CN101302569A

CN101302569A - 超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂、制作方法及其应用

Info

Publication number: CN101302569A
Application number: CNA2008100401247A
Authority: CN
Inventors: 刑建辉; 李华坚; 潘石; 张海雷
Original assignee: SHANGHAI CAREER METALLURGICAL FURNACE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI CAREER METALLURGICAL FURNACE CO Ltd
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2008-11-12

Abstract

本发明涉及一种超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂、制作方法及其应用。所述的脱氧护炉剂组份的重量百分数是总碳15～25％、MgO 38～55％、SiC 15－25％、金属铝≥3.0％、CaO 4～10％、金属铁≥6.0％、H₂O 0.05～0.2％；制作工艺简单，先按上述配比称重，加入7～9.5wt％的结合剂，用成球机成型呈橄榄球状制品，制品密度≥1.8g/cm³。配料时铝屑、碳化硅、海绵铁和石墨采用并用的方式，其重量配比为1∶4～6∶1～2∶4～6；在整个冶炼过程中，脱氧护炉剂按4∶3∶3的比例三次加入，使渣中全铁含量由平均的40％降低到10％～15％左右。并使炉衬和炉盖的寿命提高，电耗降低。

Description

超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂、制作方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种超高功率直流电弧炉炼钢用脱氧护炉剂、制作方法及其应用，属电炉炼钢领域。

背景技术

电弧炉炼钢技术发展至今已有100多年历史，虽然始终面临其他炼钢方法的挑战和竞争，特别是高效率的氧气转炉炼钢的冲击，但电弧炉炼钢的产量仍快速上升，特别是经过电弧炉炼钢本体技术的不断完善，相关技术的不断涌现并不断充实到电弧炉炼钢的工艺流程中，以及吸取其它炼钢方法的重要功能，使电弧炉炼钢对原料的适应性不断增强，品种、产量不断扩大。电弧炉炼钢正以崭新的面貌成为21世纪炼钢生产技术的主流。

为进一步降低炼钢成本，近年来，电弧炉炼钢开始大量使用渣钢、渣铁，从而引起电炉渣的成分发生较大变化，泡沫渣难以形成，导致电耗上升，渣中全铁含量提高，炉衬寿命缩短。

如上海宝山钢铁公司150吨超高功率直流电弧炉大量使用渣铁、渣钢后，炉渣中含铁量(包括氧化铁、氧化亚铁、金属铁等，指全铁含量，下同)由原来的25％左右上升至40％左右，渣的物化性质发生变化，使得泡沫渣难以形成，并对炉衬寿命有较大影响，且耗电量上升。因此迫切需要研制合适的电炉脱氧护炉剂，以降低渣中的全铁含量，提高钢水的冶炼收得率，形成持续、均匀、稳定的泡沫埋弧操作，改善渣及电弧光对炉衬的侵蚀性，延长炉衬寿命，降低炼钢电耗。

综上所述，电炉脱氧护炉调渣剂的研制和应用已成为进一步开发电炉炼钢和降低炼钢成本的关键技术之一。

为此，宝钢罗建江等人曾开发了以石灰和碳为主成分的电炉护炉剂，上海柯瑞冶金炉料有限公司也曾研发了以石墨、铝屑、铝酸钙烧结块为主的电炉护炉剂，且已在宝钢150吨直流电弧炉上使用，取得了一定的成效。但随着宝钢电弧炉降本节能要求的提高，渣钢、渣铁用量的进一步增多，上述调渣剂的使用效果存在着差距，特别是在炉衬寿命和冶炼收得率方面不能满足要求。因此，如何在新的主原料条件下，开发优质的脱氧护炉剂已成为炼钢工作者研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂、制作方法及其应用。

本发明提供的电弧炉脱氧护炉剂的特点是引入了多种复合脱氧剂和氧化镁，特别是较大量的氧化镁和碳化硅的采用，在提高渣的粘度，维持持续稳定的泡沫剂的同时，可有效地降低渣中的氧化铁质量百分含量达10～15％，提高了渣中的全铁收得率。而且又能形成稳定的全程泡沫渣，提高了渣的粘度和碱度，使得炉壁挂渣良好，延长炉衬寿命，大大降低电炉炼钢成本。

