CN101988137B

CN101988137B - 一种转炉低热值铁水用发热剂

Info

Publication number: CN101988137B
Application number: CN2009100557387A
Authority: CN
Inventors: 徐文杰; 郑皓宇; 邵世杰; 池和冰; 施允; 李安东
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101988137A

Abstract

一种转炉低热值铁水用发热剂，其成分重量百分比为：碳质材料31～44％；硅质材料35～48％；铝矾土6～14％；铁粒或/和铁屑4～10％；粘结剂4～8％；发热剂堆比重：2.2～3.5吨/m³。本发明转炉低热值铁水用发热剂，针对低硅、低温铁水，具有升温效果明显，以及促进化渣的特点，可提高转炉炉渣的脱磷能力。

Description

一种转炉低热值铁水用发热剂

技术领域

本发明涉及一种用于钢铁冶金的辅料，特别涉及一种转炉低热值铁水用发热剂。

背景技术

转炉炼钢使用的主原料是铁水和废钢，有时也有一部分生铁，转炉铁水和废钢的配比，即铁水比或废钢比，对转炉的操作有着很大的影响。一般各个厂家根据本厂的铁水条件，生铁和废钢的资源，以及产量需要，确定合适的铁水比。在转炉铁水比确定的情况下，当铁水成分、温度波动时，特别是入转炉的铁水[Si]低和铁水温度低时，为满足产能需求，通常在转炉内采取添加发热剂的方法，来避免吹炼终点钢水过氧化。

目前转炉发热剂有碳质发热剂、硅质发热剂、铝质发热剂等，不同的发热剂对转炉炼钢的作用是不一样，碳质发热剂不增加渣量，但由于比重轻，易被转炉风机高速气流抽走，造成发热效果差，并且在铁水[Si]低的情况下，化渣能力差。硅质发热剂的发热量较高，生成的产物为酸性氧化物，为了确保炉渣碱度，必须补加足够的碱性氧化物，造成渣量增加，热量消耗增加，削弱了硅质发热剂发热能力。铝质发热剂发热能力大，生成的产物为中性氧化铝，对转炉炉衬的影响不太大，但该发热剂价格高，增加炼钢生产成本。

中国专利公开号CN1523121A公开了“一种炼钢用碳铁发热剂及生产工艺和使用方法。该专利涉及的发热剂剂由一种炼钢用碳铁发热剂，由含碳材料、添加剂、稳定剂、比重调节剂、粘结剂组成，其特征在于：添加剂占重量的0～10％，稳定剂占重量的0～15％，比重调节剂占重量的1～20％，粘结剂占重量的2～16％，其主要成分为含碳材料。主要用于低温及正常铁水[Si]的情况下，效果较佳，但当入炉铁水[Si]低的情况下，采用该发热剂，由于发热剂中主要是含碳材料，炉渣碱度过高，不利于转炉化渣和去磷，因此不适用于低温、低硅铁水补充热源。

用于转炉炼钢的铁水必须符合一定的成分和温度的要求(见表1)，对于转炉而言，如果入炉铁水温度或铁水[Si]含量低于标准要求的铁水，称为低热值铁水。

表1炼钢铁水标准

类别

C

Mn

S

P

Si

铁水温度

炼钢铁水

≥4.0％

≤0.40％

≤0.030％

≤0.120％

0.25～0.50％

≥1300℃

根据上述现状，本发明将开发一种针对低硅、低温铁水用发热剂，该发热剂的特点在于入炉铁水含硅量[Si]≤0.25％，或在铁水温度≤1300℃的前题下，转炉炉内进行热量补充，转炉终渣TFe含量可降低2.5％以上，转炉的脱磷率可提高2％以上，从而达到降低转炉钢水Free[O]，提高钢水纯净度的目的。目前该材料已在现场实施，取得了良好的效果。

