CN102373311B - 一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉前的调渣处理方法，属于炼钢技术领域，解决目前高温出钢后的高氧化铁渣熔点低、粘度低导致的溅渣护炉挂渣效果差、炉衬寿命低等问题，并实现不锈钢冶炼终渣的再利用。本发明的方法特征是：采用不锈钢冶炼终渣、镁砂和焦粉作调渣剂，不锈钢冶炼终渣氧化铁含量低、熔点高，且渣中的氧化铬有利于提高渣的护炉效果；焦粉可以降低留渣中的氧化铁，与镁砂协同作用提高渣的粘度和熔化温度，因此，采用本发明可以显著提高渣在炉壁上的粘附稳定性和抵抗高温及渣钢熔蚀性，改善溅渣护炉效果，使转炉炉衬寿命大幅度提高，并实现了不锈钢冶炼废渣的再利用。

Description

一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别涉及到一种将不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣处理方法。

背景技术

美国LTV钢公司首先发明了转炉溅渣护炉方法，该方法是在转炉出钢后留下部分终渣，并加入适量的调渣剂，使炉渣具有合适的粘度和较高的耐火度，然后用高压氮气喷吹炉渣，使炉渣溅射粘附到炉壁形成新的耐火抗蚀层，从而达到保护炉衬和提高炉龄的目的；一般而言，不采用溅渣护炉时的炉龄很少超过5000炉次，但实施溅渣护炉工艺后，炉龄一般都可以达到万炉以上，甚至达到5万炉以上，因此，溅渣护炉工艺得以广泛推广。

现有的溅渣护炉方法中，最关键的环节是对留在炉内的转炉冶炼终渣进行调渣处理，加入到转炉的调渣剂一般为MgO和还原剂，MgO可以提高渣的粘度和烧结点（即耐火度），还原剂起到还原渣中氧化铁的作用，同样提高渣的粘度和炉渣的熔点，调质后的炉渣粘度高，有利于炉壁挂渣，且调渣后渣中MgO含量高，耐火度高，对于目前的大型转炉炼钢，一般采用低温出钢的方法，由于渣温低，渣中氧化铁含量低，容易导致炉底和炉壁积渣，形成炉底上涨和炉壁变厚，炉膛变小的问题，为此，中国发明专利（申请号：201110037848，发明名称“控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法”）提出了采用二次调渣的新方法，解决了大型转炉炼钢低温出钢导致的溅渣护炉困难及炉底上涨和炉壁积渣的问题，而对于目前我国的中小转炉炼钢而言，由于一般不设炉外精炼升温装置，要求转炉出钢温度高，往往在1700℃甚至更高，导致渣温高，同时为保证脱磷，冶炼终渣中氧化铁含量经常在20-40%的范围，如此高的渣温度和氧化铁量，使得溅渣护炉出现新的问题，即使增加调渣剂中氧化镁和还原剂的加入量，渣子仍然存在的温度高、粘度低、熔点低的问题，这导致溅渣护炉效果非常差，炉壁挂渣困难，即使挂渣，其抵抗高温和渣侵蚀的能力也差，主要原因是熔渣内缺少能显著提高渣粘度和粘附性能的高熔点物质，导致炉衬寿命难以提高。 

因此，对于目前转炉炼钢，特别是在出钢温度高（>1680℃）和渣中氧化铁含量高（>20%）的情况下，调渣处理时必须采用新的调渣方法，克服渣温高、粘度低、挂渣效果差、溅渣层抗高温及渣熔蚀性能差的问题。

