CN102787203A

CN102787203A - 一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂

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Publication number: CN102787203A
Application number: CN2012102790621A
Authority: CN
Inventors: 王宏明; 李桂荣; 赵玉涛; 杨丽莉; 赵钊
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: CN102787203B

Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂。本发明的目的是提供一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂，克服目前炼钢造渣采用萤石、铁矾土、氧化铁等作助熔剂存在的氟污染、化渣效率低、不利于早期快速造渣脱磷等问题等关键问题，同时实现低品位锂辉石资源的充分利用，其特征在于该助熔剂的组成（质量百分数）为：锂辉石41-50%，活性石灰31-40%，氧化铁11-20%。

Description

一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂。

背景技术

氧气转炉炼钢目前采用萤石、铁矾土、氧化铁等作助熔剂，这三类助熔剂目前各有优势和不足：对于萤石而言，随着萤石资源紧张，价格上涨，且大量使用萤石会造成氟污染，因此萤石的使用受到严格限制；对于铁矾土而言，其优势是价格低、资源广，但不足是化渣效率低、铁矾土冶金功能不足，对快速造渣和早脱磷效果不明显；对氧化铁而言，单一使用时，对炉衬侵蚀较重，且不能够实现脱磷和脱硫。

中国发明专利（申请号：200710020914.4）：碱性氧气转炉炼钢造渣助熔剂及其制备方法及造渣方法，提出一种采用含硼的无氟造渣助熔剂，给无氟造渣提供一种有效的方法；但是，高品位的硼资源也是有限的，而廉价的硼泥又很难达到炼钢造渣所需要硼含量，而且，含硼助熔剂中的氧化硼对炼钢脱硫和脱磷的贡献仅在于促进石灰熔解和快速造渣方面，B₂O₃本身是酸性物质，对炼钢的脱硫和脱磷的贡献不足；因此，需要开发一种更优良的转炉炼钢造渣助熔剂。

锂辉石是一种以Li₂O、Al₂O₃、SiO₂为主要组元的矿物，高品位的锂辉石用于提取Li₂O，但品位较低（Li₂O<5%）的锂辉石提取Li₂O的成本高，有待开发用于新的其他用途。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂，克服目前炼钢造渣采用萤石、铁矾土、氧化铁等作助熔剂存在的氟污染、化渣效率低、不利于早期快速造渣脱磷等问题等关键问题，同时实现低品位锂辉石资源的充分利用。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：一种转炉炼钢用无氟造渣助熔剂，其特征在于该助熔剂的组成（质量百分数）为：锂辉石41-50%，活性石灰31-40%，氧化铁11-20%；本发明的无氟造渣助熔剂采用的制备方法是：原料经破碎至粒度小于3mm后充分混匀，在1350~1450℃预熔，熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后冷却，冷却后破碎加工成粒度尺寸为2~10mm的块状料，保持干燥状态下，防潮包装即可待用。

上述的无氟造渣助熔剂，采用的锂辉石的成分要求是：Li₂O>3.0%，Al₂O₃>19%，SiO₂<77%，余量为包括Na₂O、K₂O、MnO、TiO₂和P₂O₅在内的杂质，其中P₂O₅为纯有害杂质，P₂O₅<0.5%，纯有害杂质含量越低越好。

上述的无氟造渣助熔剂，采用的活性石灰的成分要求是：100%＞CaO≥90.0，5%≥MgO＞0，2.5%≥SiO₂＞0，其余为包括Al₂O₃在内的微量杂质；石灰应具有较高活性和纯度，活性石灰要特别注意防潮存放，最好选用优质石灰石新煅烧出来的石灰作原料。

上述的无氟造渣助熔剂，采用的氧化铁可以是轧钢铁皮、赤铁矿矿石、烧结矿粉废料或上述物质的混合物，要求所含的Fe₂O₃的质量分数大于85%，包括硫和磷在内的有害杂质越低越好。

使用本发明的转炉炼钢造渣助熔剂时，可以作为首批渣料加入炉内然后加入石灰等造渣料；也可以与石灰等造渣材料一起作为造渣料加入炉内；也可以在冶炼中期出现炉渣返干或化渣困难时作为助熔调渣剂使用；本发明的转炉炼钢造渣助熔剂的加入量为炼钢过程加入转炉造渣料总量的10-20%，根据实际化渣效果在此范围内调整加入量。

