CN103540706A - 一种抑制炉渣泡沫化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的、简单的抑制炉渣泡沫化的方法，其中，在转炉倒炉过程中，将碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触，其中，所述碳质材料为定量为40-120g/m²的纸质材料，所述碳质材料碳含量为C≥85重量%。采用本发明的纸质材料，能够有效抑制炉渣的泡沫化，提高控制炉渣喷溅的成功率和/或提高控制炉渣的溢出率。

Description

一种抑制炉渣泡沫化的方法

技术领域

本发明涉及一种抑制炉渣泡沫化的方法。

背景技术

转炉炉渣的泡沫化是转炉出钢操作过程中经常发生的，在此时倒炉放渣时炉渣因为太过泡沫化而喷溅不仅干扰转炉炼钢的正常操作，操作不当有可能对设备和人员产生伤害，而且其带出物含有大量的金属，增加了钢铁料的消耗。

在采用“双渣脱磷”工艺的转炉，在倒炉放渣过程中，此时炉渣的泡沫化很严重，文献《转炉炼钢过程喷溅产生原因分析及控制》介绍此时炉渣的体积是正常炉渣体积的3-4倍，此时放渣，炉渣也可能喷溅，或是炉渣在倒入到渣罐后，由于体积膨胀而占满整个渣罐，甚至涌出渣罐而损毁钢包车，而在炉渣去泡沫化之后，渣量只占渣罐很少的一部分，这样就会给生产组织带来不必要的障碍。该文献中还指出在转炉冶炼过程的任何阶段，如果操作控制不当均会出现喷溅。转炉后期倒炉时炉渣泡沫化严重，归结其原因主要是渣中FeO含量因为转炉过度深吹而含量较高，剧烈的C-O反应在瞬间产生具有巨大能量的CO气体而造成的；“双渣脱磷”工艺倒炉渣泡沫化严重，其原因主要是：由于此时硅、锰元素的氧化反应基本接近尾声，由于前期温度偏低，C-O反应滞后，因此渣中积累氧化铁。当熔池温度升高到C-O反应所需要的温度时需要倒炉放渣时，碳开始剧烈氧化，渣中积累的FeO给C-O反应提供了一个很大的附加供氧量，瞬间反应产生的气体总量猛增，气体积聚在渣中，使炉渣的体积膨胀较大。该文献还介绍了在冶炼操作中，需要制定合理的供氧制度和造渣制度，控制冶炼过程炉渣中FeO的含量，使C-O反应正常进行，才能最大限度地控制喷溅。但此方法繁琐，经济成本较高，控制喷溅成功率仅为64.3%。

专利CN101824506A“转炉压渣剂及转炉压渣方法”涉及一种用于氧气顶吹转炉炼钢中用的转炉压渣剂及转炉压渣方法，其特征在于，吹炼过程中出现因操作不当而引起的溢渣或喷溅时，利用压渣剂进行抑制或控制，该压渣剂由下述重量配比的组分组成：SiO₂ 8-15份、Al₂O₃ 1-6份、Fe₂O₃ 20-30份、MgO 10-20份、CaO 30-50份，且在转炉冶炼停氧后添加的该转炉压渣剂的量为2.5-8.5kg/吨钢。该方法只适用于在转炉吹炼过程中进行压渣，并不适用于对在采用转炉倒炉过程中对泡沫化炉渣的抑制作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的、简单的抑制炉渣泡沫化的方法，从而能够有效抑制炉渣的泡沫化，提高控制炉渣喷溅的成功率和/或提高控制炉渣的溢出率。

本发明的发明人发现，根据产生泡沫渣化的原因以及控制原理，尽管可以通过先向炉内加入废钢渣击碎炉渣泡沫，然后在加入废钢渣后再加入含有一定量的碳质材料（20-30重量%）的压渣剂，且辅以底吹氩气搅拌强化钢渣界面反应，可以对炉渣进行脱氧以降低渣中FeO的含量，从一定程度上抑制钢渣泡沫化，但是，一方面，该方法仍然比较繁琐，另一方面，该含有碳质材料的压渣剂只适用于通过料仓加入，加入量较大，且该含有碳质材料压渣剂的密度较大，并需要辅以底吹氩气搅拌强化钢渣界面反应，因此，该方法只适用于在转炉吹炼过程中进行压渣，并不适用于对在采用转炉倒炉过程中对泡沫化炉渣的抑制作用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种抑制炉渣泡沫化的方法，其特征在于，在采用转炉倒炉过程中，将碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触，其中，所述碳质材料为定量为40-120g/m²的纸质材料，所述碳质材料碳含量为C≥85重量%。

