本发明涉及一种钢铁冶炼方法，尤其是一种基于转炉的短流程炼钢方法，属钢铁冶炼技术领域。
背景技术：
钢铁产业是工业化国家的基础工业之一，是发展国民经济与国防建设的物质基础，所处位置举足轻重。目前的炼钢方法存在两种不同的工艺，即转炉长流程炼钢工艺和电弧炉短流程炼钢工艺。两种工艺差别在于前者以矿石、煤焦所产铁水为原料，冶炼周期短、生产效率高、吨钢制造成本低，不足之处是铁水的生产涉及烧结工序、球团工序、高炉工序，碳排放量多、污染环境；后者以回收再利用经破碎、分选加工后的废钢为原料，不涉及其他工序，碳排量放少、对环境污染少，不足之处是冶炼周期长、生产效率低，吨钢制造成本高。
废钢相对矿石是一种清洁资源，可无限循环使用，与用矿石、焦煤生产钢铁相比，使用废钢炼钢可大幅度减少废气、废水、废渣的排放。《钢铁产业调整政策》明确指出“鼓励推广以废钢铁为原料的短流程炼钢工艺及装备应用，到2025年，我国钢铁企业炼钢废钢比不低于30％”。
目前我国转炉长流程炼钢发达，90％以上钢铁企业为长流程炼钢，但长流程炼钢向短流程炼钢转变是钢铁行业的发展趋势，鉴于此，设计一种基于转炉的短流程炼钢工艺，兼顾长、短流程炼钢的优点，实现钢铁企业绿色、高效生产是当前业内人士重点研究解决的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种基于转炉的短流程炼钢工艺，旨在保证钢水产量、质量的前提下，降低吨钢废弃物排放量，减少钢铁企业环境污染，实现钢铁企业与环境的和谐相处。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种基于转炉的短流程炼钢方法，按照下述步骤进行：
a、初炼钢水准备：电磁感应加热炉内加入废钢，加热熔化废钢，至初炼钢水温度≥1550℃；
b、提温剂准备：根据初炼钢水温度及转炉废钢吨钢加入量确定提温剂加入量；
c、转炉操作：转炉炉内依次加入废钢、提温剂、初炼钢水，其中废钢与初炼钢水的质量比为1：2-2.5，提温剂与废钢的重量比为1：10-12；转炉内加入造渣料及含铁冷料，开始冶炼；
d、炉后操作：出钢、脱氧合金化；
e、炉外处理，依据钢种质量要求实施钢包吹氩或LF精炼。
上述基于转炉的短流程炼钢方法，钢中上述a步骤中在电磁感应加热炉内助溶剂加入量为废钢重量的0.16-0.47％。
上述基于转炉的短流程炼钢方法，所述提温剂为碳粉颗粒、碳化硅颗粒、碳硅压球中的一种或多种组合。
上述基于转炉的短流程炼钢方法，上述a步骤中废钢的最大外形尺寸≤200mm；上述c步骤中废钢的最大外形尺寸≤250mm。
上述基于转炉的短流程炼钢方法，转炉吨位与配套电磁感应加热炉吨位配比为1：3.25-4。
上述基于转炉的短流程炼钢方法，所述废钢中轻型废钢与重型废钢的质量比为1：1-3。
本发明针对现有转炉炼钢的特点，兼顾转炉长流程炼钢、电弧炉短流程炼钢的优点，另辟蹊径，采用电磁感应加热炉生产初炼钢水，转炉对初炼钢水进行二次冶炼操作，同时根据入炉初炼钢水温度以及转炉废钢加入量在转炉炉底加入一定量提温剂，在保证转炉系统热量平衡，钢水产量、质量前提下转炉取消使用高炉铁水炼钢，实现转炉全废钢冶炼。本发明方法由于停止使用高炉铁水，使炼铁、烧结、球团高碳排放、高污染工序达到“零排放”。此外，由于废钢中Si％、P％、S％含量远低于铁水，可降低渣料的消耗，达到转炉工序废渣减排的目的，实现钢铁企业与环境的绿色和谐发展。采用本发明方法，能够在生产顺行的前提下保证钢水产量、质量，同时达到减污染、降排放的目的。
具体实施方式