本发明的助熔剂的各个组元的含量是根据如下理论根据确定的：

（1）锂辉石和石灰：锂辉石中的Li₂O具有非常强的助熔效果，相比于其他碱金属氧化物如Na₂O、K₂O等，Li₂O的稳定性最好，促进硅酸盐渣系中CaO熔解的效果也最好；锂辉石中Al₂O₃与石灰中的CaO结合成低熔点的12CaO·7Al₂O₃，也具有降低渣熔点的作用；锂辉石中SiO₂与石灰中的CaO结合成低熔点硅灰石矿相CaO·SiO₂，也具有降低渣熔点的作用；因此，本发明中锂辉石和石灰的加入比例以锂辉石中的Al₂O₃与SiO₂分别与石灰中的CaO分别结合成12CaO·7Al₂O₃和CaO·SiO₂为依据。

（2）氧化铁

氧化铁的作用有两方面，一方面是向铁水中供氧和传递氧，使铁水中的磷氧化成五氧化二磷而去除，另外一个作用是促进石灰的熔解即化渣作用，综合考虑供氧与化渣的平衡关系，氧化铁的加入量在11-20%，当脱磷任务或脱磷要求较高或脱硫任务重，石灰加入量高时，加入量取上限。

与现有技术相比，本发明的主要优点归纳如下：

（1）本发明中采用锂辉石和石灰及氧化铁组成的助熔剂，助熔剂中的主要组元Li₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂都具有降低熔点和促进石灰熔解的作用，因此，本发明的显著优势是熔点低、化渣迅速，实现吹炼前期的快速造渣，实践表明，本助熔剂的熔点在1300℃以下，转炉冶炼成渣时间缩短在2min以内。

（2）本发明的助熔剂，提高了冶炼渣的碱性和氧化性，特别是锂辉石中Li₂O的引入，它可以和渣中的氧化磷结合成稳定性非常高的磷酸锂，因此该助熔剂提高了渣的脱磷和脱硫能力，特别有利于实现快速造渣和冶炼前期脱磷。

（3）本发明的助熔剂无污染，不挥发有害、有毒物质，炼钢渣无毒性，有利于实现废渣再利用。

（4）本发明实现了低品位锂辉石有效利用，相比于萤石作助熔剂而言，有利于降低造渣成本。

（5）本发明的助熔剂与萤石、硼砂等相比，有利于保护炉衬，提高炉龄。

具体实施方式

实施实例

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

（一）原料

实施例采用的原料如下，以下涉及百分数时均为重量百分比：

锂辉石的化学组成为：Li₂O 5.0%，Al₂O₃ 19.56%，SiO₂ 73.25%，Na₂O 0.28%、K₂O 0.22%、MnO 0.04%、TiO₂ 0.03%、P₂O₅ 0.11%、CaO 0.06%，余量为微量杂质；

活性石灰的化学组成为：100%＞CaO≥90.0%，5%≥MgO＞0，2.5%≥SiO₂＞0，其余为包括Al₂O₃在内的微量杂质；

氧化铁采用轧钢铁皮和烧结矿粉的混合物，其中Fe₂O₃的质量分数为86%；

取上述原料在100~150℃下烘烤后称量，按表1的三种配料方式配料；将各原料破碎成1mm以下，机械混匀后加入到一新砌钢包内，用煤气加热使其在1400℃下熔化，熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后冷却，破碎加工，粒度尺寸为2~10mm，保持干燥状态下，防潮包装待用；（注：炼钢厂对新砌钢包需要烘烤后才能使用，为节约能源，本实施例就是利用钢包烘烤的同时预熔渣料，渣料熔清倒出后，钢包还可继续烘烤到使用温度）。

表1配料方案

（二）助熔剂的使用

工厂应用1

取上述配料方案一中制备的助熔剂，在100吨氧气转炉上进行工业试验，冶炼65#钢，金属料装入量为：含硅0.3%的铁水88吨，废钢16吨，摇正转炉后，助熔剂作为第一批渣料加入，加入量为1t（占总渣料加入量的11%），随后降枪吹氧的同时加入第一批渣料，石灰2.5吨，轻烧白云石1.5吨，吹炼7分钟后加入第二批渣料，石灰2.5吨，轻烧白云石1.5吨，总吹氧时间17分钟，检验成分合格后出钢；实践证明：本发明的助熔剂在第一批造渣料加入前加入炉内，第一批渣料完全化好的时间由3.5分钟缩短到2分钟以内，吹炼中期倒渣取样后对比，磷含量比采用其他助熔剂时降低，全部在0.008%以下，证明本发明有利于快速造渣和提高冶炼渣的脱硫脱磷能力，特别是冶炼前期的脱磷效果变好，冶炼后期无回磷现象发生。

