CN102912085A

CN102912085A - 提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法

Info

Publication number: CN102912085A
Application number: CN2012104473823A
Authority: CN
Inventors: 韦成贵; 李志栋; 杜俊涛
Original assignee: SICHUAN JINGUANG TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Sichuan Guang Guang Industrial (Group) Limited by Share Ltd
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: CN102912085B

Abstract

本发明公开了一种提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，包括如下步骤：a、制得粒度为3～15mm和粒度小于3mm的镁钙质耐材；b、将3～15mm的镁钙质耐材加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料；在吹炼一期再加入粒度为3～15mm的镁钙质耐材，使炉渣中的MgO含量9～11％；c、LF精炼炉冶炼造渣时将石灰、化渣剂和粒度小于3mm的镁钙质耐材一同加入，使最终炉渣中MgO含量控制在7～9％；d、进入连铸工序。本发明方法可使炉渣中的MgO提高，同时也提高了CaO的含量，减少了对炉衬的侵蚀，提高转炉炉龄和LF炉包龄；本发明方法对破碎设备要求低，降低了生产成本，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法

技术领域

本发明属于冶金固体废弃物再利用技术领域，具体涉及一种提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法。

背景技术

当前国内外不锈钢冶炼约80%以上采用如AOD、GOR、CLU、K-OBM、MRP等转炉气氧精炼工艺，其中K-OBM、MRP因用于三步法冶炼的中间环节，炉壳采用镁碳砖砌筑而炉龄在800到1000炉次外，AOD、GOR、CLU等炉型几乎全部采用镁钙砖砌筑，其炉龄只有50-230炉次。其中AOD、GOR、CLU等炉型占不锈钢转炉气氧精炼工艺的90%以上，全行业每年会产生大量废旧镁钙砖耐材。

不锈钢精炼炉镁钙砖耐材的主要成分由质量百分比20~30%CaO和质量百分比65~80%的MgO构成，由于其含有20~30%CaO而极易吸水粉化。目前国内中小型不锈钢冶炼企业将废旧镁钙质耐材因堆场有限，也没有比较合理的使用方法而直接丢弃，不仅浪费资源，而且造成环境污染。已有的废旧镁钙质耐材回收利用工艺，其破碎的粒度小，在破碎、筛分及使用过程中易产生大量的粉尘，对环境造成二次污染，且破碎设备单一，一般未实现自动化操作，工人劳动强度大。

申请号为201010529521.8的中国专利公布了一种不锈钢冶炼用后耐火材料的再利用方法，是将不锈钢冶炼用后的耐火材料进行破碎；筛分出粒度不大于5mm的颗粒，称之为钙镁砖颗粒；按1吨钢水添加15~20kg钙镁砖颗粒的比例将钙镁砖颗粒添加到氩氧脱氮精炼炉中；倒入不锈钢水并按一般炼钢要求加入石灰——吹氧——吹氩——添加硅和萤石进行合金化还原冶炼，取得了一定的成效。但破碎的粒度太小，对设备的要求较高，对设备投资和操作带来较大的困难，生产过程中能耗偏高，处理成本较高，且极易在碎、筛分及使用过程中产生大量粉尘对大气环境造成二次污染。此外耐材破碎后筛分出小于5mm的颗粒在气氧精炼炉中加入有约30%，被冶炼气体吹出炉外不能参加反应而浪费。

同时，传统的不锈钢冶炼造渣工艺采用轻烧白云石作为造渣材料，来提高气氧精炼转炉冶炼过程中渣的MgO含量。一般吨钢加入33～45kg的轻烧白云石，使渣中的MgO含量保持在10%左右。本发明可以在解决资源浪费的同时，用破碎的废旧镁钙质耐材代替轻烧白云石在气氧精炼转炉造渣时使用，降低了造渣材料成本，提高了气氧精炼转炉炉龄，实现了资源的循环再利用。具有良好的应用前景。