采用本发明的纸质碳质材料，能够很好地控制冶炼过程炉渣中FeO含量，使C-O反应正常进行，能最大限度地控制炉渣的泡沫化，使转炉倒炉放渣操作安全进行，同时也能够很好地控制在渣罐中的泡沫化炉渣，控制炉渣在渣罐里的体积，减少渣罐的周转频率，经济成本低。采用本方法非常适合在采用转炉倒炉过程中泡沫化炉渣的抑制作用，且非常适用于人工手工操作，非常简单方便。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明提供的抑制炉渣泡沫化的方法，其中，在采用转炉倒炉过程中，将所述碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触，其中，所述碳质材料为定量为40-120g/m²的纸质材料，所述碳质材料碳含量为C≥85重量%。

根据本发明，所述碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触的方式没有具体限定，只要将所述碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣充分接触即可，优选为：在出钢时，将所述碳质材料投入转炉的钢水表面的泡沫化炉渣中，和/或，在转炉倒炉放渣过程中，将所述碳质材料与泡沫化炉渣混合。

其中，出钢时指的是当钢水成分和温度均已达到转炉终点要求，打开出钢口，倒炉出钢的时刻；所述倒炉放渣过程包括在转炉冶炼过程中（例如，已经吹氧一段时间后，先暂时停止吹氧，倒炉放渣）需要倒炉放渣时，将转炉的钢水表面的泡沫化炉渣倒炉放渣过程，以及还包括在转炉终点即将出钢前，将转炉的钢水表面的泡沫化炉渣倒炉放渣过程。

根据本发明，所述碳质材料定量可以为40-120g/m²，优选地，所述碳质材料定量为80-120g/m²，所述碳质材料材质轻，不会对炉渣产生压力。

根据本发明，所述碳质材料含有的碳含量可以为C≥85重量%，优选地，所述碳质材料含有的碳含量可以为C≥95重量%，所述碳质材料含有的碳含量高，反应速度快。

根据本发明，所述碳质材料可以为各种满足上述碳含量要求的纸质材料，优选情况下，所述纸质材料为牛皮纸。

根据本发明，所述碳质材料加入的量依据的原理是：所述碳质材料中含有的主要成分碳元素在进入泡沫渣后，与渣中的FeO发生反应，从而减少了累积的FeO，从而使熔渣液相比率降低，张力增加，使炉渣返干，进而在转炉中形成的CO气体更好的穿出炉渣渣层，从而进一步抑制了炉渣的泡沫化。在此过程中发生的碳与渣中的FeO发生反应的反应式如下：

FeO+C＝Fe+CO。

本发明所采用的碳质材料为纸质材料，该纸质材料的碳含量高，此外，该纸质材料轻，不会对泡沫化炉渣产生压力，在与钢水表面的泡沫化炉渣接触时，能够在泡沫化炉渣的表面充分接触，进而，能够与空气中的氧充分接触，反应完全，反应速度快，因此，采用本方法，非常适合在采用转炉倒炉过程中泡沫化炉渣的抑制作用，且非常适用于人工手动操作，非常简单方便、有效。

根据本发明，所述碳质材料的用量的可选择范围较宽，但是，本发明的发明人意外发现，在所述碳质材料的用量很少的情况下，就能很好地实现本发明的目的，优选地，所述碳质材料的用量为0.01-0.1kg/吨钢；更优选地，所述碳质材料的用量为0.03-0.05kg/吨钢。

按照本发明的一种优选的实施方式，在出钢时，将所述碳质材料投入转炉的钢水表面的泡沫化炉渣中时，优选地，将所述碳质材料在转炉终点即将出钢前，当转炉摇至取样位置时加入所述碳质材料，在这种情况下，炉渣能够迅速返干，体积迅速减小，从而进一步保证整个出钢过程的平稳，下渣量较少，出钢过程回磷仅为0.001%-0.002重量%。

