专利名称：一种利用顶底复吹转炉的铁水脱磷处理方法
技术领域：
本发明属于炼钢技术领域，特别是涉及一种利用顶底复吹转炉的铁水脱磷处理方法。
背景技术：
近年来，钢铁产品对磷含量的要求日趋严格。为了满足钢铁品质的要求，需要在 铁水预处理及转炉炼钢过程中尽可能的除去铁水中的磷。转炉具有炉容比大以及脱磷 动力学好的优点，近年来国内外各大钢厂越来越重视利用转炉进行铁水脱磷。对于传 统的转炉吹炼过程，废钢、未脱磷'脱硅铁水及脱磷剂被装入转炉，然后顶吹氧气氧化 除去铁水中的Si、 P和C等。但是由于铁水初始硅含量高以及吹炼中后期钢水温度高，铁水中脱去的磷会部分返回钢水中，因此需要使用过量的石灰，导致钢渣排放量和生 产成本增加。此外，为了快速溶解过量的石灰，萤石被大量添加，不仅仅导致了转炉炉衬腐蚀严重，也导致了钢渣再利用时F—溶出带来的环境问题。中国专利申请号97116979.9公开了"铁水预脱磷方法"，该方法利用转炉且使用合 成渣进行铁水预脱磷，萤石用量达到了每吨铁5.6 8.0kg，用于实际生产中会导致转炉 炉内耐火材料腐蚀严重。日本国专利申请号1995-87489、 1991-321891和1991-174146公开了关于利用顶底 复吹转炉进行铁水脱磷处理的方法。该方法基于两座转炉， 一座用于铁水脱磷， 一座 用于脱碳，通过利用脱碳渣于脱磷炉进行脱磷，能够有效降低转炉炼钢过程废渣排放 量。但是对于脱磷过程中铁水终点磷含量在0.015 0.020重量％的条件下，萤石用量 达到了每吨铁5 16kg,同样不利于转炉炉内耐火材料的保护以及炉渣的再利用。一般转炉脱碳渣中F含量较高，有些情况达到了 lmass% (TETSU-TO-HAGENE， Vol. 88 (2002)， p. 347)。钢渣在再利用过程中F会溶出，随着国家环保标准的日趋严格 化，炼钢过程中无氟或者低氟精炼渣的使用是今后的发展趋势。为了在炼钢过程中替 代萤石，本发明者进行了详细调査。根据1300度的CaO-FeO-Fe2O3相图(Physical and Chemical Data Book for Iron and Steelmaking Ironmaking， Edited by the Iron and Steel Institute ofJapan, 2006, p. 536)，当Fe203含量高于12mass。/。时出现一个大的液相区，随 着Si02添加量的增加液相区面积增大，并且热力学平衡实验证实了该渣系在高碳领域 '具有强的脱磷能力(TETSU-TO-HAGENE， Vol. 76 (1990)， p. 878)。因此，通过控制 脱磷终渣？^+/^^++ ^+)和^63++ 62+)含量是可能降低萤石用量，并且快速化渣促进脱 磷。在实际转炉吹炼过程中，通过调整供氧参数和添加高Fe203含量的铁矿石是能够达 到控制Fe3+/(Fe3++Fe2+)和(Fe3++Fe2+)含量的目的。 发明内容3本发明的目的在于提供一种利用顶底复吹转炉的铁水脱磷处理方法，在少量萤石 添加或者不添加的条件下，通过控制转炉脱磷终渣中Fe3+/(Fe3++Fe2+^(Fe3++Fe2+;^ 量，达到降低铁水终点磷含量在0.02重量％以下的目的。本发明主要针对铁水脱磷。在脱磷过程中使用氧气、石灰和高Fe203含量的铁矿石 作为脱磷剂，通过控制转炉脱磷终渣中？^+/^63++ 62+)和^^++ ^+)含量，在少量萤石 添加或者不添加的条件下降低终点铁水磷含量至0.02重量％以下。进入转炉的铁水初期磷含量为0.04 0.12重量％。所述的脱磷剂中高Fe203含量的铁矿石组成为T.Fe (矿石总含铁量)^65重量％， FeOSl重量％;脱磷结束后终渣中Fe3+/(Fe3++Fe2+)=0.10 0.25;终渣中(Fe3+十Fe2+)含量为10 30 重量％。所述的萤石中CaF仑80重量％且添加量为为0 3.5kg/t (以下皆为每吨铁用量)。。 下面对于本发明要求范围给予说明。采用顶底复吹转炉可以保证脱磷过程中的动 力学效果。对于初期磷含量小于0.04重量％的铁水不必采用该法脱磷，采用普通转炉 吹炼方法即可简单除去。本发明不针对初期磷含量高于0.12重量％的高磷铁水。