另外，传统不锈钢冶炼LF采用的炉渣主要由50%~80%CaO、20~40%SiO2、小于15%的Al₂O₃组成，而MgO往往通过上一环节气氧精炼炉的余渣带来，余渣带来MgO在LF造加入石灰造新渣稀释后不到2%。LF不锈钢精炼渣的MgO饱和浓度在8%左右，如没有外来添加，含MgO80%以上的钢包渣线耐材中的MgO将熔化进入渣中，而影响不锈钢精炼钢包的耐材寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，该方法可提高气氧精炼转炉和LF炉炉龄，降低生产成本，减少环境污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，包括如下步骤：

a、将不锈钢冶炼气氧精炼炉产生的废旧镁钙砖耐材破碎、筛分得到粒度为3～15mm的镁钙质耐材和粒度小于3mm的粉状镁钙质耐材；

b、将粒度为3～15mm的镁钙质耐材按生产每吨钢水7～13kg的加入量加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料进行不锈钢的冶炼；在吹炼一期，当冶炼温度大于1680℃，且80％的造渣用石灰添加完毕后再次补加粒度为3～15mm的镁钙质耐材，使最终气氧精炼转炉炉渣中的MgO含量控制在9～11％；

c、将气氧精炼转炉冶炼的钢水加入到LF精炼炉继续进行冶炼，造渣时将石灰、化渣剂和粒度小于3mm的粉状镁钙质耐材一同作为LF精炼炉造渣材料加入，使最终LF精炼炉炉渣中MgO含量控制在7～9％；

d、将LF精炼炉冶炼的钢水送入连铸工序。

其中，上述方法步骤b中，加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料的镁钙质耐材的加入量为每吨钢水9～11kg。

其中，上述方法步骤c中，石灰和化渣剂的重量︰粒度小于3mm镁钙质耐材重量＝9～11︰1。

其中，上述方法步骤c中所述化渣剂CaF含量大于85％，SiO₂含量小于14.0％，其余杂质元素总和小于1.0％。

其中，上述方法步骤a中破碎、筛分后的镁钙质耐材在72小时以内加入到气氧精炼转炉和LF炉使用。

其中，上述方法步骤a中破碎的具体步骤为：先用颚式破碎机进行粗破，得到粒度小于80mm的镁钙质耐材，再筛分出粒度大于15mm的镁钙质耐材继续由锤式破碎机进行细破，使镁钙质耐材的粒度均小于15mm。

本发明的有益效果是：本发明对不锈钢冶炼气氧精炼炉产生的镁钙砖废旧耐材、通过破碎筛分，作为气氧不锈钢精炼转炉和不锈钢LF精炼炉造渣添加剂加入冶炼炉渣中，以提高气氧不锈钢精炼转炉和不锈钢LF精炼炉渣MgO含量，同时，本发明通过严格控制工艺过程和参数，从而减少了对炉衬的侵蚀，提高气氧不锈钢精炼转炉炉龄和LF精炼炉包龄；本发明方法解决了不锈钢冶炼过程中产生的废旧镁钙质耐材对环境污染的问题，对破碎设备要求低，能耗低，不需要使用轻烧白云石，降低了生产成本，具有较高的经济效益和社会效益。

具体实施方式

本发明利用镁钙砖废旧耐材，提高气氧不锈钢精炼转炉和不锈钢LF精炼炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，包括如下步骤：

A、将废旧镁钙砖耐材破碎后按粒度筛分成两类：粒度15mm~3mm的为气氧精炼炉造渣添加剂、粒度小于3mm的粉料为LF炉造渣添加剂。

其中，上述方法步骤a中破碎的具体步骤为：先用颚式破碎机进行粗破，得到粒度小于80mm的废旧镁钙质耐材，再筛分出粒度大于15mm的废旧镁钙质耐材继续由锤式破碎机进行细破，使废旧镁钙质耐材的粒度均小于15mm。将得到的粒度均小于15mm的废旧镁钙质耐材再筛分成成两类：粒度15mm~3mm的为气氧精炼炉造渣添加剂、粒度小于3mm的粉料为LF炉造渣添加剂。

其中，上述方法中，破碎筛分后的废旧镁钙质耐材在72小时以内加入到气氧精炼转炉使用。这是由于不锈钢精炼炉镁钙砖耐材的主要成分由质量百分比20~30%CaO和质量百分比65~80%的MgO构成，由于其含有20~30%CaO而极易吸水粉化，吸水后的材料作为造渣材料加入炉中水汽分解成H和O后进入钢水将污染钢液。

