CN102912068B - 一种半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法 - Google Patents

一种半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法，所述半钢转炉炼钢用造渣剂按重量百分比计包括45～55％的SiO2、2～8％的CaO、5～15％的Al2O3、2～8％的MnO、5～15％的MgO、5～10％的FeO及10～20％的Fe2O3；所述制造方法是将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥破碎磨细至粒度为1mm以下并与粘结剂混合后得到混合料，将所述混合料压制成球团并烘烤后制得所述造渣剂。本发明的造渣剂具有来渣速度快、转炉枪位控制整体较低、造渣过程更容易控制、转炉终渣熔点低、渣中TFe较低、脱磷效率高等优点，能保证转炉半钢炼钢的高效生产，本发明还利用了刚玉渣这种固体废弃物，使其成为炼钢的次生资源，实现了废旧资源的循环利用，具有较大的经济价值和社会效益。

Description

一种半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法
技术领域
本发明属于转炉半钢炼钢技术领域，更具体地讲，涉及一种利用刚玉渣的半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法。
背景技术
半钢转炉冶炼由于半钢中的酸性材料Si、Mn含量极少，转炉炼钢相比普通铁水炼钢比较困难，主要表现在：①活性石灰较普通石灰熔解速度快，前期冶炼的炉渣碱度偏高，前期成渣时间晚、过程冶炼炉渣返干和终点钢渣理化性能差；②造渣辅助材料种类多，缺少足够的高位料仓来满足生产优化要求。因此，有必要开发一种新型的造渣剂，以保证炼钢生产的顺利进行。
目前常使用的造渣剂主要是采用公布日为2010年12月29日且公开号为CN101928806A的中国专利申请中所提到的一种用于半钢炼钢的复合造渣剂，但实际这种造渣剂由于熔渣组元较少，在实际使用过程中，存在化渣困难、来渣速度慢、终渣TFe含量较高的问题。因此，需要进一步对半钢炼钢用的复合造渣剂组成成分进行优化，以改善使用性能。
在现有的技术中，尽管公开了多种半钢炼钢用造渣剂及其制造方法，但仍或多或少的存在上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种利用提钒后的副产品刚玉渣的半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法，以提高来渣速度、降低终渣TFe含量，改善使用性能。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种半钢转炉炼钢用造渣剂，所述造渣剂按重量百分比计包括45～55％的SiO2、2～8％的CaO、5～15％的Al2O3、2～8％的MnO、5～15％的MgO、5～10％的FeO及10～20％的Fe2O3。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的一个优选方案，所述造渣剂在半钢转炉冶炼的吹氧吹炼过程中加入，加入量为14～19Kg/t钢。
本发明的另一方面提供了一种上述半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥破碎磨细并与粘结剂混合后配加水得到混合料，将所述混合料压制成球团并烘烤后制得所述造渣剂。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，所述石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥的粒度均为1mm以下。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，按重量计，石英砂的使用量为40～50份、锰矿的使用量为10～15份、刚玉渣的使用量为10～20份、转炉污泥的使用量为20～25份、粘结剂的使用量为5～10份。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，按重量百分比计，所述石英砂含有SiO2≥95％、Al2O3：0.8～1.2％、Fe2O3：0.6～1.2％、NaO：1.1～1.5％。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，按重量百分比计，所述锰矿含有SiO2：20～40％、MnO：10～30％、Fe2O3：10～40％、CaO≤5％、H2O：5～15％。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，按重量百分比计，所述刚玉渣含有Al2O3：40～70％、MgO：20～30％、CaO：5～15％、H2O：5～15％。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，按重量百分比计，所述转炉污泥含有FeO：35～55％、Fe2O3：15～25％、CaO：10～20％、MgO：5～10％、SiO2：5～10％。
根据本发明半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法的一个优选方案，所述粘结剂为高强水泥或水玻璃。
