铁水精炼方法技术

本发明专利技术提供铁水精炼方法，在该精炼方法中，向转炉型精炼容器中装入铁水和冷铁源，将含有CaO作为主要成分的辅助原料与氧源一起供给，使该冷铁源熔解，并对铁水进行脱硅处理，然后，作为中间排渣，排出由脱硅处理生成的炉渣的至少一部分，接着，向上述转炉型精炼容器内的铁水供给造渣剂和氧源，进行脱磷处理，其中，在进行上述脱硅处理时，向上述转炉型精炼容器中添加含硅物质或含硅物质与炭材料作为热源，在使脱硅处理结束时的炉渣碱度（质量％CaO/质量％SiO2）在0.5以上、1.5以下并使脱硅处理结束时的铁水温度在1280℃以上、1350℃以下的条件下进行脱硅处理，接着，通过上述中间排渣，将由脱硅处理生成的炉渣中的30质量％以上从上述转炉型精炼容器中排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用一个转炉型精炼容器(转炉型精炼炉)、中间夹着排渣工序(中间排渣)进行铁水脱硅处理和脱磷处理的精炼方法，具体而言，涉及能高效进行废铁、冷铁等冷铁源的熔解的。
技术介绍
在对削减温室效应气体排放量的要求强烈的近些年，钢铁行业采用在用转炉对铁水进行脱磷处理和脱碳精炼时，在铁水有富余热量的情况下，向炉内铁水中添加废钢铁等冷铁源、削减钢铁制品生产所需能量的方法。其原因是，与装入高炉内的铁矿石之类的氧化铁不同，作为金属铁的冷铁源不需要还原，与将从高炉出铁的生铁精炼、制造钢水相比，能以少的能量消耗量和少的温室效应气体排放量制造钢水。此外，通过向在高炉中制得的铁水中添加冷铁源来制造钢水，能制造用高炉制得的铁水量以上的钢水，还可以增大钢水的产量。 此外，近年来，由于在成本方面和品质方面有利，采取了在用转炉进行脱碳精炼之前，对铁水实施作为预处理的脱磷处理(也称“预脱磷处理”)、预先除去铁水中的磷的精炼方法。这是基于以下情况:精炼温度越低，在热力学上，脱磷反应越容易进行，也就是说，与钢水阶段相比，在铁水阶段，脱磷反应更容易进行，能以少量精炼剂进行脱磷精炼。一般在铁水预处理中，先将氧化铁等固体氧源添加到铁水中进行脱硅处理，除去在该脱硅处理中产生的炉渣，再根据需要，将铁水移到别的精炼容器中后添加脱磷精炼剂(熔剂)，实施脱磷处理。通常，作为该脱磷处理的脱磷精炼剂，使用生石灰等CaO系熔剂，作为脱磷剂的氧源则使用固体氧源(氧化铁等)、气体氧源(氧气等)。此外，作为进行预处理的精炼容器，使用鱼雷式铁水罐车(torpedo car)、铁水包(高炉包、装料包)、转炉型精炼炉等。在用上述方法进行了脱磷处理的铁水中，作为热源的硅(Si)被氧化，基本上不存在，碳(C)也被氧化，碳浓度与出铁时相比，降低1.5质量％左右，没有用来熔解废铁等冷铁源的富余热量，因而有在脱磷处理过的铁水的转炉内的脱碳精炼工序中不能添加冷铁源的问题。因此，在需要增加钢水产量时，有时会有放弃作为预处理的脱磷处理、在转炉中同时进行脱磷精炼和脱碳精炼即进行恢复到以往的转炉吹炼的操作的情况。然而，通过脱磷处理，不仅能降低成本和提高钢材品质，还能降低炉渣产生量，因此，优选不进行这种操作方式的变更，而是如上所述，对铁水进行脱磷处理，之后，在转炉内仅进行脱碳精炼，与此同时，增加废铁等冷铁源的添加比率，制造比用高炉内制得的单位质量的铁水更多的钢水。在转炉内的铁水脱碳精炼中，一直以来采取的方法是，添加硅铁(Fe-Si)、金属Al或焦炭、煤、石墨等碳材料作为热源，用供给的氧气将这些热源氧化，利用氧化热确保脱碳精炼的终点温度。通过添加这些热源，可以增加冷铁源的的添加比率，但是，硅铁、金属Al是用大量电力制得的，因而价格高，单是添加这些原料可增加冷铁源添加量这一好处，无法进行工业化。