B、在每一炉生产前，预先将破碎后筛分后粒度15mm~3mm的废旧镁钙质耐材按生产每吨钢水7～13kg的加入量加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料进行不锈钢的冶炼，避免在冶炼开始时，向钢中吹入氧气，因为钢中硅首先与氧反应形成Si2O溶入渣中，渣中的二氧化硅增加降低炉渣碱度而侵蚀炉衬。随着垫底造渣材料逐渐熔化，形成渣量的增大，且添加的废旧镁钙质耐材中的MgO融入渣中，使渣的MgO达到饱和含量8%左右（1600℃以下），如加入过多会造成的不利影响主要是：一是因MgO过饱和难以熔化，二是吸收物理热降低气氧精炼炉一期的升温速度，影响脱碳保铬效果。

不锈钢气氧精炼炉冶炼一般分三期，一期是从开始吹氧冶炼到脱C到0.15%左右，二期是继续将C脱到终点碳，三期是吹入氩气或氮气搅拌，加入还原剂还原和补加合金。

气氧精炼炉在吹炼一期，当冶炼温度大于1680℃，且80%的造渣石灰添加完后再按生产每吨钢水4～6kg补加入破碎后粒度为15mm~3mm的废旧镁钙质耐材，使最终炉渣中的MgO含量控制在9～11％。这是因为在冶炼一期大约要加入80%左右的造渣石灰，熔化后渣量增多，同时在冶炼三期加入还原硅铁后，产生大量的Si₂O也将进一步增大渣量，使作为垫底造渣材料加入的废旧镁钙质耐材颗粒，将被进一步稀释。而在气氧精炼炉中温度大于1680℃时钢渣的MgO的饱和溶解度在9~11%，因此需要进一步加入废旧镁钙质耐材。

C.在LF加入石灰和化渣剂造渣时，按石灰和化渣剂与破碎后粒度小于3mm的废旧耐材粉料按10:1左右的比例作为LF造渣材料加入。使LF精炼炉渣中MgO达到8%左右的饱和含量，以保护钢包渣线耐火材料，从而提高钢包的使用寿命。之所以将粒度小于3mm的粉料为LF炉造渣添加剂加入LF炉中使用，是因为LF虽然有钢包底吹氩气搅拌精炼，但其流量不及气氧精炼炉，因此加入到LF精炼钢炉的废旧耐材收得率在95%以上。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例当中。

实施例一

（1）回收气氧精炼转炉冶炼用后废旧镁钙质耐材72吨，并将废旧耐材由铲车运输到料仓；

（2）料仓中的废旧耐材经振动给料机后，由皮带运输到颚式破碎机进行粗破，得到的废旧耐材粒度小于70mm；

（3）将步骤(2)得到15mm以下的废旧耐材直接筛分出来，粒度在15～70mm的废旧耐材继续由皮带运输机运送到锤式破碎机进行细破，使粒度保持在15mm以下；

（4）将步骤(2)和步骤(3)得到的粒度小于15mm的废旧耐材再次进行筛分，将粒度小于3mm的由铲车运输到LF精炼炉料仓，粒度为3mm~15mm的由铲车运输到气氧精炼炉料仓；

（5）在1号气氧精炼炉生产前，将破碎筛分后粒度为15mm~3mm的废旧镁钙质耐材按生产每吨钢水11kg的加入量加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料，本炉钢共冶炼不锈钢的冶炼70吨，因此垫底造渣用废旧耐火材料共加入770kg。

（6）气氧精炼炉在吹炼一期，当冶炼温度大于1680℃时，且80%的造渣石灰添加完后继续按每吨钢水6kg加入破碎后的废旧镁钙质耐材，共加入420kg，造渣剂全部熔化后取样分析炉渣的MgO含量，为10.1%。

（7）钢水经气氧精炼炉冶炼后倒入4号LF精炼炉中继续冶炼，冶炼时加入石灰688kg和CaF含量为87%，SiO₂含量为12.3%，其余杂质元素总和为0.7%的化渣剂172kg进行造渣，，同时按石灰和化渣剂与破碎后粒度小于3mm的废旧耐材粉料10:1的比例作为LF造渣材料一同加入到LF精炼炉中，共加入废旧耐火材料86kg。造渣剂全部熔化后取样分析炉渣的MgO含量，为7.9%。钢水经LF精炼炉冶炼后进入连铸工序。

未使用废旧耐火材料时，气氧精炼炉中需按每吨钢水40kg左右加入轻烧白云石，在LF精炼炉中按30kg左右加入轻烧白云石，因此本炉钢水的冶炼过程中，由于废旧耐火材料的循环使用，在气氧精炼炉中节约轻烧白云石2800kg，在LF精炼炉中节约轻烧白云石2100kg。且在冶炼完成后进行检查时，未发现对炉壁使用的耐火砖造成的明显侵蚀，起到了明显的保护作用。

