CN102337379A - 一种钢包渣循环利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢包渣循环利用的方法，其中，该方法包括将钢包渣固化和破碎后进行选铁，并将选铁后的残渣作为精炼渣与加入合金后的钢水接触，进行LF精炼。该方法实现了钢渣的回收利用并能够对回收利用过程中的钢渣成分精确控制，进而进一步提高钢水精炼的效果，并且，该方法通过将精炼渣加到合金化后的钢水中，解决了将钢包渣加入到空钢包后再出钢时发生的吹氩故障的问题，并大大缩短了钢水精炼的时间。

Description

一种钢包渣循环利用的方法

技术领域

本发明涉及一种钢包渣循环利用的方法。

背景技术

钢包炉外精炼是一项冶金行业普遍采用的炼钢技术，而钢包渣改性及组成控制技术是炉外精炼的关键技术，钢包渣的性质直接影响精炼过程的冶金效果。高碱度还原性钢包渣具有脱氧、脱硫、去夹杂的作用，当碱性还原渣同钢液密切接触时，钢液中实际的氧、硫的数值大于同渣平衡的氧、硫的数值，使钢液中氧和硫向渣中扩散；精炼渣中CaO、Al₂0₃等成分能够与Si、Al、Mn等的脱氧产物结合成低熔点的化合物，从而降低脱氧产物的活度，强化脱氧反应；同时，由于精炼渣均由氧化物组成，它们之间的界面张力小，易于结合成低熔点化合物，而钢液与脱氧产物间的界面张力大于渣和脱氧产物之间的界面张力，因此精炼渣可以吸收脱氧产物，使脱氧产物容易从钢液中排除。但为了提高连铸钢坯的质量，在浇注过程要严格控制钢包下渣，浇注完毕的钢包渣将被倒入渣罐中，运至渣场堆放，由此不仅造成炼钢过程大量的资源浪费，而且还会对环境造成一定的污染。

CN1804047A公开了一种炼钢浇余热态钢渣回收循环利用的方法，该方法是将浇注完毕后的余热态钢渣全部倒入空钢包内，再向该钢包内出钢，对钢水精炼后进行浇注。该方法实现了余热态钢渣的回收利用，但该方法存在以下不足：(1)余热态钢包渣倒入空钢包的同时要求向钢包吹氩，如果出现吹氩故障或吹氩强度不合适，容易造成吹氩透气砖堵塞，为后步精炼工序带来很大的困难；(2)因钢种不同，精炼渣的成分控制要求也不同，该方法只能在相同或相近的钢种内实施，具有一定的局限性；(3)采用余热态钢包渣的循环利用方法，不能准确掌握余渣的成分组成，因此，在循环利用过程中很难实现对钢包渣组成的精确控制，从而会影响钢水的精炼效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种能够对钢包渣成分精确控制、避免钢包吹氩故障、缩短精炼时间的钢包渣循环利用的方法。

本发明的发明人经过研究发现，针对浇注后钢包余渣具有高碱度、低氧化性、低熔点的特性，将钢包渣加工制成精炼渣与合金化后的钢水接触中来循环利用，不仅可以节约造渣材料，提高钢包渣脱氧、脱硫及吸收夹杂的能力，还可以精确控制钢包渣成分，提高钢水的精炼效果，同时，还能缩短精炼时间，降低工业成本。

本发明提供了一种钢包渣循环利用的方法，该方法包括将钢包渣固化和破碎后进行选铁，并将选铁后的残渣作为精炼渣与加入合金后的钢水接触，进行LF精炼。

本发明通过将浇注后的钢包渣固化和破碎后进行选铁，并将选铁后的残渣作为精炼渣与合金化后的钢水接触，进行LF精炼，与现有技术中直接回收利用余热态钢包渣相比，具有以下优点：