此外，若使用硅铁、金属Al，会有SiO2或Al2O3生成，妨碍精炼，因而需要对生成的SiO2或八1203进行稀释，CaO系熔剂的使用量会增加，这也成为使制造成本增加的原因。此外，作为廉价的热源，也可考虑存在于转炉内的熔融铁本身。换算成与铁(Fe)反应的每Ikg氧的发热量与硅铁的发热量接近，若与焦炭、石墨等碳材料相比，则能高效利用吹入的氧气。然而，将铁氧化时，通过供给氧气来除去铁水中的碳的脱碳精炼存在炉渣中的FeO浓度为35质量％以上的高浓度、耐火材料熔损剧烈的问题。此外，铁的氧化增多，无法进行工业化。另一方面，碳材料由于其廉价而常被用作热源，但是，被作为热源用碳材料使用的焦炭、无烟煤与硅铁、金属Al相比，其单位质量的发热量少，为了补偿同样的热量，需要大量碳材料，而且需要追加供给用于使这些碳材料燃烧的大量氧气，导致转炉吹炼时间延长，即使增加冷铁源添加比率，反而会有使转炉生产效率下降的可能。而且，焦炭、无烟煤中所含的硫混入铁水、钢水中，会使铁水、钢水的硫浓度上升，尤其是在熔炼低硫钢时，需要在从转炉出铁后进行脱硫处理，这也成为使制造成本增加的原因。此外，还采用的另一种方法是，将在脱碳精炼时由脱碳反应产生的CO气体在转炉内二次燃烧(2C0 + O2- 2C02)，用该二次燃烧产生的热加热钢水，增加冷铁源的熔解量(例如，可参见Tetsutohagane，vol.71 (1985)N0.15, p.1787-1794)。但是，通常的脱碳精炼还存在对钢水的加热效率低、仅会将转炉的内衬耐火材料加热、二次燃烧热的大半会被释放到炉外、使转炉内衬耐火材料的损伤扩大的问题，用该方法提高冷铁源的添加比率存在极限。以提高二次燃烧热的加热效率、从而以较少的碳材料使用量来熔解更多的冷铁源为目的，日本特开平8-260022号公报公开了一种相对于炉内每I吨熔融铁、在炉内形成IOOkg以上、1000kg以下的大量炉渣、在该炉渣中进行二次燃烧的方法。此外，日本特开平10-265820号公报公开了一种相对于炉内每I吨熔融铁、在炉内形成IOOkg以上、400kg以下的大量炉渣、在该炉渣中进行二次燃烧并同时通过从底部风口吹入的搅拌用气体剧烈搅拌炉渣的方法。但是，在上述公报公开的方法中，相对于每I吨铁水，要确保炉内炉渣量在IOOkg以上,而且,还必须在该炉渣中混入碳材料,这意味着要提高炉内容积中所占的泡沫渣的存在比率，为了避免炉渣从吹炼中的转炉炉口喷出，需要大幅减少装入炉内的铁水量，其结果，存在冷铁源的熔解效率下降的问题。另一方面，日本特开平9-176717号公报中提出了一种由以下三个工序构成的使用转炉由高炉铁水进行制钢的方法:将从高炉出来的铁水装入顶底吹转炉中进行脱硅处理、将生成的脱硅炉渣排出的第一工序；对残留在该转炉内的脱硅处理过的铁水进行脱磷、脱硫处理的第二工序；将脱磷脱硫处理过的铁水从转炉倒入化铁炉、装入另外准备好的顶底吹转炉中后在该转炉内进行脱碳处理的第三工序。根据上述日本特开平9-176717号公报中公开的方法,脱娃处理中的铁水中的娃的氧化燃烧热被认为可用来使冷铁源熔解，但仅靠铁水中所含硅的燃烧热，可熔解的冷铁源的量有极限，从提高冷铁源添加比率的角度考虑，还有改善的余地。此外，一直以来，在作为铁水预处理的一部分而进行的脱硅处理中，为了避免铁水容器内的炉渣发泡对操作的干扰，而且，为了在短时间内供给大量的氧，一般使用氧化铁。例如，有一种方法是，在铁水预处理初期的脱硅反应期，将氧化铁作为脱硅用氧源与载气一起吹入铁水中进行脱硅处理，但在该方法中，氧化铁在还原反应进行时会分解吸热，因此，不能将铁水中的硅燃烧热高效率地转换成用于炉渣熔解的热，在脱硅反应期，铁水温度不能充分上升。
技术实现思路