不锈钢冶炼终渣因渣中含有氧化铬，特别是冶炼进入还原期后铬酸铁中的氧化铬以尖晶石析出，使得渣熔点和粘度显著升高，因此，将不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉调渣，有利于提高渣的熔点和粘度，对提高挂渣效果及提高溅渣层耐火抗蚀性能是非常有效的；而且，不锈钢冶炼终渣中由于含有的氧化铬而具有毒性，其再利用遇到困难，即使堆积处理，对环境及水土资源也会造成一定的污染，因此，对于不锈钢冶炼终渣，其资源化再利用方法也有待开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣方法，在实现不锈钢冶炼终渣再利用的同时，解决目前转炉炼钢在出钢温度高、冶炼终渣中氧化铁含量高的情况下实施溅渣护炉时存在的渣温高、熔点低、粘度低、挂渣效果差、溅渣层抗高温及渣熔蚀性能差的问题；本发明的方法特征是：采用不锈钢冶炼终渣、焦粉、镁砂作调渣剂，不锈钢冶炼终渣和镁砂可以提高渣的熔点和粘度，焦粉可以降低留渣中的氧化铁，也具有提高渣熔点和粘度的效果，因此，采用本发明可以显著提高渣在炉壁上的粘附稳定性和抵抗高温及渣钢熔蚀性，改善溅渣护炉效果，使转炉炉衬寿命大幅度提高。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：

一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣方法，其特征如下：

转炉炼钢出钢采用留渣不留钢操作，出钢后，向转炉内依次加入不锈钢冶炼终渣、焦粉和镁砂作调渣剂对炉内留渣进行调渣处理；不锈钢冶炼终渣具有还原性，特别是其中的铬氧化物在还原性渣中以尖晶石相析出，提高渣的熔点和粘度，有利于溅渣护炉，不锈钢冶炼终渣的加入量为转炉内留渣量质量分数的5-20%；焦粉可以降低留渣中的氧化铁，以降低渣的氧化性并提高渣的粘度和熔化温度，焦粉的加入量以控制渣中的氧化铁占渣总重量分数的6~10%范围内；镁砂的主要作用是提高渣的粘度和熔化温度，提高挂渣量和挂渣层的耐火耐蚀性能，镁砂的加入量以控制渣中的氧化镁占渣总重量分数的9~15%范围内。

本发明的调渣方法中各物质的选择和加入量确定的根据说明如下：

不锈钢冶炼终渣：不锈钢冶炼终渣具有弱氧化性（或还原性），渣中的氧化铬以高熔点的尖晶石相存在，提高了渣的熔点和粘度，本发明采用的不锈钢冶炼终渣中氧化铬的质量分数应大于5%，不锈钢冶炼终渣的加入量为转炉内留渣量质量分数的5-20%，具有理想的溅渣护炉效果。

焦粉：焦粉的作用有两方面，一是焦粉作为还原剂，还原渣中过高的氧化铁，将渣中的氧化铁控制在适宜挂渣的范围内，因此焦粉的加入量根据渣中氧化铁的量确定，原则是将渣中的氧化铁控制在占渣总重量分数的6~10%范围内；焦粉作为还原剂的优势是高温还原性强，且还原反应吸热，对降低过热的渣温度有利，这是焦粉作还原剂由于Al、Al-Si等还原剂的优势之一；加入焦粉量过多，渣中氧化铁太低，同样挂渣效果差，因此，焦粉的加入量以将渣中的氧化铁控制在占渣总重量分数的6~10%范围内为最佳。

镁砂：镁砂主要成分是MgO，提高渣中的MgO可以提高渣的熔点和粘度，有利于溅渣挂渣和提高挂渣层的耐火耐蚀性能；镁砂的加入量以控制渣中的氧化镁占渣总重量分数的9~15%范围内，渣中MgO低于8%，溅渣层中的MgO不够饱和，对炉衬耐火材料是不利的，但MgO高于15%，熔渣过粘或已经结块，同样不利于挂渣。

调渣用不锈钢冶炼终渣的技术指标为：氧化铬的质量分数大于5%。

调渣用焦碳粉的技术指标为：固定碳>90%，灰分、杂质、水分之和小于10%。

调渣用镁砂中MgO的含量要大于90%。

本发明的优点

与现有技术相比较，采用本发明的优点如下：

① 本发明针对出钢温度高、冶炼终渣中氧化铁含量高的情况下实施溅渣护炉前采用不锈钢冶炼终渣、焦粉、镁砂作调渣剂，克服了渣温高、渣熔点及粘度低、挂渣效果差、溅渣层抗高温及渣熔蚀性能差的问题，有效提高了挂渣效果及挂渣层的耐火耐蚀性能，保证炉衬寿命在两万炉以上，比采用现有的溅渣护炉调渣方法的炉龄寿命9000炉左右提高一倍以上。

