CN102808067A - 使用铁矾土进行lf精炼造渣生产低合金钢的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，特别是LF炉利用铁矾土矿石经过破碎烘干后，在LF精炼进行造渣精炼低合金钢的生产方法，属于冶金炉外精炼技术领域。技术方案是：使用石灰作为渣料，使用铁矾土作为助溶剂，并且辅以碳化硅、电石和硅钙粉在LF精炼造渣精炼；LF精炼造渣时利用铁矾土矿中Al2O3和SiO2，调整LF精炼炉炉渣成分，降低炉渣熔点。本发明使用的铁矾土助熔化渣剂具有比传统萤石助熔剂更好的使用性能，同时，实现了绿色无污染低成本炼钢生产，具有显著的经济效益和社会效益，具有推广价值。富含Al2O3的天然矿物铁矾土，有效控制Al2O3与CaO等炉渣组成分比例，将显著降低炼钢成本，为企业提高市场竞争力，拓展生存发展空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，特别是LF炉利用铁矾土矿石经过破碎烘干后，在LF精炼进行造渣精炼低合金钢的生产方法，属于冶金炉外精炼技术领域。
背景技术
目前，钢铁企业在生产中，需要尽可能的减少对周边环境的污染并降低成本，从钢铁企业自身发展角度考虑，低成本也是其市场竞争力一个重要目标。传统LF炉外精炼工艺大量使用萤石作为助熔剂，由于萤石的主要成分是CaF2，使其具有熔点低且与CaO、硅酸钙生成低熔点共晶物质的特征；但是，萤石会与渣中的多种氧化物反应，生成含氟气体，严重污染环境、侵蚀设备和损害人员健康，而且随着含氟气体的挥发，萤石的化渣助熔作用将逐渐失效，所以萤石化渣助熔作用时间短，不利于炉渣稳定，影响冶炼顺行。另外，含有CaF2的炉渣对钢包耐材造成一定的损害，降低钢包的使用寿命，增加了钢铁企业耐材成本。如果在LF精炼造渣过程中，能够使用一种价格低廉的物质进行造渣，通过改变渣系结构降低炉渣熔点来进行化渣，而并非通过加入低熔点物质来促使炉渣融化，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，改变精炼炉渣的渣系结构，降低炉渣熔点，取代萤石作为助溶剂，实现在LF炉外精炼时炉渣快速形成，并且稳定埋弧，达到提高钢包耐材寿命，降低企业生产成本，减轻环境污染，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明技术方案是：
使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，使用石灰作为渣料，使用铁矾土作为助溶剂，并且辅以碳化硅、电石和硅钙粉在LF精炼造渣精炼；LF精炼造渣时利用铁矾土矿中Al2O3和SiO2，调整LF精炼炉炉渣成分，降低炉渣熔点。
所述的铁矾土技术指标为：质量比Al2O3≥45%，TFe:5-15%，SiO2:10-20%，水分≤1.5%，粒度：5-20mm.。
所述的石灰技术指标为：质量比CaO≥90%，SiO2≤3.0%，S≤0.050%，P≤0.015%，粒度：5-20mm.。
所述的硅钙粉技术指标为：质量比Ca≥28%，Si 55-65%，C≤0.8%，Al≤2.4%，P/S≤0.05%。
所述的碳化硅技术指标为：质量比Si≥60%，C 10-14%。
所述的电石技术指标为：质量比CaC2 72-78%，S≤0.07%。
所述的铁矾土作为助溶剂，具体步骤如下：将铁矾土原矿破碎至粒度为5-20mm，在生产使用前进行烘干，去除水分，采用150-250℃烘干3小时，将水分降低至0.5%以下。
碳化硅、硅钙粉作为脱氧剂，将炉渣中FeO+MnO含量控制在质量比3.0%以内。
本发明中各主要原料的主要作用和配加比例确定根据如下：
1）铁矾土：铁矾土中的大于45%Al2O3和10-20%SiO2，都对CaO渣有很好的助熔化渣作用，本发明中添加的铁矾土，将渣中的CaO与Al203控制在低熔点的铝酸钙12Ca0·7 Al2O3为主体相范围；SiO2起到增加炉渣流动性的效果。
2）石灰：石灰的作用在于提高炉渣碱度，将炉渣碱度控制在2.0-2.5（二元碱度）。