按照本发明的一种优选的实施方式，在即将出钢前的转炉倒炉放渣过程中，将所述碳质材料与泡沫化炉渣混合时，优选地，当渣罐中已经填满泡沫化炉渣时加入所述碳质材料，在这种情况下，既能够保证渣罐能够尽量多的容纳炉渣，而且还能够使炉渣迅速返干，体积迅速减小，保证整个过程没有出现炉渣涌出渣罐的现象。

根据本发明，所述碳质材料可以为任何形状，例如可以为卷筒状，也可以为平板状、瓦楞状等等，优选地，所述碳质材料可以制成一种外形轻便利于投送的中空管状的中空管，更优选地，所述中空管的长度为1-3米、壁厚为1-20mm、内直径为8-120mm，更进一步优选地，所述中空管的长度为1.5-2.5米、壁厚为3-15mm、内直径为10-100mm。

根据本发明，出钢过程，转炉正常回磷在0.002-0.003重量%左右，假如下渣控制不好而增磷超过0.005重量%，则为达到钢种目标要求，则转炉每炉钢需要增加活性石灰的加入量是500kg，1t活性石灰价格500元，假设出钢量130t/炉，则增加的成本是1.92元/t钢，以年钢产量550万吨。而采用本发明方法后，控制回磷以及提高钢水炼成率所起的贡献率30%（贡献率是指在本方法中在控制回磷以及提高钢水炼成率所起的贡献，是本领域技术人员在计算效益时所乘的一个系数。），则年创造效益为=1.92×550×30%=316.8万元。

根据本发明，由于控制终渣渣态，减少了转炉出钢前倒不下炉而耽误出钢或是减少了出钢过程的下渣，对抑制回磷以及提高钢水质量均有显著地作用。

下面结合实施例对本发明进行详细的描述。

以下实施例中，纸张定量指单位面积纸张的质量，一般以每平方米多少克重表示，单位为克/平方米，记作g/m²。

以下实施例中，炉渣的溢出率指的是转炉在倒炉过程中，炉渣从炉口溢出的可能性或是溢出次数/总出钢炉数的一个统计。

以下实施例中，回磷是钢铁生产过程中已脱除的磷重新返回金属中的现象，是指钢水在出钢结束时的钢水P含量减去开始出钢时的P含量之间的差值，钢水中P含量可以根据钢铁成分分析标准：GB-T20125-2006测定。

实施例1

某钢厂采用120吨转炉冶炼，其冶炼终点（Si含量0.025重量%、Mn含量0.02重量%、P含量0.015重量%、S含量0.012重量%，冶炼终点钢水温度为1680℃）出钢量为130t。

在转炉终点出钢前，当转炉摇至取样位置时，将3.9kg的中空管状纸质碳质材料投入到转炉中，其中，该纸质碳质材料为定量为100g/m²，碳含量为96重量%，长度为1米，管壁厚度为1毫米，内直径为8毫米的牛皮纸中空纸管，炉渣迅速返干，体积迅速减小，整个出钢过程平稳，下渣量仅为10mm，经现场取样对比，出钢过程回磷仅为0.001重量%，控制喷溅成功率为100重量%。

实施例2

某钢厂采用120吨转炉冶炼，其冶炼终点（Si含量0.025重量%、Mn含量0.02重量%、P含量0.015重量%、S含量0.012重量%，冶炼终点钢水温度为1680℃）出钢量为140t。

在冶炼结束后，进行倒炉放渣，并将7kg的中空管状纸质碳质材料投入到渣罐中，其中，该纸质碳质材料定量为80g/m²，碳含量为85重量%，长度为1.5米，厚度为1毫米，内直径为8毫米，此时，炉渣迅速返干，体积迅速减小，整个过程没有出现炉渣涌出渣罐的现象，并且按照此方法连续进行5-6炉的出钢操作，炉渣溢出率为0重量%。

实施例3

某钢厂采用120吨转炉冶炼，其冶炼终点（Si含量0.025重量%、Mn含量0.02重量%、P含量0.015重量%、S含量0.012重量%，冶炼终点钢水温度为1680℃）出钢量为135t。