本发明将提钒后的副产品刚玉渣配合石英砂、锰矿、炼钢污泥以及粘结剂等原料制成一种半钢炼钢用的复合造渣剂，所述造渣剂在转炉半钢炼钢的使用过程具有来渣速度快、转炉枪位控制整体较低、造渣过程更容易控制、转炉终渣熔点低、渣中TFe较低、脱磷效率高等优点，能保证转炉半钢炼钢的高效生产。此外，本发明利用了刚玉渣这种固体废弃物，使其成为炼钢的次生资源，实现了废旧资源的循环利用，具有较大的经济价值和社会效益。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的半钢转炉炼钢用造渣剂及其制造方法。在本发明中，若没有例外的表述，则所有固态和液态物质的百分比均为质量百分比。
根据本发明的半钢转炉炼钢用造渣剂按重量百分比计包括45～55％的SiO2、2～8％的CaO、5～15％的Al2O3、2～8％的MnO、5～15％的MgO、5～10％的FeO及10～20％的Fe2O3。由于半钢炼钢与普通铁水有很大区别，含钒铁水经过转炉提钒后，铁水中的酸性造渣元素如Si、Mn基本被氧化殆尽。采用半钢进行转炉炼钢，为了造碱度合适的炉渣渣系，必须额外加入酸性造渣材料，如含有SiO2、MnO的材料等。为了得到一定量的炉渣渣量，还需要对额外加入的造渣材料的成分进行必要的限定。本发明在造渣剂中加入一定量的Al2O3将显著的降低炉渣熔点，对炉渣快速形成及提高转炉各种冶金性能非常有好处，并且以上各组分的比例的效果较好，若各组分的比例高了或低了均可能造成冶金效果不佳或是对炉衬有较大的侵蚀。
优选地，在转炉炼钢的吹氧吹炼过程中加入上述造渣剂，加入量为14～19Kg/t钢。
本发明还提供了上述造渣剂的制造方法，根据本发明的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法是将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥破碎磨细并与粘结剂混合后配加水得到混合料，将所述混合料压制成球团并烘烤后制得所述造渣剂。
其中，若造渣剂中的水分过大，可能发生炉内大喷的危险现象，因此应尽量将球团烘烤至干燥后再使用。例如，将压制成的球团在加热炉中以250～350℃的温度烘烤1～3小时。优选地，将混合料压制成30～50mm的球团，以利于下料，提高材料使用率。并且，混料时所配加的水的量应该根据实际情况确定，确保混料的各原料均匀混合即可，不宜过多或过少。
优选地，将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥破碎磨细至粒度为1mm以下。将上述各种原料破碎磨细既可以使混合料的混合更加均匀，也可以使制备完成的造渣剂与钢水有较大的接触表面积，提高反应效率。
本发明中的刚玉渣是钒制品厂冶炼钒铁后产生的废弃物，目前尚未得到充分利用。刚玉渣中的Al2O3具有降低转炉渣熔点、提前化渣的作用。将这部分刚玉渣投入到转炉炼钢生产循环利用，替代部分冶炼添加剂，不仅可以使这类固体废弃物成为炼钢次生资源，还可以实现废旧资源循环利用，为刚玉渣开辟新的利用途径，具有较大的经济价值和社会效益。
本发明中的石英砂、煤矿均可以直接购买获得，简单易得。
本发明中的转炉污泥是转炉高温煤气经湿法除尘后产生的大量含铁物料经沉淀、浓缩和压滤后形成的，由单体金属、自由氧化物的矿物组成，尚未形成共熔体，是一种含铁品位高、SiO2含量低且利用价值较高的含铁资源，具有良好的还原性，有助于高炉冶炼，提高炼钢生产率。
具体地，本发明所采用的粘结剂可以为高强水泥或水玻璃等。
优选地，按重量计，石英砂的使用量为40～50份、锰矿的使用量为10～15份、刚玉渣的使用量为10～20份、转炉污泥的使用量为20～25份、粘结剂的使用量为5～10份。
根据本发明的一个示例性实施例，所使用的石英砂含有SiO2≥95％、Al2O3：0.8～1.2％、Fe2O3：0.6～1.2％、NaO：1.1～1.5％；锰矿含有SiO2：20～40％、MnO：10～30％、Fe2O3：10～40％、CaO≤5％、H2O：5～15％；刚玉渣含有Al2O3：40～70％、MgO：20～30％、CaO：5～15％、H2O：5～15％；转炉污泥含有FeO：35～55％、Fe2O3：15～25％、CaO：10～20％、MgO：5～10％、SiO2：5～10％。
根据本发明所获得的半钢转炉炼钢用造渣剂在转炉半钢炼钢使用过程中来渣速度快、转炉枪位控制整体较低、造渣过程更容易控制、转炉终渣熔点低、渣中TFe较低、脱磷效率高，能保证转炉半钢炼钢的高效生产。
为了更好地理解本发明，下面结合具体示例进一步说明本发明。
示例1：
将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥、高强水泥按以下配比并加水进行充分混合，其中石英砂为40份、锰矿为10份、刚玉渣为20份、转炉污泥为20份、高强水泥为10份，利用压球机压制成直径为35mm的球团，经过300℃烘烤炉烘烤2小时后制成转炉半钢炼钢用造渣剂，造渣剂的主要成分及重量百分比为：SiO2：45％、CaO：3％、Al2O3：14％、MnO：3％、MgO：13％、FeO：10％、Fe2O3：12％。
在某钢厂120吨转炉，其半钢装入量为135t，在转炉半钢炼钢过程中，加入本示例的造渣剂17.5Kg/t钢。此冶炼炉次结束，评价其使用效果的指标如下所示：来渣时间：4.12min；氧枪枪位：平均1.62m；脱磷率：83％。达到了很好的冶炼效果。
示例2：
将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥、高强水泥按以下配比并加水进行充分混合，其中石英砂为44份、锰矿为13份、刚玉渣为15份、转炉污泥为22份、高强水泥为6份，利用压球机压制成直径为40mm的球团，经过300℃烘烤炉烘烤2小时后制成转炉半钢炼钢用造渣剂，造渣剂的主要成分及重量百分比为：SiO2：47％、CaO：6％、Al2O3：9％、MnO：6％、MgO：8％、FeO：11％、Fe2O3：13％。
