CN103525971A

CN103525971A - 钒渣改质剂及其制备方法以及提钒转炉溅渣护炉方法

Info

Publication number: CN103525971A
Application number: CN201310460746.6A
Authority: CN
Inventors: 陈炼; 陈永; 王建; 戈文荪; 曾建华; 蒋龙奎; 李龙; 卓钧; 黄正华; 董克平
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103525971B

Abstract

本发明提供了一种钒渣改质剂及其制备方法以及提钒转炉溅渣护炉方法。所述钒渣改质剂的成分按重量计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO、5～15份的SiO₂，且其水分含量小于3%。所述制备方法将按重量计40～50份的镁砂、5～10份含碳材料和40～60份的锰矿混合均匀，以得到钒渣改质剂。与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够为提钒转炉提供优质的钒渣改质剂；能够有效提高钒渣熔点与粘附性，增强溅渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，从而有效提高提钒转炉炉衬寿命；另外，生产工艺简单。

Description

钒渣改质剂及其制备方法以及提钒转炉溅渣护炉方法

技术领域

本发明属于转炉提钒技术领域，具体来讲，涉及一种用于提钒转炉的钒渣改质剂及其制备方法，以及一种使用该钒渣改质剂的提钒转炉溅渣护炉方法。

背景技术

转炉是钢铁企业生产的主体设备，其寿命直接关系到转炉的生产成本。为了提高转炉寿命，20世纪90年代中期，美国LTV公司首先开发并采用溅渣护炉技术，大幅提高了转炉炉龄，由1990年的6200炉次上升到1995年的15658炉次。采用溅渣护炉技术后，转炉耐火材料的消耗降低25%～50%左右。日本转炉炉龄并不高，一般在6000～8000炉。在溅渣护炉条件下，武钢通过转炉长寿化系统研究，最高炉龄达3万余炉，宝钢复吹炉龄最高1万余炉，一般在6000～8000炉。

溅渣护炉方法分为卧式喷枪法、卧式底吹法、立式底枪法、卧式火焰喷涂法、直立喷枪法等。各种方法的工艺特点及优缺点等情况如表1所示。

目前，普遍采用的是立式氧枪法。其工艺特点是：利用顶吹氧枪切换氮气，喷溅经改性的终渣，将其涂敷在转炉炉衬内壁。通过喷射角度的改变，能有目的地集中喷溅某个部位。吹炼前，加人过量的白云石与石灰，吹炼期间因过饱和的氧化镁渣相减轻了炉衬的侵蚀。此外，泡沫渣在炉衬上形成保护层。提高溅渣层与炉衬砖间二者的结合强度，是改善溅渣护炉效果的关键。

提钒转炉由于其生产特殊性，其维护及长寿化技术研究较少，特别是提钒转炉溅渣护炉技术未见报道。提钒转炉由于冶炼时间短、温度低、渣中低共熔物成分少、炉渣流动性差，在到达提钒冶炼终点之前，铁水中C与O反应并没有充分展开，炉气中PCO、PCO₂较低，而PO₂较高，炉渣粘结性差，导致镁炭砖暴露在氧气氛围中，促使C与O₂反应，铁液面以上炉衬侵蚀速率明显高于铁液面以下。铁液面以上炉衬基本上是按氧气直接脱碳→疏松脆化→冲蚀剥落→再氧化的方式反复作用，使砖体逐渐被蚀损。为尽可能提高产钒率，提钒冶炼对炉温控制比较严格，通常会采用加部分生铁块的方式来辅助降温。所以，加料侧不仅受铁水的冲击，还要受到生铁块的冲击，由于炉温低，炉渣呈块状，吹炼时与铁水一起对工作层砖进行全程硬性机械冲击，故机械冲击是提钒转炉炉底和炉身下部损毁的主要原因。与炼钢转炉不同，提钒转炉生产的钒渣熔点低、含钒高、含MgO低，溅渣时挂渣困难，因此需要对钒渣进行改质处理。

公开号为CN102534099A的专利文献公开了一种提高转炉溅渣护炉效果的镁碳球，该专利文献涉及一种冶金炼钢转炉改质剂，即一种提高转炉溅渣护炉效果的镁碳球。其原材料组成及质量百分比如下：C：35%，MgO：55%，H₂O：10%。公开号为CN102643947A的专利文献公开了一种缩短转炉溅渣护炉时间的方法，该专利文献提到用石灰石和白云石作为调制冷却剂对炉渣进行改质。公开号为CN102392097A的专利文献公开了一种转炉溅渣护炉前的调渣处理方法，该专利文献采用焦粉、镁砂、钛白粉作调渣剂，用焦粉降低留渣中的氧化铁，并与钛白粉反应生成高熔点的碳化钛，碳化钛与镁砂协同作用提高渣的粘度和熔化温度。然而，以上方法均以炼钢转炉炉渣为对象，并未涉及提钒转炉溅渣护炉。