本发明提供的经改进的电炉脱氧护炉剂的组成的质量百分数如表1所示：

表1本发明提供的护炉剂的质量百分组成

总.C	MgO	SiC	金属.Al	CaO	金属.Fe	H₂O
总.C	MgO	SiC	金属.Al	CaO	金属.Fe	H₂O	15-25	41-55	15-25	≥3.0	4-10	≥6.0	0.05-0.2

本发明使用的原料为铝屑、石灰石、海绵铁、碳化硅、石墨和水镁石配制而成。在上述组成中，铝屑为炼铝工业中的边角料或铝制品加工的边角废弃料，其活性高、脱氧能力强；水镁石和碳化硅都是很好的造渣材料，调整比例使之能形成粘度和碱度适当的渣，特别是水镁石量的增加，使炉壁挂渣好，起到明显的保护炉体耐火材料的作用；另SiC发泡时间长，可有效的弥补氧化镁增加后消泡时间短的缺陷；石墨燃烧发泡，形成良好的泡沫渣，实现埋弧冶炼，同时与铝屑、海绵铁、碳化硅一起使渣中氧化铁脱氧还原为铁，大大降低渣中的全铁含量；海绵铁体积密度高，它的引入增加了制品的体积密度，使得脱氧护炉剂在使用时从高位料仓投料时潜入钢渣及钢水的深度适当，与钢水及渣充分反应，以免制品漂浮于渣面，在空气中大量燃烧，而不起作用；另外铝屑、海绵铁、碳化硅、石墨的燃烧或与渣中氧化铁反应均是放热反应，可以提升钢水温度，降低电耗，缩短冶炼时间。

所述的总碳为加入的石墨和SiC等原料中不可避免的游离碳的总和，H₂O含量为水镁石中含的结晶水以及其它原料含有的水份；金属铁是以海绵铁的形式加入的。

本发明提供的电弧炉护炉剂的制造工艺十分简单，首先按表1所示的各组分配比称重，加入适量结合剂(使用量为5～9.5％的料重计，外加)，经压密机压制，再经成球机成型为35×35×40mm³的橄榄球状的制品。小球的体积密度≥1.8g/cm³。体积密度≤1.8g/cm³，产品松散，同一高度落下潜入钢水深度小，反应快甚至只在表面燃烧，不能达到使用目的；而体积密度≥1.8g/cm³时，从同一高度落下潜入钢水深度大，反应充分，效果明显。一般选择球体的密度d为1.80g/cm³≤d≤1.95g/cm³。

组成电弧炉护炉剂中的总碳含量在15～25％之间为宜，其适当地补充了原电弧炉中吹入的碳粉量不足的矛盾。并因是埋在钢水内发泡效果更好。起到发泡形成埋弧的作用。其含量太高则发泡过多，钢水沸腾翻动厉害，甚至大量从渣门口溢出，影响冶炼操作并会造成钢水增碳；太低则泡沫渣形成不够，无法形成良好的埋弧操作，热效率低，降低炉衬寿命。

为提高渣中氧化铁的收得率并充分考虑性价比，本发明是采用铝屑、碳化硅、海绵铁和石墨并用的方式，作为复合脱氧剂其重量配比为1∶4～6∶1～2∶4～6。在整个冶炼过程中，脱氧护炉剂按4∶3∶3的比例分三次加入，以尽可能最大程度地还原渣中氧化铁，可降低渣中全铁的含量达10～15％，使得渣中全铁含量由40％降低到25％左右，降低了炉渣带走的铁损。(详见实施例)。

综上所述，本发明提供的经改进的电炉调渣剂，具有以下特点：

(1)渣中全铁含量降低10～15％，即由平均40％降低到30％～25％，全程泡沫渣埋弧操作良好；

(2)电耗降低10kwh/t.s，这是全程泡沫渣埋弧操作保持良好，热效率提高的重要标志；

(3)由于全程泡沫渣埋弧操作保持良好，渣中氧化铁含量降低，渣的粘度和碱度适当，使炉况明显改善，在电炉原料渣钢大幅提高的情况下，炉衬的大修寿命平均提高100炉次，且炉盖的寿命也得到较大提高。

具体实施方式

下面通过具体实施例的阐述，进一步说明本发明实质性特点和显著的进步，但本发明决非仅局限于实施例。

本发明提供的超高功率直流电弧炉护炉剂的组成如表2所示

表2本发明提供的经改进的电炉护炉剂的配比为(wt％)