3）硅钙粉和碳化硅：由于转炉在出钢时，会随钢水进入钢包一定量的转炉炉渣，其含有较高的FeO（质量比10-25%），而且铁矾土内带有Fe2O3，另外脱氧合金化会产生MnO（质量比1-6%），使用硅钙粉和碳化硅作为脱氧剂，起到降低炉渣中FeO和MnO含量达到脱氧精炼的的目的；另外，碳化硅在LF精炼还有发泡作用。
4）电石：电石主要是在LF精炼过程中起到发泡埋弧精炼的作用。
5）本发明中使用上述1）-3）物料的主要目的是将精炼炉渣的主要成分控制在表1范围内。
表1生产低合金钢LF精炼炉渣目标成分组成，质量百分比
本发明的优点和效果：
①本发明的中铁矾土造渣生成的12Ca0·7 Al2O3为主体相范围铝酸钙熔点在1200-1300℃，比萤石的熔点1371℃要低，因此本发明具有低熔点特性，有利于精炼渣的快速形成，促进石灰的熔解，保证快速冶炼、提高冶炼效果与冶炼效率；
②本发明中采用铁矾土，铁矾土中虽含有一定量的Fe2O3会对合金的收得率有一定的影响，但辅助使用一定量的碳化硅和硅钙粉进行脱氧还原，能过有效地将炉渣FeO+MnO含量控制在3.0%以内。
③本发明中铁矾土、石灰等都是比萤石渣廉价很多的资源，具有来料丰富、成本低的优势，吨渣成本比采用萤石节约200-300元/吨；
④本发明的方法进行LF精炼造渣精炼，炉渣的冶炼能力不仅没有影响，而且由于取代了使用萤石，精炼的耐材寿命得到提高成本降低；
综上所述，本发明方法使用的铁矾土助熔化渣剂具有比传统萤石助熔剂更好的使用性能，同时，实现了绿色无污染低成本炼钢生产，具有显著的经济效益和社会效益，具有推广价值。富含Al2O3的天然矿物铁矾土，有效控制Al2O3与CaO等炉渣组成分比例，将显著降低炼钢成本，为企业提高市场竞争力，拓展生存发展空间。
具体实施方式
以下通过实施例，对本发明做进一步说明。
使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，更具体的步骤如下：
①将铁矾土原矿破碎至粒度为5-20mm，在生产使用前进行烘干去除水分，采用150-250℃烘干3小时，将水分降低到0.5%以下；然后将其装入转炉料仓和LF炉料仓内；
②生产低合金钢时，在转炉出钢时将碳化硅随合金料加入钢包，起到降低钢包渣中FeO+MnO含量的作用；紧随其后将铁矾土、石灰按次序加入钢包；根据低合金钢的钢包渣组元含量特点，石灰的用量为2kg/吨钢-5kg/吨钢，铁矾土为2kg/吨钢-3kg/吨钢，碳化硅的用量为0.5kg/吨钢-1.5kg/吨钢；整个出钢加料过程，要求钢包进行底吹搅拌对钢包内的渣料进行预溶；
③生产低合金钢时，钢水到达LF精炼炉后，接通底吹破除渣壳，根据钢包内炉渣量补加石灰和铁矾土，石灰的加入量为1kg/吨钢-2kg/吨钢，铁矾土的补加量为补加石灰用量的1/2，同时根据炉渣的熔化状态进行增减，保证炉渣渣量满足LF埋弧精炼要求；在下降电极前加入0.2kg/吨钢-0.4kg/吨钢的碳化硅和电石造渣，然后下降电极进行造还原渣精炼；整个精炼过程使用电石0.5kg/吨钢-1.2kg/吨钢，以保证整个LF精炼过程炉渣发泡以便埋弧升温精炼；
④在精炼过程中，根据当前炉次的脱硫精炼任务和炉渣的冶炼状况，向渣中投入0.2kg/吨/钢-0.5kg/吨钢的硅钙粉，起到造还原渣精炼的作用。
本发明方法由于配加碳化硅作为脱氧剂，不影响钢水合金收得率，钢水的合金成分不受影响。以上步骤中，石灰的加入总量为2kg/吨钢-6kg/吨钢，铁矾土为2 kg/吨钢-4kg/吨钢，碳化硅的加入量为0.5kg/吨钢-1.5kg/吨钢。
实际生产中，转炉出钢时可以不使用铁矾土、石灰和碳化硅造预溶渣，而全部在LF精炼炉使用这些渣料造渣，即钢水LF精炼到站后，将石灰、铁矾土和碳化硅物料加入总量的2/3，加入钢包，其余在加热过程中随炉渣熔化加入；电石和硅钙粉的使用方法不变。
以下提供几个具体的实施例，说明本发明：
实施例1：
