CN102181610B

CN102181610B - 用于半钢炼钢的复合造渣剂及其使用方法

Info

Publication number: CN102181610B
Application number: CN2011100816228A
Authority: CN
Inventors: 王建; 李茂林; 易良刚; 何为; 陈永; 林立; 余海滨; 杨森祥; 戈文荪; 彭毅
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-04-01
Also published as: CN102181610A

Abstract

本发明公开了一种用于半钢炼钢的复合造渣剂及其制备方法和使用方法，所述造渣剂组分为(重量百分比)：含铁氧化物26～36份，SiO₂ 27～35份，CaO 7～13份，MnO 4～7份，MgO4～8份，所述含铁氧化物为Fe₂O₃和FeO，Fe₂O₃与FeO的重量比为50-60∶1。该造渣剂是将提钒尾渣与石英砂、转炉钢渣磁选粒铁和结合剂按一定的质量比混合并搅拌均匀，压制成球团，，干燥后制得。本发明制得的造渣剂可与活性石灰、高镁石灰一起用于半钢炼钢。本发明制得的复合造渣剂在半钢炼钢使用过程中克服了炉渣容易喷溅和返干、脱磷效果差、操作难度大等缺陷。

Description

用于半钢炼钢的复合造渣剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种转炉半钢炼钢用造渣剂及其制备方法及使用方法，属于冶金技术领域。

背景技术

在我国，部分钢铁厂采用钒钛磁铁矿冶炼，为了保证资源的有效利用，在炼钢之前通常进行了脱硫和提钒工艺，脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.2%～3.8%，半钢中磷质量百分含量为0.06%～0.09%，其余硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，从而导致半钢炼钢过程中存在热源不足和成渣速度慢等问题，因此，为了有效地进行半钢炼钢，在炼钢过程中通常需要外加复合造渣材料来保证化渣降碳和脱磷效果。

栾秋生等人在《攀钢炼钢复合造渣剂的研制与应用》(“钢铁钒钛”，第21卷第4期，2000年12月，p55-58)中报道了一种用于半钢转炉炼钢的复合造渣剂，该复合造渣剂含有SiO₂、CaO、MnO和Al₂O₃以及S、P等杂质。该复合造渣剂可以缩短初期渣的形成时间，有效保证冶炼过程顺利进行。然而，本发明的发明人发现在吹炼过程中，为达到快速化渣和快速脱磷，必须依靠氧枪的枪位控制，靠氧化铁水来提供足够的铁氧化物，其控制难度大。且吹炼过程中容易造成炉渣喷溅，又容易造成炉渣返干，脱磷效果也较差。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是针对现有技术中存在的炉渣容易喷溅和返干，且脱磷效果较差的缺陷，提供一种有助于半钢炼钢化渣脱磷的复合造渣剂。

技术方案如下：

本发明提供了一种半钢炼钢用复合造渣剂，其特征在于，以造渣剂总重量为基准，所述造渣剂的组成为：含铁氧化物26～36份，SiO₂ 27～35份，CaO 7～13份，MnO 4～7份，MgO 4～8份，所述含铁氧化物为Fe₂O₃和FeO，Fe₂O₃与FeO的重量比为50-60：1。

优选的，以造渣剂总重量为基准，上述造渣剂的组成为：含铁氧化物30～36份，SiO₂ 30～35份，CaO 10～13份，MnO 5～7份，MgO 5～8份，所述含铁氧化物为Fe₂O₃和FeO，Fe₂O₃与FeO的重量比为50-60：1。

本发明要解决的第二个技术问题是提供了上述复合造渣剂的制备方法。

具体技术方案如下：

本发明提供的一种上述复合造渣剂的制备方法，该方法包括，将提钒尾渣与石英砂、转炉钢渣磁选粒铁和结合剂按质量比为：提钒尾渣55～70份，石英砂10～15份，转炉钢渣磁选粒铁10～20份，结合剂7～11份混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥即得；