工厂应用2

取上述配料方案二中制备的助熔剂，在100吨氧气转炉上进行工业试验，冶炼20#钢，金属料装入量为：含硅0.2%的铁水88吨，废钢16吨，摇正转炉后，助熔剂与第一批渣料一同在降枪吹氧的同时加入炉内，即助熔剂2吨（占总渣料加入量的20%），石灰2.5吨，轻烧白云石1.5吨同时加入炉内开始吹炼，吹炼7分钟后加入第二批渣料，石灰2.5吨，轻烧白云石1.5吨，总吹氧时间17.5分钟，检验成分合格后出钢；实践证明：本发明的助熔剂与第一批造渣料同时加入炉内，第一批渣料完全化好的时间由3分钟缩短到2分钟以内，吹炼中期倒渣取样后对比，磷含量比采用其他助熔剂时降低，全部在0.006%以下，证明本发明有利于快速造渣和提高冶炼渣的脱硫脱磷能力，特别是冶炼前期的脱磷效果变好，冶炼后期无回磷现象发生。

工厂应用3

取上述配料方案三中制备的助熔剂，在100吨氧气转炉上进行工业试验，冶炼16Mn钢，金属料装入量为：含硅0.2%的铁水88吨，废钢16吨，摇正转炉后，先加入0.5吨本发明的助熔剂，首批助熔剂与第一批渣料一同在降枪吹氧的同时加入炉内，即助熔剂0.5吨，石灰2.5吨，轻烧白云石1.5吨同时加入炉内开始吹炼，吹炼7分钟后加入第二批渣料，石灰2.5吨，轻烧白云石1.5吨，吹炼到10min时，出现炉渣返干的情况，因此，加入第二批助熔剂0.5吨进行化渣，对中期返干进行控制，实践证明，加入第二批助熔剂后，冶炼状态很快恢复正常，总吹氧时间17.5分钟，检验成分合格后出钢；实践证明：本发明的助熔剂作为控制炉渣返干的助熔剂使用具有很好的使用效果；吹炼终点倒渣取样后对比，磷含量比采用其他助熔剂时降低，全部在0.006%以下，证明本发明有利于快速造渣和提高冶炼渣的脱硫脱磷能力，特别是冶炼前期的脱磷效果变好，冶炼后期无回磷现象发生。

以上工业试验结果表明：本发明的助熔剂具有化渣速度快，实现快速造渣，有利于提高冶炼前期的脱磷效果，另外，采用本发明的助熔剂，炉衬侵蚀量小，只需采用常规的溅渣护炉方法，炉况稳定，有利于保证和提高炉龄寿命。

Claims

1.一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂，其特征在于：所述无氟造渣熔剂由以下原料按重量百分比配制：锂辉石 20-40%，铁矾土 15-20%，活性石灰 30-50%，氧化铁 5-10%，镁砂5-10%。

2.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂，其特征在于：所述锂辉石的成分以质量百分含量计算为100%，要求：7.0%>Li₂O>3.0%，25%>Al₂O₃>15%，SiO₂<77%，余量为包括Na₂O、K₂O、MnO、TiO₂、S和P₂O₅在内的杂质，其中S、P₂O₅为纯有害杂质，P₂O₅<0.5%，S<0.5%，S、P的含量越低越好。

3.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂，其特征在于：所述铁矾土的成份以质量百分含量计算为100%，要求：Al₂O₃≥40%， Fe₂O₃ 10-25%，SiO₂≤10%，其余为包括S 和P 在内的杂质，其中S ≤0.10%，P ≤0.08%。

4.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂，其特征在于：所述活性石灰的成份以质量百分含量计算为100%，要求：100%＞CaO≥90.0%，5%≥MgO＞0，2.5%≥SiO₂＞0，其余为包括S和P在内的杂质，其中杂质S和P的含量越低越好。

5.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂，其特征在于：所述氧化铁的成份以质量百分含量计算应满足：Fe₂O₃≥90%，其余为包括S、P和SiO₂在内的杂质，杂质中S、P和SiO₂的含量越低越好。

6.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂，其特征在于：所述镁砂的成份以质量百分含量计算应满足：MgO≥80%，其余为包括S、P和SiO₂在内的杂质，杂质中S、P和SiO₂杂质的含量越低越好。

7.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂的制备方法，其特征是：采用压球法制备，即先将原料充分干燥后按重量百分比称量配料，磨细到3mm以下，混合均匀，然后依次采用压球、干燥、烧结和筛分制成成品，成品的粒度范围1-30mm。

8.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂的制备方法，其特征是：采用预熔的方法制备，即先将原料充分干燥后按重量百分数称量配料，磨细到3mm以下，混合均匀，然后依次采用预熔、冷却、破碎和筛分制成成品，成品的粒度范围1-30mm。

9.如权利要求1所述的一种电弧炉炼钢用无氟造渣熔剂的使用方法，其特征是：无氟造渣熔剂在电炉炼钢过程中随其它造渣材料按比例加入炉内，加入量占炼钢造渣材料加入总量的10-20%。