本发明的主要改进之处是摒弃高炉炼铁、烧结等工序，代之熔化废钢生产初炼钢水，匹配转炉炼钢工艺过程，在保持转炉炼钢优点的同时，改变转炉炼钢长流程为短流程，其具体过程如下：首先采用电磁感应加热炉熔化废钢，生产出初炼钢水，转炉吨位与所配套的电磁感应加热炉吨位比为1：3.25-4。为提升废钢的熔化速度，在电磁感应加热炉加入废钢的同时，加入废钢重量0.15-0.47％的助溶剂，助溶剂为碳粉颗粒。初炼钢水的温度可以根据电价调整，即电价低谷时可以适当提高初炼钢水温度至1600-1650℃，电价峰值时适当降低初炼钢水温度至1550-1600℃，但需要确保初炼后的钢水温度≥1550℃。所述废钢的最大外形尺寸≤200mm。初炼钢水达到温度要求后，即可进行转炉炼钢步骤。转炉炉内依次加入废钢、提温剂、兑入初炼钢水后，按照转炉常规炼钢工艺进行。其中废钢与初炼钢水的重量比为1：2-2.5。提温剂与废钢的重量比为1：10-12，提温剂的加入量根据初炼钢水的温度和废钢的加入量适量增减，初炼钢水温度高、废钢的加入量稍低，则提温剂的加入量可酌减，反之提温剂的加入量应酌增，以保证转炉冶炼终点钢水温度控制在1620℃以上。提温剂为碳粉颗粒、碳化硅颗粒、碳硅压球中的一种或多种组合。转炉炼钢步骤添加的废钢最大外形尺寸≤250mm。转炉炼钢结束后出钢、脱氧合金化，然后依据钢种质量要求实施钢包吹氩或LF精炼处理。上述废钢包括轻型废钢和重型废钢，轻型废钢与重型废钢的质量比为1：1-3。
以下提供几个具体的实施例：
实施例1：转炉冶炼钢种为冷轧基料Q195钢水，采用80t转炉，配套65t电磁感应加热炉4座。其操作步骤为：
熔化废钢：电磁感应加热炉内加入废钢65t，碳粉颗粒305kg，初炼钢水温度1550℃；废钢中轻型废钢比重为50％、重型废钢比重为50％、最大外形尺寸≤200mm；初炼钢水化学成分为：C 0.50％、Si 0.10％、Mn 0.45％、S 0.025％、P 0.030％、Cr 0.01％、Ni 0.02％、Cu 0.02％。
转炉炼钢：转炉炉内依次加入废钢26.8t、碳粉颗粒1340kg、碳化硅颗粒1340kg、兑入65t初炼钢水后，降氧枪开始冶炼；废钢中轻型废钢比重为40％、重型废钢比重为60％、最大外形尺寸≤250mm。冶炼过程加入白灰17kg/t钢、轻烧白云石13kg/t钢、PB块矿17kg/t钢，转炉冶炼终点C含量为0.05％、Mn含量为0.13％、P含量为0.015％，S含量为0.020％，Cr含量为0.01％、Ni含量为0.02％、Cu含量为0.02％，出钢温度控制在1626℃。
炉后操作：出钢、脱氧合金化。
炉外处理：炉后吹氩站调整钢水化学成分、游离氧含量满足控制要求，软水5min、镇静3min后上钢浇注。
实施例1 中转炉装入量91.80t，出钢量为86吨，吨钢废钢比100％，吨钢渣料使用量为30kg/t。
实施例2：转炉冶炼钢种为焊条用钢H08A钢水，采用80t转炉，配套35t电磁感应加热炉8座。其操作步骤为：
熔化废钢：电磁感应加热炉内加入废钢31.75t，碳粉颗粒100kg，初炼钢水温度1600℃；废钢中轻型废钢比重为33％、重型废钢比重为67％、最大外形尺寸≤200mm；初炼钢水化学成分为：C 0.35％、Si 0.12％、Mn 0.48％、S 0.025％、P 0.029％、Cr 0.01％、Ni 0.02％、Cu 0.02％，