其中，所述转炉钢渣磁铁选粒是将转炉炼钢产生的钢渣经破碎、磁选后所得的铁渣混合物；所述转炉钢渣磁选粒铁的组成为(质量百分比)：含铁氧化物35-45%，SiO₂ 10-15%，MnO 3-6%，MgO 5-8%，CaO 30-36%；优选为：含铁氧化物40-45%，SiO₂ 12-13%，MnO 4-5%，MgO 6-7%，CaO 32-35%；

所述提钒尾渣的组成为(质量百分比)：含铁氧化物35-45%，SiO₂ 15-20%，MnO 5-9%，MgO 4-8%，CaO 3-6%；优选为：含铁氧化物40-45%，SiO₂ 16-18%，MnO 6-9%，MgO 5-8%，CaO4-6%。

优选的，上述方法中所述结合剂选自膨润土和水泥的一种或几种，优选膨润土和水泥混用，其中膨润土和水泥的质量配比为：膨润土为5～7份，水泥2～4份；

优选的，上述方法中提钒尾渣与石英砂、转炉钢渣磁选粒铁和结合剂的质量比为：提钒尾渣60～68份，石英砂10～13份，转炉钢渣磁选粒铁10～16份，膨润土为5～7份，水泥2～4份。

本发明要解决的第三个技术问题是针对现有技术中存在的复合造渣剂在半钢炼钢使用过程中操作难度大的缺陷，提供了使用上述复合造渣剂进行半钢炼钢的方法。

具体技术方案如下：

半钢炼钢的方法包括：通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧，并向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，所述复合造渣剂为本发明提供的复合造渣剂。

本发明要解决的第四个技术问题是提供了提钒尾渣和转炉钢渣磁选粒铁在制造半钢炼钢用复合造渣剂中的用途。

具体技术方案为：将提钒尾渣和转炉钢渣磁选粒铁与英砂、结合剂按质量比为：提钒尾渣55～70份，石英砂10～15份，转炉钢渣磁选粒铁10～20份，结合剂7～11份混合并搅拌均匀得到混合物；再将该混合物压制成球团，最后将该球团干燥后得到半钢炼钢用复合造渣剂。

由于现有复合造渣剂含有SiO₂、CaO、MnO和Al₂O₃以及S、P等杂质，不含铁氧化物，在吹炼过程中为达到快速化渣和快速脱磷，必须依靠氧枪的枪位控制，靠氧化铁水来提供足够的铁氧化物，其控制难度大。另外，当铁氧化物含量过高时，炉渣容易喷溅；而当碳氧反应加快，铁氧化物降低时，又容易造成炉渣返干，且没有了足够的铁氧化物脱磷效果变差。

本发明的有益效果：

本发明的半钢炼钢用复合造渣剂与现有技术提供的复合型造渣剂相比，具有以下优势：

a克服现有复合造渣剂在半钢炼钢使用过程中脱磷效果较差、操作难度大、炉渣容易喷溅和返干等缺陷；

b充分利用了提钒尾渣和转炉钢渣磁选粒铁中的铁氧化物、SiO₂、MnO、MgO以及CaO等有益组分；

c使炼钢工艺更加顺行，初期渣形成时间提前0.3～0.5min，吹氧时间缩短0.5～1.0min，化渣脱P效果更好；

d充分回收提钒尾渣和转炉钢渣磁选粒铁中有价铁元素，降低半钢炼钢的钢铁料消耗3～4kg/t._钢，大幅度降低半钢炼钢生产成本。同时减轻环境保护造成的压力。

附图说明

图1为本发明复合造渣剂制备工艺流程图。

图2为本发明复合造渣剂用于半钢炼钢的生产流程图。

具体实施方式

进一步，上述复合造渣剂优选为球形或椭圆形球团，其平均粒度为20～50mm，水含量小于2wt%，落下强度为5～8次/球。满足上述平均粒度和强度要求的复合造渣剂，能够方便地从料仓中下料，同时在下料过程中不易粉化和破碎；对复合造渣剂的水分要求可以保证炼钢安全并减少炼钢时的热损失。