(1)避免钢包渣堵塞吹氩透气砖

将连铸浇余钢包渣加工制成精炼渣，再加入到炼钢炉出钢并合金化后的钢水中，能够避免因钢包渣先与钢包包底接触而堵塞透气砖，造成钢包吹氩障碍；

(2)实现对钢包渣组成的精确控制

通过将浇注后余热态钢包渣固化、破碎、选铁后加工成精炼渣，可以实现钢包渣中余钢的回收再利用和钢渣的纯化，并能够准确掌握精炼渣的化学成分，在循环利用过程中，可以根据不同渣系要求配加石灰和萤石，进一步提高钢水的精炼效果；

(3)扩大使用范围

精炼渣是一种新型的造渣材料，可以根据目标钢种而与其它造渣材料配合使用，因此不受钢种的限制，适用于多种钢种的制备；

(4)缩短精炼时间

通过将钢包渣以精炼渣的形式加入到炼钢炉出钢并合金化后的钢水中，能够显著缩短钢水的精炼过程，在更短时间内精炼得到目标钢水。本发明的发明人经过分析，认为之所以能够缩短精炼时间，其原因有可能是，在现有技术中，由于是在空钢包中加入余热态钢渣后再进行出钢和钢水合金化，而加入的钢包渣会在钢包内的钢水的表面形成覆盖层，从而阻碍合金进入到渣层下面的钢水中并使部分合金残留在钢包渣层内，再由于钢包渣的熔点较合金低，残留在钢包渣层内的合金很难熔融进入到钢水中，这样在LF精炼过程中就需要加热更长时间才能实现钢水的充分合金化。

具体实施方式

根据本发明的钢包渣循环利用的方法，将连铸浇注完毕后钢包内的余渣倒入渣罐中，冷却至室温后破碎，通过磁选方式进行选铁后的残渣作为精炼渣，循环利用到钢水精炼过程中，实现钢包渣的回收再利用，同时，通过选铁可以实现连铸浇余钢包渣中的余钢的回收利用。通过将熔融态的钢包渣加工成精炼渣，实现对钢包渣的纯化，并可以通过对精炼渣进行成分测定，获得精炼渣的成分组成，从而便于在钢水精炼过程中对造渣原料进行控制。

将连铸浇余钢包渣破碎的方式，可以采用本领域常用的破碎装置和破碎方法，例如可以使用鄂式破碎机进行破碎。

在将转炉、平炉或电炉等炼钢炉冶炼后的钢水注入空钢包内进行出钢的过程中，在优选情况下，向钢包内连续吹氩。吹氩可以采用本领域常用的吹氩方法进行，可以采用常规的吹氩方式如底吹方式以常规的吹氩量对出钢全过程的钢水进行吹氩。另外，在出钢过程中或出钢后向钢水内加入合金进行合金化，并向加入合金后向钢包内的钢水中加入精炼渣，使精炼渣与钢水接触，相对于每吨加入合金后的钢水，所述精炼渣的用量可以为3-8千克，优选为4-7千克。在优选的情况下，所述精炼渣在钢水加入合金后10-20秒内加入。这样，能够防止精炼渣加入钢水后迅速融化而覆盖钢水，阻碍合金进入到钢水中，降低钢水充分合金化的效果。在进一步优选的情况下，对出完钢后的钢包继续吹氩6-10min。

根据本发明的钢包渣循环利用的方法，为了便于使用，优选将精炼渣加工成颗粒状，例如，可以为精炼渣颗粒。在优选情况下，精炼渣颗粒的直径可以为5-20mm，优选为8-15mm。精炼渣颗粒的直径在上述范围内时，能够避免精炼渣颗粒太小而产生粉尘，并避免精炼渣颗粒在加入到钢水后的化渣时间过长。

根据本发明的一种实施方式，在精炼渣与钢水接触之前，使精炼渣与萤石和活性石灰混合。根据精炼渣的成分组成以及不同钢种对精炼渣系的要求，使精炼渣与萤石和活性石灰混合，可得到适合于目标钢种的混合精炼渣，能够进一步提高脱氧、脱硫和吸收夹杂的效果。