生产钢种为∮12mm的HRB400，工艺路线为：转炉—LF精炼—小方坯连铸机，在转炉出钢过程使用铁矾土、石灰和碳化硅造精炼预熔渣，使用石灰为3.2kg/吨钢，铁矾土为2.1kg/吨钢，碳化硅为1kg/吨钢，出钢后钢水温度为1581℃，钢包内炉渣全部融化为状态无结块现象，LF精炼进站测量温度为1537℃，渣厚为56mm渣量偏少，补加石灰1.5kg/吨钢，铁矾土为0.75kg/吨钢，碳化硅为0.4kg/吨钢，使用硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.8kg/吨/钢，使用钢包底吹将炉渣搅拌均匀，下降电极升温，当温度达到1560时提升电极，测温取样观察炉渣状况，再次补加硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.4kg/吨/钢，在上述造好还原渣的基础上根据取样成分加入合金料调整钢水成分至合格，最后将钢水温度升至合格即上铸机浇铸，按照上述方法生产中LF精炼炉渣状况始终处在较好状态能够保障埋弧精炼的效果，LF炉渣成分如表2所示达到设定目标。
实施例2：
生产钢种为∮12mm的HRB400，工艺路线为：转炉—LF精炼—小方坯连铸机，在转炉出钢过程使用铁矾土、石灰和碳化硅造精炼预熔渣，使用石灰为3.5kg/吨钢，铁矾土为2.3kg/吨钢，碳化硅为1kg/吨钢，出钢后钢水温度为1578℃，钢包内炉渣全部融化为状态无结块现象，LF精炼进站测量温度为1543℃，渣厚为52mm渣量偏少，补加石灰2kg/吨钢，铁矾土为1kg/吨钢，碳化硅为0.5kg/吨钢，使用硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.8kg/吨/钢，使用钢包底吹将炉渣搅拌均匀，下降电极升温，当温度达到1560时提升电极，测温取样观察炉渣状况，再次补加硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.4kg/吨/钢，在上述造好还原渣的基础上根据取样成分加入合金料调整钢水成分至合格，最后将钢水温度升至合格即上铸机浇铸，按照上述方法生产中LF精炼炉渣状况始终处在较好状态能够保障埋弧精炼的效果，LF炉渣成分如表2所示达到设定目标。
实施例3：
生产钢种为∮16mm的HRB400，工艺路线为：转炉—LF精炼—小方坯连铸机，在转炉出钢过程使用铁矾土、石灰和碳化硅造精炼预熔渣，使用石灰为4.1kg/吨钢，铁矾土为3.2kg/吨钢，碳化硅为1.5kg/吨钢，出钢后钢水温度为1571℃，钢包内炉渣全部融化为状态无结块现象，LF精炼进站测量温度为1529℃，渣厚为81mm渣量符合要求，只使用硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.6kg/吨/钢，使用钢包底吹将炉渣搅拌均匀，下降电极升温，当温度达到1560时提升电极，测温取样观察炉渣状况，再次补加硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.6kg/吨/钢，在上述造好还原渣的基础上根据取样成分加入合金料调整钢水成分至合格，最后将钢水温度升至合格即上铸机浇铸，按照上述方法生产中LF精炼炉渣状况始终处在较好状态能够保障埋弧精炼的效果，LF炉渣成分如表2所示达到设定目标。
实施例4：
生产钢种为∮25mm的HRB400E，工艺路线为：转炉—LF精炼—小方坯连铸机，在转炉出钢过程使用铁矾土、石灰和碳化硅造精炼预熔渣，使用石灰为3.5kg/吨钢，铁矾土为2.5kg/吨钢，碳化硅为1.2kg/吨钢，出钢后钢水温度为1575℃，钢包内炉渣全部融化为状态无结块现象，LF精炼进站测量温度为1535℃，渣厚为75mm渣量符合要求，使用硅钙粉为0.1kg/吨/钢，电石为0.5kg/吨/钢，使用钢包底吹将炉渣搅拌均匀，下降电极升温，当温度达到1560时提升电极，测温取样观察炉渣状况，再次补加硅钙粉为0.2kg/吨/钢，电石为0.5kg/吨/钢，在上述造好还原渣的基础上根据取样成分加入合金料调整钢水成分至合格，最后将钢水温度升至合格即上铸机浇铸，按照上述方法生产中LF精炼炉渣状况始终处在较好状态能够保障埋弧精炼的效果，LF炉渣成分如表2所示达到设定目标。
表2，实施例LF精炼终渣成分质量百分比
富含Al2O3的天然矿物铁矾土，有效控制Al2O3与CaO等炉渣组成分比例，将显著降低炼钢成本，为企业提高市场竞争力，拓展生存发展空间。
Claims (8)