如上所述，有各种进行脱硅处理、脱磷处理作为铁水预处理，之后，在转炉内仅进行脱碳精炼，与此同时，增加废铁等冷铁源的添加比率，以由高炉内制得的单位质量的铁水制造更多钢水为目的的方案，但实际情况是，一直以来，尚未有有效的手段提出。本专利技术是鉴于上述情况而作出的，其目的是提供以下所述的:不需要大型设备，能在短时间内高效且廉价地进行用于熔解废铁等冷铁源的热补偿，并可将铁水所具有的能量不浪费地、有效地用于熔解冷铁源，且考虑到成本方面、品质方面，能进行充分的铁水精炼(脱硅处理、脱磷处理)。用于解决上述问题的本专利技术的主要内容如下。即，本专利技术是下述:在该精本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁水精炼方法，在该精炼方法中，向转炉型精炼容器中装入铁水和冷铁源，将含有CaO作为主要成分的辅助原料与氧源一起供给，使该冷铁源熔解，并对铁水进行脱硅处理，然后，作为中间排渣，排出由脱硅处理生成的炉渣的至少一部分，接着，向所述转炉型精炼容器内的铁水供给造渣剂和氧源，进行脱磷处理，在进行所述脱硅处理时，向所述转炉型精炼容器中添加含硅物质或含硅物质与碳材料作为热源，在使脱硅处理结束时的炉渣碱度（质量％CaO/质量％SiO2）在0.5以上、1.5以下并使脱硅处理结束时的铁水温度在1280℃以上、1350℃以下的条件下进行脱硅处理，接着，通过所述中间排渣，将由脱硅处理生成的炉渣的30质量％以上从所述转炉型精炼容器中排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.19 JP 2011-157494;2012.01.19 JP 2012-00881.铁水精炼方法，在该精炼方法中，向转炉型精炼容器中装入铁水和冷铁源，将含有CaO作为主要成分的辅助原料与氧源一起供给，使该冷铁源熔解，并对铁水进行脱硅处理，然后，作为中间排渣，排出由脱硅处理生成的炉渣的至少一部分，接着，向所述转炉型精炼容器内的铁水供给造渣剂和氧源，进行脱磷处理， 在进行所述脱硅处理时，向所述转炉型精炼容器中添加含硅物质或含硅物质与碳材料作为热源，在使脱硅处理结束时的炉渣碱度(质量％ CaO/质量％ SiO2)在0.5以上、1.5以下并使脱硅处理结束时的铁水温度在1280°C以上、1350°C以下的条件下进行脱硅处理，接着，通过所述中间排渣，将由脱硅处理生成的炉渣的30质量％以上从所述转炉型精炼容器中排出。2.根据权利要求1所述的铁水精炼方法，其特征在于，调整所述含有CaO作为主要成分的辅助原料、含硅物质中的至少一种的添加量，使脱硅处理结束时的炉渣碱度(质量％ CaO/质量％ SiO2)在0.5以上、1.0以下的范围内。3.根据权利要求1或2所述的铁水精炼方法，其特征在于，调整所述氧源的供给量，使脱硅处理结束时的铁水温度在1320°C以上。4.根据权利要求1~3中任一项所述的铁水精炼方法，其特征在于，相对于装入该转炉型精炼容器中的铁水和冷铁源的合计质量，装入所述转炉型精炼容器内的或在脱硅处理中添加的含硅物质中的非氧化物硅的总量在4~10kg/t的范围内。5.根据权利要求1~4中任一项所述的铁水精炼方法，其特征在于，调整相对于装入所述转炉型精炼容器内的冷铁源与铁水的合计质量的冷铁源单耗Xs (kg/t)，使由下式(I)算出的Y值在220以上、260以下的范围内，并使脱硅处理结束时的铁水温度在1280°C以上、1320°C 以下，Y = (3 + 34.5 ( % Si) + 0.21Ti).(1000 - Xs)...

【专利技术属性】
技术研发人员：池野镇彦，岩城阳三，佐佐木直敬，石井健司，内田祐一，锦织正规，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：
国别省市：