在某钢厂120吨转炉，其半钢装入量为130t，在转炉半钢炼钢过程中，加入本示例的造渣剂16Kg/t钢。此冶炼炉次结束，评价其使用效果的指标如下所示：来渣时间：3.68min；氧枪枪位：平均1.52m；脱磷率：82.1％。达到了很好的冶炼效果。
示例3：
将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥、高强水泥按以下配比并加水进行充分混合，其中石英砂为50份、锰矿为15份、刚玉渣为10份、转炉污泥为20份、高强水泥为5份，利用压球机压制成直径为45mm的球团，经过300℃烘烤炉烘烤2小时后制成转炉半钢炼钢用造渣剂，造渣剂的主要成分及重量百分比为：SiO2：54％、CaO：6％、Al2O3：6％、MnO：8％、MgO：5％、FeO：10％、Fe2O3：11％。
在某钢厂120吨转炉，其半钢装入量为132t，在转炉半钢炼钢过程中，加入本示例的造渣剂18Kg/t钢。此冶炼炉次结束，评价其使用效果的指标如下所示：来渣时间：3.57min；氧枪枪位：平均1.48m；脱磷率：84％。达到了很好的冶炼效果。
对比例：
采用普通的半钢炼钢用造渣剂，其配比为石英砂44份、锰矿28份、转炉污泥20份、粘结剂8份，利用压球机压制成直径为40mm的球团，经过300℃烘烤炉烘烤2小时后制成转炉半钢炼钢用普通造渣剂，普通造渣剂的主要成分及重量百分比为：SiO2：50％、CaO：12％、MnO：15％、MgO：5％、FeO：6％、Fe2O3：12％。
在某钢厂120吨转炉，其半钢装入量为130t，在转炉半钢炼钢过程中，加入本对比例的普通造渣剂18Kg/t钢。此冶炼炉次结束，评价其使用效果的指标如下所示：来渣时间：4.5min；氧枪枪位：平均1.78m；脱磷率：80％。
由上述示例和对比例可知，与普通造渣剂相比较，使用本发明的造渣剂，具有化渣迅速、来渣快、渣态能较好控制、转炉冶炼过程操作更加平稳且炉渣脱磷效率稍高的优点。
采用本发明，若造渣剂中配加15份的刚玉渣(置换锰矿)进行估算，则锰矿减少了15份，刚玉渣增加了15份，其余材料的配比不变。则造渣剂的单耗在15.4Kg/t钢左右，上述材料替代所产生的效益为53.4元/t造渣剂，则吨钢产生效益为0.822元/t钢，年产钢按550万吨计算，则上述材料替代产生的效益至少为452.1万元。
综上所述，本发明在转炉半钢炼钢的使用过程具有来渣速度快、转炉枪位控制整体较低、造渣过程更容易控制、转炉终渣熔点低、渣中TFe较低、脱磷效率高等优点，且本发明充分利用了刚玉渣，使其成为炼钢的次生资源，实现了废旧资源的循环利用，具有较大的经济价值和社会效益。
本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (10)

1.一种半钢转炉炼钢用造渣剂，其特征在于，所述造渣剂按重量百分比计包括47～55％的SiO2、2～6％的CaO、9～15％的Al2O3、2～8％的MnO、8～15％的MgO、5～10％的FeO及10～20％的Fe2O3，并且所述造渣剂的原料包括刚玉渣。
2.根据权利要求1所述的半钢转炉炼钢用造渣剂，其特征在于，所述造渣剂在半钢转炉冶炼的吹氧吹炼过程中加入，加入量为14～19Kg/t钢。
3.一种权利要求1或2所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，将石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥破碎磨细并与粘结剂混合后配加水得到混合料，将所述混合料压制成球团并烘烤后制得所述造渣剂。
4.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，所述石英砂、锰矿、刚玉渣、转炉污泥的粒度均为1mm以下。
5.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，按重量计，石英砂的使用量为40～50份、锰矿的使用量为10～15份、刚玉渣的使用量为10～20份、转炉污泥的使用量为20～25份、粘结剂的使用量为5～10份。
6.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，按重量百分比计，所述石英砂含有SiO2≥95％、Al2O3:0.8～1.2％、Fe2O3:0.6～1.2％、NaO:1.1～1.5％。
7.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，按重量百分比计，所述锰矿含有SiO2:20～40％、MnO:10～30％、Fe2O3:10～40％、CaO≤5％、H2O:5～15％。
8.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，按重量百分比计，所述刚玉渣含有Al2O3:40～70％、MgO:20～30％、CaO:5～15％、H2O:5～15％。
9.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，按重量百分比计，所述转炉污泥含有FeO:35～55％、Fe2O3:15～25％、CaO：10～20％、MgO:5～10％、SiO2:5～10％。
10.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢用造渣剂的制造方法，其特征在于，所述粘结剂为高强水泥或水玻璃。
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