本文所使用的术语“落下强度”表示在橡胶板上将试验物体从1米的高度上落下而不出现裂纹或破碎的次数。

本发明还提供了一种上述复合造渣剂的制备方法，该方法包括，将提钒尾渣与石英砂、转炉钢渣磁选粒铁和结合剂按质量比为：提钒尾渣55～70份，石英砂10～15份，转炉钢渣磁选粒铁10～20份，结合剂7～11份混合并搅拌均匀，压制成球团，干燥即得；

其中，所述转炉钢渣磁铁选粒是将转炉炼钢产生的钢渣经破碎、磁选后所得的铁渣混合物；所述转炉钢渣磁选粒铁的组成为(质量百分比)：含铁氧化物35-45%，SiO₂ 10-15%，MnO 3-6%，MgO 5-8%，CaO 30-36%，所述含铁氧化物为Fe₂O₃和FeO，Fe₂O₃与FeO的重量比为50-60：1；优选含铁氧化物40-45%，SiO₂ 12-13%，MnO 4-5%，MgO 6-7%，CaO 32-35%。

所述提钒尾渣的组成为(质量百分比)：含铁氧化物35-45%，SiO₂ 15-20%，MnO 5-9%，MgO 4-8%，CaO 3-6%，所述含铁氧化物为Fe₂O₃和FeO，Fe₂O₃与FeO的重量比为50-60：1；优选含铁氧化物40-45%，SiO₂ 16-18%，MnO 6-9%，MgO 5-8%，CaO 4-6%。

优选的，上述方法中所述结合剂选自膨润土和水泥中的一种或几种，优选膨润土和水泥混用，其中膨润土和水泥的质量配比为：膨润土为5～7份，水泥2～4份；

上述方法中混合搅拌后的物料采用对称压球机、高强压球机等制成球团，压球机的压力为30～40Mpa。

上述方法中球团采用带式烘干机、链篦机等烘干，优选带式烘干机，烘烧温度100～200℃，烘烧时间1～2小时。如果球团不烘干，其一，球的强度不高，其二，炼钢转炉是高温炉，高水分的球加入炉内，轻者对钢水质量造成影响，出现冶炼时的轻微喷溅，重者产生爆炸。

本发明还提供了一种半钢炼钢的方法，该方法包括通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧，并向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，所述复合造渣剂为本发明提供的复合造渣剂。

其中，上述半钢炼钢方法中所述活性石灰、高镁石灰及复合造渣剂的加入总量分别为20～25kg/t_半钢、15～19kg/t_半钢和15～20kg/t_半钢。

其中，所述活性石灰的CaO的质量百分含量为80-90%，优选85-90%。石灰的活性度以中和生石灰消化产生的Ca(OH)₂所消耗的浓度为4mol/L盐酸的毫升数表示，通常活性度为300ml/4N-HCl以上的石灰称为活性石灰，活性石灰的主要成分为CaO。使用活性石灰可以显著缩短炼钢转炉初期渣化时间，对脱磷很有利。

其中，所述高镁石灰中CaO的质量百分含量为35-55%，优选40-50%；MgO的质量百分含量为30-45%，优选35-40%。使用高镁石灰可以提高炉渣中的MgO含量，减少轻烧镁球用量，在满足溅渣护炉，提高转炉炉龄的同时，降低生产成本。

上述半钢炼钢方法，向转炉内加入的所述活性石灰、高镁石灰及所述的复合造渣剂分两批进行，第一批在开始吹氧前2.5分钟内加完，第一批复合造渣剂的加入量为复合造渣剂总重量的1/2～3/4；第一批活性石灰与高镁石灰中的CaO与第一批复合造渣剂中的SiO₂的重量比为2.5～3；第二批在开始吹氧前2.5分钟内加完，第二批复合造渣剂的加入量为剩余量的复合造渣剂，活性石灰与高镁石灰中的加入量为使最终钢渣中的CaO与SiO₂的重量比为4.5～5；所述氧枪供氧条件为：供氧压力0.8～0.9Mpa，供氧强度3.2～3.8m³/t_钢.min，供氧时间840～960秒。在第一批加入活性石灰、高镁石灰及复合造渣剂时，通过调整CaO/SiO₂的重量比，可以加快钢渣的形成，从而提高半钢炼钢的效率；在第二批加入活性石灰、高镁石灰及复合造渣剂时，通过调整CaO/SiO₂的重量比，可以达到充分脱出磷的效果。