	MgO	SiC	金属.Al	CaO	M.Fe	H₂O	总C
	MgO	SiC	金属.Al	CaO	M.Fe	H₂O	总C	1	45.13	16.20	3.30	7.47	6.10	0.10	21.70
2	50.20	17.20	4.20	5.55	5.80	0.15	16.80	1	45.13	16.20	3.30	7.47	6.10	0.10	21.70
2	50.20	17.20	4.20	5.55	5.80	0.15	16.80	3	48.10	18.50	4.10	6.78	6.00	0.12	16.40

其中作金属铝、碳化硅、金属铁、石墨的重量配比为1∶4～6∶1～2∶4～6，制成调渣剂密度为1.80～1.95g/cm³。压制成橄榄球状的护炉剂每炉试验量1000kg，分三批加入。第一批在石灰加入后，加入量400kg，第二批也在石灰加入后，加入量300kg，第三批在出钢前，加入300kg，可抑制回磷。加入了本实施例所述的脱氧护炉剂可比原来不加时减少石灰用量12kg/t.s左右。所述的脱氧护炉剂如发明内容中所述压制成35×35×40mm³的橄榄球状，密度为大于1.88g/cm³。降低渣中的铁的质量百分含量降低10～15％。

本发明和本实施例使用的主原料的化学组成，如表3所示。

表3本发明使用的原料的化学组成(wt％)

成分	MgO	金属.Al	SiO₂	金属.Fe	CaO	C	SiC
成分	MgO	金属.Al	SiO₂	金属.Fe	CaO	C	SiC	铝屑	88.02
海绵铁				91.54				铝屑	88.02
海绵铁				91.54				石墨		90.62
水镁石	92.16		2.43		2.38			石墨		90.62
水镁石	92.16		2.43		2.38			碳化硅			86.23

使用本发明提供的电弧炉脱氧护炉剂和未使用该脱氧护炉剂的出钢前钢渣样的对比数据见表2。

表2渣样对比数据

1#未使用电炉脱氧护炉剂数据；

2#使用本发明提供的电弧炉脱氧护炉剂后的数据；

本表内数据均为10炉次的平均值。

Claims

1、一种超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的脱氧护炉剂的质量百分组成为：

MgO 41～55％ SiC 15～25％金属铝≥3.0％，

CaO 4～10％金属铁≥6.0％，

总碳 15～25％以及H₂O 0.05～0.2％。

2、按权利要求1所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的脱氧护炉剂中的金属铝是以铝屑形式加入的，铝屑为炼铝工业中的边角料或铝制品加工的边角料。

3、按权利要求1所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的脱氧护炉剂中的金属铁是以海绵铁形式加入的；总碳为加入的石墨和游离碳的总和。

4、按权利要求1所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的护炉剂中金属铝、碳化硅、金属铁和石墨的质量比为1∶4～6∶1～2∶4～6，；金属铝、碳化硅、金属铁和石墨作为复合脱氧剂加入的。

5、按权利要求1所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的脱氧护炉剂质量百分组成为MgO 45.13％、SiC 16.20％、金属铝3.30％、CaO 7.47％、金属铁6.10％、总碳21.7％以及H₂O 0.10％。

6、按权利要求1所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的脱氧护炉剂的质量百分组成为MgO 50.20％、SiC 17.20％、金属铝4.20％、CaO 5.55％、金属铁5.80％、总碳16.80％以及H₂O 0.15％。

7、按权利要求1所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂，其特征在于所述的脱氧护炉剂的质量百分组成为MgO 48.10％、SiC 18.50％、金属铝4.10％、CaO 6.78％、金属Fe 6.0％。总碳16.40％以及H₂O 0.12％。

8、制作按权利要求1、5、6和7中任一项所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂的方法，其特征在于具体步骤是：

1)按各组份配比称重，外加5～9.5％结合剂混匀；

2)经压密机压制，再经成球机成型为橄榄球状，其体积密度d≥1.8g/cm³。

9、按权利要求8所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂的制作方法，其特征在于所述的橄榄球状体积密度为1.80g/cm³≤d≤1.95g/cm³。

10、按权利要求1、5、6或7所述的超高功率直流电弧炉脱氧护炉剂的应用，其特征在于使用于超功率直流电弧炉作为脱氧护炉剂，按4∶3∶3比例分三次加入电弧炉中，使渣中铁的质量百分含量降低10～15％，且减少石灰的使用量。