② 本发明用转炉冶炼终渣作调渣剂，不锈钢中的铬氧化物在焦粉及转炉冶炼过程中被碳还原，消除了其毒性，实现了废渣资源无害化再利用。

③ 对与高温出钢后的高氧化铁渣，本发明采用焦粉作还原剂，比现有技术中用Si、Al相比，不仅节约了成本50%以上，而且提高了还原效率，保证了渣中氧化铁含量的稳定性。

④ 本发明不增加额外的设备和成本，减少了补炉、清渣等时间，可缩短转炉冶炼周期3-5min，提高了转炉的生产效率。

综上所述，本发明能解决目前转炉炼钢高温出钢时溅渣效果差的诸多问题，提高了转炉的生产效率和溅渣护炉效果，使转炉炉衬寿命大幅度提高，节约了炼钢成本，同时，本发明采用不锈钢冶炼终渣，实现了有毒废弃物的资源化再利用，具有显著的经济效益和社会效益，具有推广价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述；实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。针对国内某厂20吨转炉冶炼，实施本发明：

实施实例1

实施本发明的操作步骤如下：

（1）、转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，取样分析，渣中氧化铁为35%；

（2）、在1710℃下出钢，出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的10%，根据计算渣量为1000Kg；

（3）、出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用调渣剂，调渣剂为：不锈钢冶炼终渣200kg，该渣中氧化铬总含量为8%，焦粉70Kg，镁砂90Kg，经后续分析得知调渣后渣的成分为：MgO15%，氧化铁6.7%，氧化铬 2.5%；

（4）、加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.3MPa；吹入氮气的流量为120Nm³/min；吹入氮气的时间为3.5min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，与现有技术只采用镁砂和还原剂调渣溅渣护炉相比，采用本发明时溅渣层厚度及均匀性明显提高，特别是溅渣层厚度由采用现有技术的不到1mm提高到采用本发明后的2-3cm，与现有技术相比，裸砖及砖脱落现象消失，炉衬的寿命提高到21866炉次，比不采用本发明的传统溅渣护炉调渣方法的最高炉衬寿命9047炉次提高一倍以上。

实施实例2

实施本发明的操作步骤如下：

（1）、转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，取样分析，渣中氧化铁为20%；

（2）、在1720℃下出钢，出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的8%，根据计算渣量为800Kg；

（3）、出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用调渣剂，调渣剂为：不锈钢冶炼终渣80kg，该渣中氧化铬总含量为15%，焦粉20Kg，镁砂50Kg，经后续分析得知调渣后渣的成分为：MgO9.5%，氧化铁9.7%，氧化铬 3.5%；

（4）、加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.3MPa；吹入氮气的流量为120Nm³/min；吹入氮气的时间为3.5min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，与现有技术只采用镁砂和还原剂调渣相比，采用本发明后溅渣层厚度及均匀性明显提高，特别是溅渣层厚度由采用现有技术的不到1mm提高到采用本发明后的2-3cm，裸砖及砖脱落现象消失，炉子寿命提高到21746炉次，比不采用本发明的传统溅渣护炉调渣方法的最高炉衬寿命9047炉次提高一倍以上。

Claims (2)

1.一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣方法，转炉出钢温度>1680℃，炉内留渣的渣中氧化铁含量>20%，其特征在于：溅渣护炉前对炉内留渣用不锈钢冶炼终渣、镁砂和焦粉进行调渣处理，不锈钢冶炼终渣的加入量为转炉内留渣量质量分数的5-20%，焦粉的加入量以控制渣中的氧化铁占渣总重量分数的6~10%范围内，镁砂的加入量以控制渣中的氧化镁占渣总重量分数的9~15%范围内。

2.如权利要求1所述的一种不锈钢冶炼终渣用于溅渣护炉的调渣方法，其特征在于：所述不锈钢冶炼终渣的技术指标为：氧化铬的质量分数大于5%，所述焦碳粉的技术指标为：固定碳>90%，灰分、杂质、水分之和小于10%，所述镁砂中MgO的含量要大于90%。