根据本发明的另一种实施方式，在精炼渣与钢水接触之后，在钢水中加入萤石和活性石灰。根据精炼渣的成分组成以及不同钢种对精炼渣系的要求，在精炼渣与钢水接触之后，在钢水中加入萤石和活性石灰，可精炼制得目标钢种。

对于精炼渣成分组成的测定可以采用本领域常规的固体钢渣成分分析方法，例如可采用钢渣化学成分分析仪进行测定。通过将余热态钢包渣加工成固态的精炼渣，能够精确掌握精炼渣的成分组成，从而能够进一步提高钢水的精炼效果。

在本发明的钢包渣循环利用的方法中，在优选的情况下，所述萤石中CaF₂的含量可以为70-90重量％，优选为80-90重量％，水分含量可以为小于0.1重量％，优选为小于0.01重量％；所述活性石灰中CaO的含量可以为80-90重量％，优选为85-90重量％，水分含量可以为小于0.1重量％，优选为0.01重量％。

为了进一步提高脱氧、脱硫和吸收夹杂的效果，所述萤石的颗粒直径可以为5-20mm，更优选为10-15mm，所述活性石灰的活性度可以为大于280毫升，更优选为大于320毫升。所述萤石和活性石灰的添加量可以根据精炼渣的成分组成和目标钢种对精炼渣系的需求而适当地选择，在优选情况下，相对于每吨加入合金后的钢水，所述萤石的用量可以为0.1-0.5千克，优选为0.1-0.4千克；活性石灰的用量可以为0.1-2.5千克，优选为0.5-2.0千克。在更优选的情况下，加入的萤石与活性石灰的重量比可以为1∶5-7，更优选为1∶6-7。在上述范围内配合使用萤石和活性石灰的情况下，可以提高精炼渣的脱氧、脱硫和吸收夹杂的能力，进一步提高钢水的精炼效果。

根据本发明的钢包渣循环利用的方法，所述LF精炼可以采用本领域中通用的LF精炼工艺，例如可以将加入精炼渣的钢包调运至LF精炼工位，利用LF炉对钢包进行加热精炼。在优选的情况下，在LF精炼过程中，向钢包内连续吹氩，吹氩可以采用本领域常用的吹氩方法进行，可以采用常规的吹氩装置以常规的吹氩量对精炼全过程的钢水进行吹氩。在进一步优选的情况下，在钢包到达精炼工位后，向钢包内添加如上所述的萤石和活性石灰。

对于高品质钢种，还可以将LF精炼结束后的钢包运至RH工位进一步精炼处理。

精炼结束后，将盛有钢水的钢包进行浇注，浇注完毕后的钢包余渣可以进一步加工成精炼渣，从而完成连铸钢包渣循环利用。通常同一炉的回收渣可以循环使用3次，第3次回收的钢包渣在浇注完毕后倒入渣罐，运至废渣场作为废渣处理。

实施例

以下通过实施例进一步说明本发明的钢包渣循环利用的方法，但本发明并不限定于下述各实施例。

实施例1

本实施例用于说明本发明的钢包渣循环利用的方法。

将转炉冶炼P510L钢过程中连铸浇注完毕后的钢包内的余渣倒入渣罐内，冷却至室温后，通过鄂式破碎机破碎成平均粒径为10mm的颗粒后，通过磁选选出余渣中残留的钢颗粒后得到精炼渣颗粒。利用钢渣化学成分分析仪对精炼渣颗粒进行成分分析，精炼渣颗粒主要成分为：48.5重量％的CaO，23.5重量％的Al₂O₃，8.5重量％的SiO₂，6.6重量％的MgO，0.9重量％的FeO，0.76重量％的MnO。

将转炉冶炼后的钢水注入空钢包内进行出钢，同时通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-2.5升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，并在出钢过程中按照每吨钢水3.6kg的加料量加入铝锰铁和钒铁合金进行合金化，待加完合金15秒后，按照每吨钢水6kg的加料量向钢包中的钢水中加入上述精炼渣颗粒，与钢水混合，并继续吹氩8分钟。