具有 高Fe203含量的铁矿石组成为T.Fe^65重量M， FeC^l重量％，否则难以更好的控制脱 磷终渣中F^+含量。脱磷结束后终渣中？63+/^^++ 62+)^).10难以达到快速化渣的效果， ^+/^3++ ^+)^).25可能使炉渣氧化性过强，导致脱碳量过大甚至发生喷溅。脱磷结 束后终渣中(？63++ 62+)含量510重量％难以达到快速化渣的效果，^63++ 62+)含量230 重量％会导致脱碳量过大和铁损增大。本发明对铁水脱磷前是否进行溅渣护炉不做要 求。与现有普通顶底复吹转炉吹炼技术(即转炉内脱磷和脱碳同时进行)相比，本发明具有如下优点充分利用了成熟的顶底复吹转炉吹炼技术，铁水脱磷的动力学条件得到满足。 降低萤石用量，有利于废渣回收再利用。 采用常用的脱磷剂原料，来源广泛，价格低廉。
图1是本发明脱磷处理后渣中？63+/^63++ 62+)与铁水中磷含量间的关系图。 图2是本发明脱磷处理后渣中？63+/( 63++ 62+)与脱磷效率间的关系图。图3是本发明脱磷处理后渣中^^++ ^+)含量与脱磷效率间关系图。
具体实施方式
实验在210吨顶底复吹转炉中进行，铁水为高炉中磷铁水，铁水与废钢总装入量 为236吨。 实施例1铁水初始条件为[C]- 4.68重量％， [Si]=0.442重量％， [P]=0.064重量％和^=1360 度，供氧量为18000Nm3/h，枪位为2.8m，底吹搅拌气体流量为3179Nm3/h，石灰用量 为6.3吨，铁矿石用量为5.1吨，萤石用量为700公斤，吹炼时间为8分18秒。脱磷 结束后[<:]=3.41重量％， [Si]=0.03重量％， [P]咱.008重量。/o和tl302度。实施例2铁水初始条件为[<:]=4.57重量％， [Si]=0.401重量％, [P]=0.076重量％和^=1320 度，供氧量为18000Nm3/h，枪位为2.8m，底吹搅拌气体流量为2736Nm3/h，石灰用量 为5.3吨，铁矿石用量为1.5吨，萤石用量为480公斤，吹炼时间为8分45秒。脱磷 结束后
= 3.24重量％， [Si]=0.02重量％， [P]=0.016重量％和^=1370度。实施例3铁水初始条件为[C]- 4.33重量％， [Si]=0.311重量％， [P]=0.084重量％和^=1353 度，底吹搅拌气体流量为2829Nm3/h，石灰用量为5吨，铁矿石用量为3吨，萤石用 量为614公斤，吹炼时间为7分59秒。吹炼至30%时供氧量为18000Nm3/h，枪位为 2.4m，吹炼从30%-100%时供氧量为16200Nm3/h，枪位为2.8m。脱磷结束后[C]-3.07 重量％， [Si]=0.01重量％， [P]=0.01重量％和f=1325度。实施例4铁水初始条件为[C]-3.8重量。/。， [Si]=0.46重量％， [P]=0.048重量％和tl342度， 底吹搅拌气体流量为2800Nm3/h，石灰用量为3.1吨，铁矿石用量为4吨，萤石用量为 450公斤，吹炼时间为9分54秒。吹炼至30%时供氧量为18000Nm3/h，枪位为2.4m， 吹炼从30%-100%时供氧量为16200Nm3/h，枪位为2.8m。脱磷结束后[C]-3.49重量％， [Si〗=0.06重量％， [Pp0.02重量。/。和tl314度。实施例5铁水初始条件为『]=4.33重量％， [Si]=0.46重量％， [P]=0.049重量％和^=1331度， 底吹搅拌气体流量为2820Nm3/h，石灰用量为3.5吨，铁矿石用量为4.5吨，萤石用量 为380公斤，吹炼时间为9分55秒。吹炼至30%时供氧量为18000Nm3/h,枪位为2.4m， 吹炼从30%-100%时供氧量为16200Nm3/h，枪位为2.8m。脱磷结束后[(:]=3.41重量％， [Si]=0.06重量％， [P]-0.018重量。/o和i=1313度。比较例1铁水初始条件为[C]- 4.64重量％， [Si]=0.345重量％， [P〗=0.076重量％和￡=1352 度，供氧量为18000Nm3/h，枪位为2.8m，石灰用量为8吨，铁矿石用量为1.5吨，萤 石用量为780公斤，吹炼时间为8分20秒。