发明内容

本发明的目的在于开发一种转炉低热值铁水用发热剂，针对低硅、低温铁水，具有升温效果明显，以及促进化渣的特点，可提高转炉炉渣的脱磷能力。

本发明的技术方案是，

一种转炉低热值铁水用发热剂，其成分重量百分比为：

碳质材料 31～44％；

硅质材料 35～48％；

铝矾土 6～14％；

铁粒或/和铁屑 4～10％；

粘结剂 4～8％；

发热剂堆比重：2.2～3.5吨/m³。

进一步，所述的碳质材料为石墨，或/和电极粉。

又，本发明所述的碳质材料还包括焦碳，0～5.0％，成分重量百分比计。

所述的硅质材料为硅铁、或/和碳化硅。

另外，所述的粘结剂为801胶水、或甲基纤维素钠、或淀粉胶。

在本发明发热剂中，

碳质材料，石墨、电极粉，为发热元素；

焦碳，价格便宜，但目前冶炼的绝大多数是低硫钢种，为防止钢水增硫，应将焦碳的比例控制在5％以内。

硅铁，是强发热元素，并可提供化渣所需的SiO₂含量。

铝矾土，配入6～14％，使渣中Al₂O₃含量控制在2.5～4.5％，加速石灰溶解，促进吹炼前期化渣，提高炉渣去磷、去硫能力。

铁粒、铁屑，比重添加剂，可以增加硅碳球的比重，使硅碳球比重大于炉渣比重，加入转炉炉内，可直接进入钢水，又可防止被转炉风机抽走。

本发明采用碳质材料、含硅材料和铝矾土的理论依据如下：

1)发热剂中添加硅质材料的作用

转炉吹炼过程中，需控制合适的炉渣碱度，炉渣碱度过高，炉渣流动性差，不利于转炉去磷去硫。而转炉脱磷必须有足够的渣量，通过加入石灰和轻烧白云石来确保脱磷所需的渣量，当入炉铁水[Si]含量低时，渣中的SiO₂含量低，造成炉渣碱度过高。为了解决上述问题，在铁水温度＞1300℃时，入炉铁水[Si]含量低时，通过加入软硅石，其主要成分是SiO₂，来调节炉渣的流动性，和控制炉渣碱度。但是当铁水温度低时，加入软硅石，仅起到化渣的作用，无法进行热量补充。

根据刘文辉等人发表的《炼钢铁水硅含量的确定》(《炼钢》，2002年4月，第18卷第2期)的研究结果：(1)铁水中Si的质量分数应当由铁水P的质量分数，出钢时钢水P的质量分数，要求的脱P量，石灰条件等确定。(2)铁水中w(P)为0.122％，石灰有效CaO为88.59％，炉渣碱度为4.0，吨钢炉渣达92.8kg，就有足够的脱P能力，完全可以将钢中w(P)降到0.010％以下，可计算出铁水中的Si最佳质量分数为0.52％。由上述结论推算出在铁水[P]在0.060～0.120％时，入炉铁水的[Si]控制在0.25～0.50％为较佳。

本发明在发热剂中添加硅质材料35～48％，即起到良好地升温效果，又有调节炉渣碱度的作用。1kg/吨钢的硅铁可升温21℃，发热效果是碳质发热剂的3.5倍，并且解决了炉渣去磷所需合适的铁水[Si]含量的要求，在铁水低硅情况下，起到了补充铁水[Si]的作用。

2)发热剂中添加铝矾土的作用

转炉炼钢过程中，石灰的熔解速度直接影响成渣速度和冶炼时间，为促进化渣，萤石是普遍使用的助熔剂，虽然萤石具有促进化渣作用的优点，但是使用萤石易造成转炉喷溅，加速对炉衬的侵蚀降低炉龄。目前国内大多数厂家已停止使用萤石，通过转炉溅渣护炉的留渣方式，解决吹炼初期石灰的溶解问题，但效果不理想。为了进一步促进转炉吹炼初期渣形成，本发明在发热剂中添加6～14％的铝矾土，使初期渣石灰迅速溶解，具体冶金原理如下：

由炼钢原理可知，转炉吹炼初期，生成2CaO.SiO₂时反应的G0值最大，因此在液体炉渣和石灰的界面上，首先生成C₂S。C₂S的熔点很高2403K，而且结构致密很难脱离石灰表面，因而妨碍了液体炉渣向石灰块内部渗透，严重阻碍石灰块的继续溶解。所以吹炼初期石灰块表面2CaO.SiO₂层的生成是石灰溶解缓慢的重要原因。