将吹氩结束后的钢包吊运至LF精炼工位，并通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-3.8标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，以每吨钢水0.3kg的加料量向钢包内加入粒径为15mm的萤石(CaF₂含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，以每吨钢水1.8kg的加料量向钢包内加入活性度为320毫升的活性石灰(CaO含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，利用LF炉对钢包进行加热精炼，精炼22分钟后得目标P510L精炼钢水。

精炼完成后，将盛有钢水的钢包吊运至连铸中间包回转台进行浇注，并将浇注完毕后的钢包内余渣再次加工成精炼渣，作为造渣材料进入下一循环过程。观察倒出余渣后的空钢包，发现吹氩通道内无钢渣残留。

对比例1

按照CN1804047A公开的炼钢浇余热态钢渣回收循环利用的方法，对转炉冶炼P510L钢过程中连铸浇注完毕后的钢包内的余渣进行回收循环利用。其中，精炼32分钟后得到目标钢水。精炼结束后观察钢包内侧发现部分吹氩通道被钢渣堵塞。

实施例2

本实施例用于说明本发明的钢包渣循环利用的方法。

将转炉冶炼L360MB钢过程中连铸浇注完毕后的钢包内的余渣倒入渣罐内，冷却至室温后，鄂式破碎机破碎成平均粒径为5mm的颗粒后，通过磁选选出余渣中残留的钢颗粒后得到精炼渣颗粒。利用钢渣化学成分分析仪对精炼渣颗粒进行成分分析，精炼渣颗粒主要成分为47.6重量％的CaO，22.8重量％的Al₂O₃，9.2重量％的SiO₂，5.9重量％的MgO，0.87重量％的FeO，0.81重量％的MnO。

将转炉冶炼后的钢水注入空钢包内进行出钢，同时通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-2.5标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，并在出钢过程中按照每吨钢水4.2kg的加料量加入铝锰铁、钒铁和钛铁合金进行合金化，待加完合金20秒后，按照每吨钢水4kg的加料量向钢包中的钢水中加入精炼渣颗粒，与钢水混合，并继续吹氩6分钟。

将吹氩结束后的钢包吊运至LF精炼工位，并通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-3.8标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，以每吨钢水0.4kg的加料量向钢包内加入粒径为5mm的萤石(CaF₂含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，以每吨钢水2.5kg的加料量向钢包内加入活性度为340毫升的活性石灰(CaO含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，利用LF炉对钢包进行加热精炼，精炼24分钟后得目标L360MB精炼钢水。

精炼完成后，将盛有钢水的钢包吊运至连铸中间包回转台进行浇注，并将浇注完毕后的钢包内余渣再次加工成精炼渣颗粒，作为造渣材料进入下一循环过程。观察倒出余渣后的空钢包发现吹氩通道内无钢渣残留。

实施例3

本实施例用于说明本发明的钢包渣循环利用的方法。

将转炉冶炼J55钢过程中连铸浇注完毕后的钢包内的余渣倒入渣罐内，冷却至室温后，通过鄂式破碎机破碎成平均粒径为20mm的颗粒后，通过磁选选出余渣中残留的钢颗粒后得到精炼渣颗粒。利用钢渣化学成分分析仪对精炼渣颗粒进行成分分析，精炼渣颗粒主要成分为49.2重量％的CaO，21.8重量％的Al₂O₃，8.5重量％的SiO₂，6.2重量％的MgO，0.91重量％的FeO，0.79重量％的MnO。

将转炉冶炼后的钢水注入空钢包内进行出钢，同时通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-2.5标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，并在出钢过程中按照每吨钢水3.8kg的加料量加入铝锰铁、钒铁和钛铁合金进行合金化，待加完合金10秒后，按照每吨钢水7kg的加料量向钢包中的钢水中加入精炼渣颗粒，与钢水混合，并继续吹氩10分钟。

将吹氩结束后的钢包吊运至LF精炼工位，并通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-3.8标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，以每吨钢水0.1kg的加料量向钢包内加入粒径为10mm的萤石(CaF₂含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，以每吨钢水0.7kg的加料量向钢包内加入活性度为360毫升的活性石灰(CaO含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，利用LF炉对钢包进行加热精炼，精炼23分钟后得目标L360MB精炼钢水。