为保证破碎后废旧耐材的质量，本次破碎后的废旧耐材共使用了126炉，耗时共67小时。

使用本发明后，1号气氧精炼炉的炉数为251炉，较未使用本发明前200炉左右的炉数增加效果明显；使用本发明后4号LF精炼炉的炉数也从原来的34炉增加到52炉，增加效果明显；由此可明显提高转炉炉龄和LF炉包龄。

实施例二

（1）回收气氧精炼转炉冶炼用后废旧镁钙质耐材56吨，并将废旧耐材由铲车运输到料仓；

（2）料仓中的废旧耐材经振动给料机后，由皮带运输到颚式破碎机进行粗破，得到的废旧耐材粒度小于75mm；

（5）在3号气氧精炼炉生产前，将破碎筛分后粒度为15mm~3mm的废旧镁钙质耐材按生产每吨钢水10kg的加入量加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料，本炉钢共冶炼不锈钢的冶炼73吨，因此垫底造渣用废旧耐火材料共加入730kg。

（6）气氧精炼炉在吹炼一期，当冶炼温度大于1680℃时，且80%的造渣石灰添加完后继续按每吨钢水5kg加入破碎后的废旧镁钙质耐材，共加入365kg，造渣剂全部熔化后取样分析炉渣的MgO含量，为9.9%。

（7）钢水经气氧精炼炉冶炼后倒入2号LF精炼炉中继续冶炼，冶炼时加入石灰728Kg和CaF含量为87.1%，SiO₂含量为12.4%，其余杂质元素总和为0.5%的化渣剂182kg进行造渣，同时按石灰和化渣剂与破碎后粒度小于3mm的废旧耐材粉料10:1的比例作为LF造渣材料一同加入到LF精炼炉中，共加入废旧耐火材料91kg。造渣剂全部熔化后取样分析炉渣的MgO含量，为8.1%。钢水经LF精炼炉冶炼后进入连铸工序。

未使用废旧耐火材料时，气氧精炼炉中需按每吨钢水40kg左右加入轻烧白云石，在LF精炼炉中按30kg左右加入轻烧白云石。因此本炉钢水的冶炼过程中，由于废旧耐火材料的循环使用，在气氧精炼炉中节约轻烧白云石2920kg，在LF精炼炉中节约轻烧白云石2190kg。且在冶炼完成后进行检查时，未发现对炉壁使用的耐火砖造成的明显侵蚀，起到了明显的保护作用。

为保证破碎后废旧耐材的质量，本次破碎后的废旧耐材共使用了93炉，耗时共51小时。

使用本发明后，3号气氧精炼炉的炉数为248炉，较未使用本发明前189炉左右的炉数增加效果十分明显；使用本发明后2号LF精炼炉的炉数也从原来的31炉增加到49炉，增加效果明显，明显提高转炉炉龄和LF炉包龄。

Claims

1.提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，其特征在于包括如下步骤：

d、将LF精炼炉冶炼的钢水送入连铸工序。

2.根据权利要求1所述的提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，其特征在于：步骤b中，加入到气氧精炼转炉作为垫底造渣材料的镁钙质耐材的加入量为每吨钢水9～11kg。

3.根据权利要求1所述的提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，其特征在于：步骤c中，石灰和化渣剂的重量︰粒度小于3mm镁钙质耐材重量＝9～11︰1。

4.根据权利要求1、2或3所述的提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，其特征在于：步骤c中所述化渣剂CaF含量大于85％，SiO₂含量小于14.0％，其余杂质元素总和小于1.0％。

5.根据权利要求1、2或3所述的提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，其特征在于：步骤a中破碎、筛分后的镁钙质耐材在72小时以内加入到气氧精炼转炉和LF炉使用。

6.根据权利要求1、2或3所述的提高气氧精炼转炉和LF炉渣MgO含量的不锈钢冶炼方法，其特征在于：步骤a中破碎的具体步骤为：先用颚式破碎机进行粗破，得到粒度小于80mm的镁钙质耐材，再筛分出粒度大于15mm的镁钙质耐材继续由锤式破碎机进行细破，使镁钙质耐材的粒度均小于15mm。