为了加速石灰溶解过程，必须设法破坏并去除C₂S壳层。方法之一就是加入能够急剧降低C₂S熔点的组元，从图1可见，除了CaF₂对降低C₂S熔点的作用最大外(但前述萤石不利的因素，目前已停止使用萤石)，其次依次是Al₂O₃、Fe₂O₃、Fe₃O₄、TiO₂，但是Fe₂O₃、Fe₃O₄温降严重，加入这两种物质，在本身热量不足的情况下，进一步降低了炉内温度，因此不宜选用。而Al₂O₃在降低C₂S熔点的作用、价格均优于TiO₂，因此目前最佳的方法是添加Al₂O₃，使转炉炉渣中的Al₂O₃含量达到2.5～4.5％，铝矾土中的Al₂O₃能够促使C₂S的形态发生改变，形成分散的聚集体状态直至解体，能够急剧降低C₂S熔点的组元。

3)发热剂中添加碳质材料的作用

本发明在发热剂中添加碳质材料31～44％，利用石墨、电极粉或焦碳价格便宜的优点，仅为硅质材料价格的1/5左右，并且碳质材料在转炉冶炼中，不增加渣量。与硅质材料、铝矾土、铁屑做成球状后，明显增加了碳质材料的比重，可直接进入钢水，又可防止被转炉风机抽走。

本发明的有益效果：

在转炉入炉铁水Si、温度低的情况下，由于热值不足，加入适量的本发明发热剂，由于发热剂中的硅质材料，起到了强发热效果，和促进化渣作用。而发明的关键点发热剂中添加铝矾土，加速石灰溶解，促进吹炼前期化渣，提高炉渣去磷能力。而发热剂中配加碳质材料，是利用碳质材料价格便宜的优点，并且制成比重为2.2～3.5吨/m³球体，大于炉渣比重，可直接进入钢水，提高碳质材料的利用率。

本发明发热剂可避免转炉终点钢水过氧化，使用后，转炉钢水终点Free[O]、终渣TFe以及脱磷率均有不同程度地改善。

在入转炉铁水温度、成分正常的情况下，使用本发明发热剂，还可以提高废钢比例。使用本发明发热剂10kg/t钢，可使废钢比例增加2.62％，即在出钢量为175t的转炉，加入1吨该发热剂，可熔化废钢7～8吨的废钢。

附图说明

图1为各种添加剂对2CaO.SiO₂熔点的影响的示意图。

具体实施方式

在转炉装入废钢、铁水后，在点火开吹前由炉顶料仓加入，利用铁水温度，使硅碳球尽早熔化。

实施例成分参见表2：

表2

实施例	硅质材料	碳质材料	铝矾土	铁粒、铁屑	粘结剂
						1	47.5	31.3	6.0	7.3	7.9
2	35.0	43.5	10.3	7.2	4.0
						3	36.8	32.5	14.0	10.0	6.7
4	43.2	38.3	8.3	4.0	6.2
						5	41.5	37.5	10.0	7.0	4.0
6	40.5	41.0	7.5	5.5	5.5

实施结果表明(见表3、表4)，在转炉入炉铁水Si均值为0.179％、温度均值在1268℃(低于入炉铁水标准要求)的低热值铁水，加入适量的本发明发热剂，转炉钢水终点Free[O]均值为594ppm，转炉终渣TFe均值为16.95％，转炉脱磷率均值达到了93.73％。较实施前，转炉钢水终点Free[O]降低了83ppm，转炉终渣TFe降低了3.61％，转炉脱磷率提高了2.72％，有效地避免转炉终点钢水过氧化。

各实施例均取得了不同的效果，其中例5效果最为明显，在转炉入炉铁水Si均值为0.19％、温度在1271℃的条件下，在出钢量为175t的转炉上，加入1600kg的发热剂，转炉钢水终点Free[O]降低了134ppm，转炉终渣TFe降低了7.89％，转炉的脱磷率提高了2.54％。

表3：实施后的效果

表4：实施前后数据对比明细

Claims

1.一种转炉低热值铁水用发热剂，其成分重量百分比为：

碳质材料31～44％；

硅质材料35～48％；

铝矾土6～14％；

铁屑4～10％；

粘结剂4～8％；

发热剂堆比重：2.2～3.5吨/m³。

2.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂，其特征是，所述的碳质材料为石墨，或/和电极粉。

3.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂，其特征是，所述的碳质材料还包括焦碳，0～5.0％，成分重量百分比计。

4.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂，其特征是，所述的硅质材料为硅铁、或/和碳化硅。

5.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂，其特征是，所述的粘结剂为801胶水、或甲基纤维素钠、或淀粉胶。