精炼完成后，将盛有钢水的钢包吊运至连铸中间包回转台进行浇注，并将浇注完毕后的钢包内余渣再次加工成精炼渣颗粒，作为造渣材料进入下一循环过程。观察倒出余渣后的空钢包发现吹氩通道内无钢渣残留。

实施例4

本实施例用于说明本发明的钢包渣循环利用的方法。

将转炉冶炼J55钢过程中连铸浇注完毕后的钢包内的余渣倒入渣罐内，冷却至室温后，通过鄂式破碎机破碎成平均粒径为20mm的颗粒后，通过磁选选出余渣中残留的钢颗粒后得到精炼渣颗粒。利用钢渣化学成分分析仪对精炼渣颗粒进行成分分析，精炼渣颗粒主要成分为49.2重量％的CaO，21.8重量％的Al₂O₃，8.5重量％的SiO₂，6.2重量％的MgO，0.91重量％的FeO，0.79重量％的MnO。

将转炉冶炼后的钢水注入空钢包内进行出钢，同时通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-2.5标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，并在出钢过程中按照每吨钢水4.0kg的加料量加入铝锰铁、钒铁和钛铁合金进行合金化，待加完合金10秒后，按照每吨钢水5kg的加料量向钢包中的钢水中加入精炼渣颗粒，与钢水混合，并继续吹氩10分钟。

将吹氩结束后的钢包吊运至LF精炼工位，并通过底吹方式以每吨钢水氩气的流量为1-3.8标准升/分钟的吹氩速度向钢包内吹氩，以0.15kg/t的加料量向钢包内加入粒径为10mm的萤石(CaF₂含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，以0.6kg/t的加料量向钢包内加入活性度为360毫升的活性石灰(CaO含量为85重量％，水分含量为0.05重量％)，利用LF炉对钢包进行加热精炼，精炼18分钟后得目标L360MB钢精炼钢水。

精炼完成后，将盛有钢水的钢包吊运至连铸中间包回转台进行浇注，并将浇注完毕后的钢包内余渣再次加工成精炼渣颗粒，作为造渣材料进入下一循环过程。观察倒出余渣后的空钢包发现吹氩通道内无钢渣残留。

通过本发明的实施例1-4可以看出，通过将连铸浇余钢包渣加工制成精炼渣并与加入合金后的钢水接触，进行钢水LF精炼，实现了钢渣的回收利用并能够对回收利用过程中的钢渣成分精确控制，进而进一步提高钢水精炼的效果，并且，本发明通过将精炼渣加到合金化后的钢水中，解决了将钢包渣加入到空钢包后再出钢时发生的吹氩故障的问题，并大大缩短了钢水精炼的时间。

Claims (11)

1.一种钢包渣循环利用的方法，其特征在于，该方法包括将钢包渣固化和破碎后进行选铁，并将选铁后的残渣作为精炼渣与加入合金后的钢水接触，进行LF精炼。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于每吨加入合金后的钢水，所述精炼渣的用量为3-8千克。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述精炼渣在钢水加入合金后10-20秒内加入。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述精炼渣为精炼渣颗粒。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述精炼渣颗粒的直径为5-20mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在精炼渣与钢水接触之前，使精炼渣与萤石和活性石灰混合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在精炼渣与钢水接触之后，在钢水中加入萤石和活性石灰。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，相对于每吨加入合金后的钢水，所述萤石的用量为0.01-0.05千克，活性石灰的用量为0.01-0.25千克。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，萤石与活性石灰的重量比为1∶5-7。

10.根据权利要求6、7或9所述的方法，其中，所述萤石中CaF₂的含量为70-90重量％，水分含量为小于0.1重量％；所述活性石灰中CaO的含量为80-90重量％，水分含量为小于0.1重量％。

11.根据权利要求6、7或9所述的方法，其中，所述萤石的颗粒直径为5-20毫米；所述活性石灰的活性度为大于280毫升。