转炉炼钢：转炉炉内依次加入废钢28.3t、碳粉颗粒1240kg、碳硅压球2156kg、兑入63.5t初炼钢水后，降氧枪开始冶炼；废钢中轻型废钢比重为40％、重型废钢比重为60％、最大外形尺寸≤250mm。冶炼过程加入白灰19kg/t钢、轻烧白云石16kg/t钢、烧结矿12kg/t钢，转炉冶炼终点C含量为0.04％、Mn含量为0.15％，P含量为0.014％，S含量为0.018％，Cr含量为0.01％，Ni含量为0.02％，Cu含量为0.02％，出钢温度控制在1627℃。
炉后操作：出钢、脱氧合金化。
炉外处理：炉后吹氩站调整钢水化学成分、游离氧含量满足控制要求，软水6min、镇静3min后上钢浇注。
实施例2 中转炉装入量91.80t，出钢量为86吨，吨钢废钢比100％，吨钢渣料使用量为35kg/t。
实施例3：转炉冶炼钢种为焊丝用钢ER70S-6钢水，采用80t转炉，配套40t电磁感应加热炉8座。其操作步骤为：
熔化废钢：电磁感应加热炉内加入废钢30.75t，碳粉颗粒50kg，初炼钢水温度1650℃；废钢中轻型废钢比重为25％、重型废钢比重为75％、最大外形尺寸≤200mm；初炼钢水化学成分为：C 0.20％、Si 0.11％、Mn 0.44％、S 0.026％、P 0.031％、Cr 0.01％、Ni 0.02％、Cu 0.02％。
转炉炼钢：转炉炉内依次加入废钢30.3t、碳粉颗粒3300kg、兑入61.5t初炼钢水后，降氧枪开始冶炼；废钢中轻型废钢比重为40％、重型废钢比重为60％、最大外形尺寸≤250mm。冶炼过程加入白灰18.5kg/t钢、轻烧白云石15.5kg/t钢、烧结矿12kg/t钢，转炉冶炼终点C含量为0.04％，Mn平均含量为0.13％，P含量为0.014％，S含量为0.021％，Cr含量为0.01％，Ni含量为0.02％，Cu含量为0.02％，出钢温度控制在1622℃。
炉后操作：出钢、脱氧合金化。
炉外处理：软吹5min后，进行LF处理。
实施例3中转炉装入量91.80t，出钢量为86吨，吨钢废钢比100％，吨钢渣料使用量为34kg/t。
对比例：80吨转炉冶炼冷轧基料钢水的常规冶炼方法，其操作步骤为：
铁水准备：铁水温度1320℃，铁水成分C平均含量为4.5％、Si平均含量为0.30％，Mn平均含量为0.44％，S平均含量为0.035％，P平均含量为0.140％，Cr平均含量为0.01％，Ni平均含量为0.02％，Cu平均含量为0.02％，。铁水包内铁水平均装入量为71.38t，铁水来源于高炉或者混铁炉；
废钢准备：废钢斗内废钢平均装入量为20.47t，废钢种类轻型废钢、重型废钢，其最大外形尺寸≤250mm；
转炉操作：转炉炉内依次加入准备好的废钢、铁水后，降氧枪开始冶炼。造渣料以及含铁冷料平均加入量分别为：白灰35kg/t钢、轻烧白云石25kg/t钢、烧结矿25kg/t钢，转炉冶炼终点C含量均值为0.05％，Mn含量均值为0.12％，P含量均值为0.020％，S含量均值为0.025％，Cr含量为0.01％，Ni含量为0.02％，Cu含量为0.02％，出钢温度均值控制在1625℃。
炉后操作：出钢、脱氧合金化。
炉外处理：炉后吹氩站调整钢水化学成分、游离氧含量满足控制要求，软水5min、镇静3min后上钢浇注。
对比例常规冶炼方法转炉装入量91.80t、出钢量为86吨、吨钢废钢比22.30％，吨钢渣料使用量为60kg/t。
由实施例和对比例比较可见，本发明方法采用电磁感应加热炉生产初炼钢水，配合转炉对初炼钢水进行二次冶炼操作，在保证转炉系统热量平衡，钢水产量、质量前提下实现了转炉全废钢冶炼钢水，同时降低了吨钢渣料消耗，达到了废气、废渣减排的效果，助推了钢铁企业与环境的绿色和谐发展。