1.一种使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于：使用石灰作为渣料，使用铁矾土作为助溶剂，并且辅以碳化硅、电石和硅钙粉在LF精炼造渣精炼；LF精炼造渣时利用铁矾土矿中Al2O3和SiO2，调整LF精炼炉炉渣成分，降低炉渣熔点。
2.根据权利要求1所述使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于所述的铁矾土技术指标为：质量比Al2O3≥45%，TFe:5-15%，SiO2:10-20%，水分≤0.5%，粒度：5-20mm；所述的石灰技术指标为：质量比CaO≥90%，SiO2≤3.0%，S≤0.050%，P≤0.015%，粒度：5-20mm；所述的硅钙粉技术指标为：质量比Ca≥28%，Si 55-65%，C≤0.8%，Al≤2.4%，P/S≤0.05%。
3.所述的碳化硅技术指标为：质量比Si≥60%，C 10-14%；所述的电石技术指标为：质量比CaC2 72-78%，S≤0.07%。
4.根据权利要求1或2所述使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于所述的铁矾土作为助溶剂，具体步骤如下：将铁矾土原矿破碎至粒度为5-20mm，在生产使用前进行烘干，去除水分，采用150-250℃烘干3小时，将水分降低至0.5%以下。
5.根据权利要求1或2所述使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于LF精炼渣成分控制在下列范围内：CaO 30-45%，SiO2 15-25%， Al2O3 8-15%，FeO 1-2% ，MnO1-2%，上述数值单位为质量比。
6.根据权利要求4所述使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于碳化硅、硅钙粉作为脱氧剂，将炉渣中FeO+MnO含量控制在质量比3.0%以内。
7.根据权利要求1或2所述使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于更具体的步骤如下：
①将铁矾土原矿破碎至粒度为5-20mm，在生产使用前进行烘干去除水分，采用150-250℃烘干3小时，将水分降低到0.5%以下；然后将其装入转炉料仓和LF炉料仓内；
②生产低合金钢时，在转炉出钢时将碳化硅随合金料加入钢包；紧随其后将铁矾土、石灰按次序加入钢包；石灰的用量为2kg/吨钢-5kg/吨钢，铁矾土为2kg/吨钢-3kg/吨钢，碳化硅的用量为0.5kg/吨钢-1.5kg/吨钢；整个出钢加料过程，要求钢包进行底吹搅拌对钢包内的渣料进行预溶；
③生产低合金钢时，钢水到达LF精炼炉后，接通底吹破除渣壳，根据钢包内炉渣量补加石灰和铁矾土，石灰的加入量为1kg/吨钢-2kg/吨钢，铁矾土的补加量为补加石灰用量的1/2，同时根据炉渣的熔化状态进行增减，保证炉渣渣量满足LF埋弧精炼要求；在下降电极前加入0.2kg/吨钢-0.4kg/吨钢的碳化硅和电石造渣，然后下降电极进行造还原渣精炼；整个精炼过程使用电石0.5kg/吨钢-1.2kg/吨钢，以保证整个LF精炼过程炉渣发泡以便埋弧升温精炼；
④在精炼过程中，根据当前炉次的脱硫精炼任务和炉渣的冶炼状况，向渣中投入0.2kg/吨/钢-0.5kg/吨钢的硅钙粉；
以上步骤中，石灰的加入总量为2kg/吨钢-6kg/吨钢，铁矾土为2 kg/吨钢-4kg/吨钢，碳化硅的加入量为0.5kg/吨钢-1.5kg/吨钢。
8.根据权利要求1或2所述使用铁矾土进行LF精炼造渣生产低合金钢的精炼方法，其特征在于：转炉出钢时不使用铁矾土、石灰和碳化硅造预溶渣，而全部在LF精炼炉使用上述渣料造渣，即钢水LF精炼到站后，将石灰、铁矾土和碳化硅物料加入总量的2/3，加入钢包，其余在加热过程中随炉渣熔化加入；石灰的加入总量为2kg/吨钢-6kg/吨钢，铁矾土为2 kg/吨钢-4kg/吨钢，碳化硅的加入量为0.5kg/吨钢-1.5kg/吨钢。
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