在转炉终点出钢前，当转炉摇至取样位时，将1.35kg的中空管状纸质碳质材料投入到转炉中，其中，该纸质碳质材料定量为120g/m²，碳含量为90重量%，长度为2.5米，厚度为20毫米，内直径为120毫米，炉渣迅速返干，体积迅速减小，整个出钢过程平稳，下渣量仅为20mm，经现场取样对比，出钢过程回磷仅为0.002重量%，控制喷溅成功率为100重量%。

实施例4

某钢厂120吨转炉冶炼，其冶炼终点（Si含量0.025重量%、Mn含量0.02重量%、P含量0.015重量%、S含量0.012重量%，冶炼终点钢水温度为1680℃）出钢量为138t。

在冶炼结束后，进行倒炉放渣时，并将13.8kg的中空管状纸质碳质材料投入到渣罐中，其中，该纸质碳质材料定量为40g/m²，碳含量为95重量%，长度为3米，厚度为20毫米，内直径为120毫米，此时，炉渣迅速返干，体积迅速减小，整个过程没有出现炉渣涌出渣罐的现象，并且按照此方法连续进行5-6炉的出钢操作，炉渣溢出率为0重量%。

对比例1

按照与实施例1相同的方法冶炼钢水并出钢，不同之处在于：没有在转炉中添加本发明的纸质碳质材料，结果炉渣多，体积大，整个出钢过程不能平稳进行，炉渣下渣量为100mm，经现场取样对比，出钢过程回磷为0.003重量%，效果不好，控制喷溅成功率仅为65重量%。

对比例2

按照与实施例2相同的方法冶炼钢水并出钢，不同之处在于：没有在渣罐中添加本发明的纸质碳质材料，结果炉渣多，体积大，整个过程出现炉渣涌出渣罐的现象，溢出渣罐的炉渣占总炉渣的30重量%。

对比例3

按照与实施例1相同的方法冶炼钢水并出钢，不同之处在于：先向炉内加入1000kg量废钢渣击碎炉渣泡沫，然后在加入废钢渣后再加入200kg碳含量较低（如20-30重量%）的含碳质材料的压渣剂，且辅以底吹氩气搅拌强化钢渣界面反应，结果控制喷溅成功率仅为64.3重量%，出钢过程回磷为0.0025重量%，此外，该方法经济成本较高，方法繁琐。

对比例4

按照CN101824506A公开的实施例1的方法制备压渣剂：SiO₂ 8份、Al₂O₃2份、Fe₂O₃ 23份、MgO 12份、CaO 30份，转炉压渣剂加入量为500kg（每吨钢水中加入2.5-8.5kg转炉压渣剂），并按照该方法在氧气顶吹转炉炼钢中采用所述转炉压渣剂进行压渣，结果控制喷溅成功率仅为68重量%，出钢过程回磷为0.003重量%，此外，该方法经济成本较高，方法繁琐。

通过以上实施例1-4和对比例1-4的数据对比可以看出，采用本发明的抑制炉渣泡沫化的方法，能够方便且有效地抑制炉渣的泡沫化，提高控制炉渣喷溅的成功率和/或提高控制炉渣的溢出率。并且特别适合在采用转炉倒炉过程中泡沫化炉渣的抑制作用，且非常适用于人工手动操作，非常简单方便、有效。

Claims (8)

1.一种抑制炉渣泡沫化的方法，其特征在于，在采用转炉倒炉过程中，将碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触，其中，所述碳质材料为定量为40-120g/m²的纸质材料，所述碳质材料碳含量为C≥85重量%。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述碳质材料与钢水表面的泡沫化炉渣接触的方式为：在出钢时，将所述碳质材料投入转炉的钢水表面的泡沫化炉渣中，和/或，在转炉倒炉放渣过程中，将所述碳质材料与泡沫化炉渣混合。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述碳质材料的用量为0.01-0.1kg/吨钢。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述碳质材料的用量为0.03-0.05kg/吨钢。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述碳质材料碳含量为C≥95重量%。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述碳质材料为中空管状。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，中空管的长度为1-3m、壁厚为1-20mm、内直径为8-120mm。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述中空管的长度为1.5-2.5m、壁厚为3-15mm、内直径为10-100mm。