脱磷结束后[<:]=3.48重量％， [Si]=0.04重 量％， [P"0.038重量。/o和tl434度。比较例2铁水初始条件为[Cf 4.49重量％， [Si]=0.379重量％， [P]=0.082重量％和^=1351 度，底吹搅拌气体流量为2694Nm3/h，石灰用量为7.5吨，铁矿石用量为3.5吨，萤石 用量为760公斤，吹炼时间为8分49秒。吹炼至30%时供氧量为18000Nm3/h，枪位 为2.4m,吹炼从30%-100%时供氧量为16200Nm3/h，枪位为2.8m。脱磷结束后[Ch 3.70 重量％， [Si]=0.04重量％, [P]-0.036重量。/o和tl318度。脱磷效率/:的定义如式(i)所示。其中，[。/。P],和[。/。P]/分别为脱磷处理前后铁水中的磷含量，『CaO为基于式(2)计算的硅含量补正后的石灰消耗原单位(kg/t), [%Si],为铁水初始硅含量，Wime为石灰消耗原单位。<formula>formula see original document page 6</formula>图1为脱磷处理后渣中？63+/^63++ 62+)与铁水中磷含量间的关系，图2为脱磷处理后渣中？^+/^3++ ^+)与脱磷效率间的关系，图3为脱磷处理后渣中(Fe"+Fe")含量 与脱磷效率间的关系。在终渣中Fe3+/(Fe3++Fe2+)^).10以及(Fe"+Fe"含量^10重量％ 条件下，铁水终点[P]X).02mass。/。且脱磷效率K<0.04，脱磷效果不好。在脱磷结束后终 渣中Fe3+/(Fe3++Fe2+)=0.10 0.25以及^63++ 62+)含量为10 30重量％条件下，铁水终 点[P]O.02mass。/。且脱磷效率《〉0.08，脱磷效果显著。实验过程中都未发生喷溅，并且 脱磷终渣中(F)为0.20 0.46重量％，为较低含量。本发明的目的是提供一种利用顶底复吹转炉的铁水脱磷处理方法，具体涉及在少 量萤石添加或者不添加的条件下，通过控制转炉脱磷终渣中Fe3+/(Fe3++Fe2+;^B (Fe"+Fe"含量，达到降低铁水终点磷含量至0.02重量％以下。
权利要求
1一种利用顶底复吹转炉的铁水脱磷处理方法，其特征在于，在脱磷过程中使用氧气、石灰和高Fe2O3含量的铁矿石作为脱磷剂，通过控制转炉脱磷终渣中Fe3+/(Fe3++Fe2+)和(Fe3++Fe2+)含量，在少量萤石添加或者不添加的条件下降低终点铁水磷含量至0.02重量％以下。
2. 如权力要求1所述的方法，其特征在于，进入转炉的铁水初期磷 含量为0.04 0.12重量％。
3. 如权力要求l所述的方法，其特征在于，所述的脱磷剂，高Fe2Cb 含量的铁矿石组成为重量％， FeOSl重量％; T.Fe为矿石总含铁
4. 如权力要求1所述的方法，其特征在于，脱磷结束后终渣中 Fe3+/(Fe3++Fe2+)=0.10 0.25;终渣中(Fe3+十Fe2+)含量为10 30重量％。
5. 如权力要求1所述的方法，其特征在于，所述的萤石中CaF^80 重量％且添加量为0 3.5kg/t。
全文摘要
一种利用顶底复吹转炉的铁水脱磷处理方法，属于炼钢技术领域。主要针对铁水脱磷。在脱磷过程中使用氧气、石灰和高Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量的铁矿石作为脱磷剂，通过控制转炉脱磷终渣中Fe<sup>3+</sup>/(Fe<sup>3+</sup>+Fe<sup>2+</sup>)和(Fe<sup>3+</sup>+Fe<sup>2+</sup>)含量，在少量萤石添加或者不添加的条件下降低终点铁水磷含量至0.02质量％以下。本发明的优点在于，充分利用了成熟的顶底复吹转炉吹炼技术，铁水脱磷的动力学条件得到满足；降低萤石用量，有利于废渣回收再利用；采用常用的脱磷剂原料，来源广泛，价格低廉。
文档编号C21C7/064GK101597668SQ200910088140
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者南晓东, 阳 崔, 玮 张, 朱立新, 李承祚, 李永东, 坤 王, 王新华, 王立峰, 田志红, 胡雄光 申请人:首钢总公司