因此，亟需一种适用于提钒转炉的钒渣改质剂。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术问题中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种适合于提钒转炉钒渣使用的钒渣改质剂及其制备方法。

本发明的一方面提供了一种钒渣改质剂。所述钒渣改质剂的成分按重量计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO、5～15份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于3%。

本发明的另一方面提供了一种制备钒渣改质剂的方法。所述方法将按重量计40～50份的镁砂、5～10份含碳材料和40～60份的锰矿混合均匀，以得到钒渣改质剂，所述钒渣改质剂的成分按重量百分比计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO以及5～15份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于3%，其中，所述锰矿按重量百分比计含有大于40%的MnO、小于15%的CaO和小于25%的SiO₂，所述含碳材料为含有单质碳的物料。

本发明的又一方面提供了一种提钒转炉溅渣护炉方法。所述方法包括以下步骤：采用提钒转炉冶炼含钒铁水，以得到半钢和钒渣；出半钢，并留置预定量钒渣于提钒转炉中；向留置于提钒转炉中的钒渣中加入如上所述的钒渣改质剂，然后进行溅渣护炉。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够为提钒转炉提供优质的钒渣改质剂；能够有效提高钒渣熔点与粘附性，增强溅渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，从而有效提高提钒转炉炉衬寿命；另外，生产工艺简单。

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钒渣改质剂及其制备方法以及提钒转炉溅渣护炉方法。在本发明中，如无相反的说明，则含量百分比均指重量百分比。

根据本发明一方面的钒渣改质剂的成分按重量计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO、5～15份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于3%。优选地，钒渣改质剂的成分按重量计包括3～4份的C、45～55份的MgO、5～6份的CaO、15～25份MnO、7～13份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量不大于2%。例如，本发明的钒渣改质剂的成分按重量计可由2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO和5～15份的SiO₂组成，并且钒渣改质剂中的水分含量小于3%。

本发明的钒渣改质剂是针对在提钒转炉中冶炼含钒铁水所得到的钒渣的特点而配置的，在加入高温钒渣中时，钒渣改质剂中各组分彼此配合从而能够有效提高钒渣熔点与粘附性，增强溅渣效果。例如，本发明的钒渣改质剂所含的C能够将钒渣中的FeO还原，从而提高钒渣的粘附性，MgO、MnO能够对钒渣的熔点进行调整，提高溅渣层的抗热性，MnO能够对钒渣的流动性起到调整的作用。

根据本发明另一方面的制备钒渣改质剂的方法将按重量计40～50份的镁砂、5～10份含碳材料和40～60份的锰矿混合均匀，以得到钒渣改质剂，所述钒渣改质剂的成分按重量百分比计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO以及5～15份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于3%，其中，所述锰矿按重量百分比计含有大于40%的MnO、小于15%的CaO和小于25%的SiO₂，所述含碳材料为含有单质碳的物料。

在本发明中，镁砂为常用镁砂，优选地，为MgO含量大于90wt%的镁砂。在本发明中，含碳材料为含有单质碳的物料，例如，石墨、焦粉、沥青焦、无烟煤等，优选地，含碳材料中单质碳含量不小于85wt%。在本发明中，锰矿可以是从矿山直接开采而得的含锰原矿，例如，可以为按重量百分比计MnO含量大于40%、CaO含量小于15%且SiO₂含量不大于25%的水锰矿、褐锰矿、软锰矿、硬锰矿、黑锰矿等。

在本发明的一个示例性实施例中，优选地，所述制备钒渣改质剂的方法将按重量计42～48份的镁砂、6～9份含碳材料和43～55份的锰矿混合均匀，以制成钒渣改质剂。

在本发明的一个示例性实施例中，优选地，所述镁砂的粒度小于5mm；所述含碳材料的粒度小于5mm；所述锰矿按重量百分比计含有大于50%的MnO和小于15%的CaO，并且锰矿的粒度小于5mm。

根据本发明又一方面的提钒转炉溅渣护炉方法包括以下步骤：采用提钒转炉冶炼含钒铁水，以得到半钢和钒渣；出半钢，并留置预定量钒渣于提钒转炉中；向留置于提钒转炉中的钒渣中加入如上所述的钒渣改质剂，然后进行溅渣护炉。优选地，所述溅渣护炉步骤中钒渣改质剂的加入量为5～10kg/tFe。

