到合适的脱磷效果，需要加入更多的活性石灰，以控制终渣碱度在3.0~3.8的范围，石灰消耗量明显增大；同时，过多的化学反应热还需消耗过多的冷却剂且易造成冶炼终点温度超标，因此高硅铁水条件为转炉冶炼异常条件之一。 

目前，针对高硅铁水，转炉生产单位采用的应对方法主要包括：1）增大初始入炉废钢比。废钢比的提高，可以利用废钢的降温效应，但同时将提高初始的合金元素当量，如镍、铜等成分在冶炼周期内都难以氧化去除，可能造成终点成分超标；废钢量增加，相应的熔融及混匀时间延长，冶炼周期将延长，影响生产节奏。2）增加冷却剂加入量，即在冶炼过程中，增加氧化铁皮、矿石等的加入量。从热平衡来讲，增加冷却剂加入量也是平衡硅的化学热的有效途径，但铁水中的硅在冶炼初期迅速氧化放热，如果此时加入大量冷却剂，将减缓炉渣的成渣速度，影响过程控制稳定性，同时带来大量杂质，且并不能解决石灰量消耗过大的问题。

另一方面，转炉造渣料的主要组分为活性石灰，吨钢耗量一般为30-70kg，其有效成为CaO，基本是石灰石在高温焙烧条件下（1150-1250℃）通过反应CaCO₃=CaO+CO₂而生成，该反应为强吸热反应，如果加入钢水中，反应可迅速发生，其降温效应为活性石灰的3倍左右，为轻烧白云石的两倍左右。如果直接将石灰石投入钢水中进行冶炼，为达到基本相同的终渣碱度，需要加入的石灰石量为活性石灰重量的1.8~2倍（二者分子量分别为100和56），则降温效果为活性石灰的5.4-6倍；其次石灰石的分解将释放大量CO₂，常规铁水条件下，初始炉渣未熔化完全，CO₂无法及时排除，可能引起泡沫渣的喷溅，继而影响冶炼稳定性甚至造成事故。

    在高硅铁水条件下，将石灰石作为造渣料组分直接加入转炉造渣成为了可能：热量富余量多，利于石灰石的分解反应；初始炉渣粘度小，利于CO₂排除，喷溅发生几率小；且石灰石的强冷却效果得以发挥；同时，从总体上来看，省去了焙烧石灰石以生产活性石灰的高耗能环节，减少了能源消耗，降低了污染物排放，石灰石与活性石灰价格比为1：15左右，可节约造渣成本。因此，可以通过适当的转炉操作控制，利用高硅铁水的异常条件，使用石灰石作为造渣料的主要组分进行造渣，同时控制终渣量，提高转炉的冶炼水平，同时节约成本，降低能源消耗。

发明内容

本发明在于解决现有技术存在的不足，提供一种既能将含硅≥0.8%，温度合格的铁水用于转炉炼钢并保证过程控制稳定性，又能够将硅在转炉冶炼过程中氧化产生的大量热量用作石灰石分解的热量来源，无需在冶炼过程添加降温剂、直接省去利用石灰石煅烧活性石灰环节的冶炼方法，即石灰石作为造渣料冶炼高硅铁水的方法。

实现上述目的的措施：

一种利用石灰石作为造渣料冶炼高硅铁水的方法，其步骤为：

1）在转炉中废钢比的调节条件及加入石灰石的时机：以铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.8%、废钢比为18%为准：当铁水温度每降低或增加10℃，加入的废钢比则相应降低或增加0.55~0.60%；当铁水中硅含量＜0.8%时，按照常规加入活性石灰造渣冶炼；当铁水中硅的重量百分比含量为0.8~1.0%时，分批加入石灰石进行造渣冶炼；当铁水中硅的重量百分比含量大于1.0%时，除分批加入石灰石进行造渣冶炼外，还要按照硅含量每增加0.1%，废钢比相应增加1 ~1.2%进行冶炼；

2）铁水中硅含量≥0.8%时利用石灰石作为造渣料冶炼的方法：