根据本发明提供的半钢炼钢方法，吹氧结束后的熔池温度为1640～1685℃。

本发明还提供了提钒尾渣和转炉钢渣磁选粒铁在制造半钢炼钢用复合造渣剂中的用途。

具体应用为：将提钒尾渣和转炉钢渣磁选粒铁与英砂、结合剂按质量比为：提钒尾渣55～70份，石英砂10～15份，转炉钢渣磁选粒铁10～20份，结合剂7～11份混合并搅拌均匀得到混合物；再将该混合物压制成球团，最后将该球团干燥后得到半钢炼钢用复合造渣剂。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。

下述实施例中所采用的提钒尾渣、石英砂、转炉钢渣磁选粒铁和结合剂的主要组成如表1所示，石灰和高镁石灰的主要组成如表2所示。

表1 提钒尾渣、石英砂、转炉钢渣磁选粒铁和结合剂的主要成分表

表2 石灰和高镁石灰的主要成分表

名称	CaO(重量%)）	MgO(重量％)
			石灰	88.3	1.3
高镁石灰	40.6	36.4

实施例1

将表1中的提钒尾渣、石英砂、转炉钢渣磁选粒铁、膨润土、水泥按质量比为60：12：18：6：4进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力30Mpa，挤压出直径为20～50mm的球形颗粒，将球形颗粒用带式烘干机进行烘烤，烘烧温度175℃，烘烧78min后即得球团半钢炼钢复合造渣剂。经检测，得到的球团半钢炼钢复合造渣剂中Fe₂O₃含量、FeO含量、MnO含量、SiO₂含量、CaO含量以及MgO含量如表3所示。可见，利用本发明制得的复合造渣剂铁氧化物含量适当，从而克服了炉渣容易喷溅和返干的缺陷。

将制得的球团复合造渣剂用于攀钢120t转炉半钢炼钢，半钢中的C含量、Mn含量、S含量以及P含量如表4所示。半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.35m³/t_钢.min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批球形球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在开吹供氧2.5min内将第一批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰全部加完。初期渣形成后（来渣时间3.6min），向炉内加入第二批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在停吹供氧2.5min内将半钢炼钢复合造渣剂全部加完。第一批和第二批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰的加入量如表5所示。供氧时间为890秒时提升氧枪停止供氧，测得钢水温度以及其中C含量、Mn含量、P含量以及S含量如表6所示；出炉并获得合格的钢水。以上均为重量百分比，百分数之和为100%。

实施例2

将上述表1中的提钒尾渣、石英砂、转炉钢渣磁选粒铁、膨润土、水泥按质量比为70：10：10：6：4进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力35Mpa，挤压出直径为20～50mm的球形颗粒，将球形颗粒用带式烘干机进行烘烤，烘烧温度180℃，烘烧85min后即得球团半钢炼钢复合造渣剂。经检测，得到的球团半钢炼钢复合造渣剂中Fe₂O₃含量、FeO含量、MnO含量、SiO₂含量、CaO含量以及MgO含量如表3所示。可见，利用本发明制得的复合造渣剂铁氧化物含量适当，从而克服了炉渣容易喷溅和返干的缺陷。

将制得的球团复合造渣剂用于攀成钢80t转炉半钢炼钢，一次造渣后获得的半钢中C含量、Mn含量、S含量以及P含量如表4所示。半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.75m³/t_钢.min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在开吹供氧2.5min内将第一批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰全部加完。初期渣形成后（来渣时间3.3min），向炉内加入第二批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在停吹供氧2.5min内将造渣剂全部加完，第一批和第二批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰的加入量如表5所示。供氧时间为940秒时提升氧枪停止供氧，测得钢水温度以及中C含量、Mn含量、P含量以及S含量如表6所示；出炉并获得合格的钢水。以上均为重量百分比，百分数之和为100%。