为了更好地理解本发明，下面结合具体示例来进一步说明本发明。

在本发明的一个示例性实施例中，制备钒渣改质剂的方法采用如下方式来实现：以镁砂、含碳材料、锰矿为原料，将各原材料按一定比例混合均匀，其中，镁砂40～50%、含碳材料5～10%、锰矿40～60%，混合比例可根据原料的品位进行适当调整，得到的钒渣改质剂成分范围为：C2～5%，MgO40～60%，CaO4～7%，MnO10～30%，SiO₂5～15%，H₂O<3%。优选地，其中，镁砂MgO含量大于90%，粒度<5mm；含碳材料可以为石墨、焦粉、沥青焦、无烟煤等，其含碳量应不小于85%，粒度<5mm；锰矿为冶金企业常用原料，其MnO含量大于40%、CaO含量小于15%，粒度<5mm。

示例1

以镁砂、含碳材料、锰矿为原料。其中，镁砂中MgO中重量百分含量为95±1%，粒度不大于4mm；含碳材料为焦粉，其含碳量为98±1%，粒度不大于4mm；锰矿为从矿山直接开采而得的含锰原矿，其中MnO含量为50%、CaO含量为2%、SiO₂含量为22%，粒度不大于4mm。

将各原材料按一定比例混合均匀，其中镁砂50重量份、含碳材料5重量份、锰矿45重量份，得到钒渣改质剂。

在溅渣护炉过程中，该钒渣改质剂的加入量为8kg/tFe，使用钒渣改质剂后，能够有效提高钒渣熔点与粘附性，增强了溅渣和挂渣效果。

示例2

以镁砂、含碳材料、锰矿为原料。其中，镁砂中MgO中重量百分含量为92±1%，粒度不大于3mm；含碳材料为焦粉，其含碳量为92±1%，粒度不大于3mm；锰矿为从矿山直接开采而得的含锰原矿，其中MnO含量为42%、CaO含量为3%、SiO₂含量为17%，粒度不大于3mm。

将各原材料按一定比例混合均匀，其中镁砂40重量份、含碳材料6重量份、锰矿54重量份，得到的钒渣改质剂。

在溅渣护炉过程中，该钒渣改质剂的加入量为9kg/tFe，使用钒渣改质剂后，能够有效提高钒渣熔点与粘附性，增强了溅渣和挂渣效果。

综上所述，本发明能够解决炼钢厂转炉提钒生产过程中钒渣溅渣护炉时钒渣熔点低、挂渣难的问题，并且能够改善钒渣熔点和粘附性，使用后采用钒渣进行溅渣护炉时能够改善挂渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，从而有效地提高提钒转炉炉衬寿命。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种钒渣改质剂，其特征在于，所述钒渣改质剂的成分按重量计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO、5～15份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于3%。

2.根据权利要求1所述的钒渣改质剂，其特征在于，所述钒渣改质剂的成分按重量计包括3～4份的C、45～55份的MgO、5～6份的CaO、15～25份MnO、7～13份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量不大于2%。

3.一种制备钒渣改质剂的方法，其特征在于，所述方法将按重量计40～50份的镁砂、5～10份含碳材料和40～60份的锰矿混合均匀，以得到钒渣改质剂，所述钒渣改质剂的成分按重量百分比计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO以及5～15份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于3%，其中，所述锰矿按重量百分比计含有大于40%的MnO、小于15%的CaO和小于25%的SiO₂，所述含碳材料为含有单质碳的物料。

4.根据权利要求3所述的制备钒渣改质剂的方法，其特征在于，所述方法将按重量计42～48份的镁砂、6～9份含碳材料和43～55份的锰矿混合均匀。

5.根据权利要求3所述的制备钒渣改质剂的方法，其特征在于，所述钒渣改质剂的成分按重量百分比计包括3～4份的C、45～55份的MgO、5～6份的CaO、12～28份的MnO、7～13份的SiO₂，并且所述钒渣改质剂中的水分含量小于2%。

6.根据权利要求3所述的制备钒渣改质剂的方法，其特征在于，所述镁砂的粒度小于5mm；所述含碳材料的粒度小于5mm，并且其中单质碳含量按重量百分比计不小于85%；所述锰矿按重量百分比计含有大于40%的MnO、小于15%的CaO和小于25%的SiO₂，并且锰矿的粒度小于5mm。

7.根据权利要求3所述的制备钒渣改质剂的方法，其特征在于，所述含碳材料为石墨、焦粉、沥青焦和无烟煤中的一种或多种。

8.一种提钒转炉溅渣护炉方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

采用提钒转炉冶炼含钒铁水，以得到半钢和钒渣；

出半钢，并留置预定量钒渣于提钒转炉中；

向留置于提钒转炉中的钒渣中加入如权利要求1或2所述的钒渣改质剂或者如权利要求3至7中任意一项所述的制备钒渣改质剂的方法所制得的钒渣改质剂，然后进行溅渣护炉。

9.根据权利要求8所述的提钒转炉溅渣护炉方法，其特征在于，所述溅渣护炉步骤中钒渣改质剂的加入量为5～10kg/tFe。