实施例3

将上述表1中的提钒尾渣、石英砂、转炉钢渣磁选粒铁、膨润土、水泥按质量比为65：15：10：6：4进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力40Mpa，挤压出直径为20～50mm的球形颗粒，将球形颗粒用带式烘干机进行烘烤，烘烧温度130℃，烘烧70min后即得球团半钢炼钢复合造渣剂。经检测，得到的球团半钢炼钢复合造渣剂中Fe₂O₃含量、FeO含量、MnO含量、SiO₂含量、CaO含量以及MgO含量如表3所示。可见，利用本发明制得的复合造渣剂铁氧化物含量适当，从而克服了炉渣容易喷溅和返干的缺陷。

将制得的球团复合造渣剂用于攀成钢80t转炉半钢炼钢，一次造渣后获得的半钢中C含量、Mn含量、S含量以及P含量如表4所示。半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.75m³/t_钢.min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在开吹供氧2.5min内将第一批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰全部加完。初期渣形成后（来渣时间3.9min），向炉内加入第二批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在停吹供氧2.5min内将造渣剂全部加完，第一批和第二批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰的加入量如表5所示。供氧时间为850秒时提升氧枪停止供氧，测得钢水温度以及中C含量、Mn含量、P含量以及S含量如表6所示；出炉并获得合格的钢水。以上均为重量百分比，百分数之和为100%。

实施例4

将上述表1中的提钒尾渣、石英砂、转炉钢渣磁选粒铁、膨润土、水泥按质量比为55：15：20：7：2进入碾轮混砂机混合搅拌，搅拌均匀后加入到对称压球机中，调节对称压球机的压力40Mpa，挤压出直径为20～50mm的球形颗粒，将球形颗粒用带式烘干机进行烘烤，烘烧温度130℃，烘烧70min后即得球团半钢炼钢复合造渣剂。经检测，得到的球团半钢炼钢复合造渣剂中Fe₂O₃含量、FeO含量、MnO含量、SiO₂含量、CaO含量以及MgO含量如表3所示。可见，利用本发明制得的复合造渣剂铁氧化物含量适当，从而克服了炉渣容易喷溅和返干的缺陷。

将制得的球团复合造渣剂用于攀成钢80t转炉半钢炼钢，一次造渣后获得的半钢中C含量、Mn含量、S含量以及P含量如表4所示。半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.75m3/t钢.min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在开吹供氧2.5min内将第一批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰全部加完。初期渣形成后（来渣时间3.7min），向炉内加入第二批球团半钢炼钢复合造渣剂和活性石灰以及高镁石灰，并在停吹供氧2.5min内将造渣剂全部加完，第一批和第二批球团半钢炼钢复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰的加入量如表5所示。供氧时间为860秒时提升氧枪停止供氧，测得钢水温度以及中C含量、Mn含量、P含量以及S含量如表6所示；出炉并获得合格的钢水。以上均为重量百分比，百分数之和为100%。

表3 复合造渣剂组成

表4 半钢指标

表5 复合造渣剂、活性石灰以及高镁石灰的加入量

表6 钢水指标

Claims

1.用于半钢炼钢的复合造渣剂，其特征在于，所述造渣剂的组成为：含铁氧化物26～36份，SiO₂ 27～35份，CaO 7～13份，MnO 4～7份，MgO 4～8份；其中，所述含铁氧化物为Fe₂O₃和FeO，Fe₂O₃与FeO的重量比为50-60∶1。

2.根据权利要求1所述的复合造渣剂，其特征在于，所述造渣剂的组成为：含铁氧化物30～36份，SiO₂ 30～35份，CaO 10～13份，MnO 5～7份，MgO 5～8份。

3.一种半钢炼钢的方法，该方法包括通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧，并向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，其特征在于，所述复合造渣剂为权利要求1或2所述的复合造渣剂。

4.根据权利要求3所述的半钢炼钢方法，其特征在于，所述活性石灰、高镁石灰及复合造渣剂的加入量分别为：活性石灰20～25kg/t_半钢，高镁石灰15～19kg/t_半钢，复合造渣剂15～20kg/t_半钢。

5.根据权利要求4所述的半钢炼钢方法，其特征在于，所述活性石灰中的CaO的质量百分含量为80-90%；所述高镁石灰中CaO的质量百分含量为35-55%，MgO的质量百分含量为30-45%。