CN103602777B - 一种溅渣护炉料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种溅渣护炉料及其制备方法，属于炼钢溅渣护炉技术领域。此护炉料包括菱镁矿20-30%、轻烧镁粉35-45%、镁粉5-15%、硅微粉12-20%、纳米级钛白粉2.5-5%、氯化镁3.5-5%，其余为C。本发明中护炉料的组分和含量的选择，可以提高溅渣层的熔化温度和粘度，还可以增加溅渣的铺展性和润湿性，可以达到一次溅渣可维持三炉以上的护炉效果。

Description

一种溅渣护炉料及其制备方法

技术领域

    本发明属于炼钢溅渣护炉技术领域，具体涉及一种一次溅渣能维持三炉以上的溅渣护炉料及其制备方法。

背景技术

炉龄是转炉炼钢一项综合性技术经济指标。提高炉龄不仅可以降低耐火材料消耗，提高作业率、降低生产成本，而且有利于均衡组织生产，促进生产的良性循环。所以，大幅度提高转炉炉龄是炼钢工作者多年追求的目标。

转炉的炉衬由工作层、填充层和永久层耐火材料组成。工作层直接与高温钢水、氧化性钢渣和炉气接触，持续承受物理和化学因素造成的蚀损和润湿。因此，炉衬的质量是转炉炉龄的基础，它直接影响着转炉炉衬寿命。

为保证转炉正常生产和提高炉衬寿命，我国冶金工作者做了许多工作，如采用焦油白云石砖、轻烧油浸白云石砖，贴补、喷补、摇炉挂渣等措施，使炉龄逐步提高到1000炉以上；进入80年代，转炉普遍采用镁碳砖，综合砌炉，使用活性石灰造渣，改进操作，采用挂渣、喷补相结合的护炉方法，使转炉炉龄又有明显提高。

 为提高护炉效果，国内外科技工作者对溅渣护炉料不断改进提高。如陈建新等人通过调整转炉终渣成分进行了MgO-C砖的模拟粘渣实验，结果表明：在终渣碱度变化不大的情况下，适当降低终渣∑Fe0n的含量，将Mg0含量和熔点控制在一定的范围内，可得到较厚且结合牢固的粘渣层，同时在MgO-C砖工作面上形成一定的脱碳层，对形成粘渣层是有利的。另蒋宏、李春雷等针对转炉终渣(FeO)%高，采用高碳镁球进行改质处理，可明显改进溅渣护炉工艺效果，使炉龄进一步提高，另日本专利TP199600012937和国外文献Liangnng (steel making) 2000，16: 38-41均涉及溅渣护炉料的研究。

目前公开的溅渣护炉料在使用后尽管对护炉起到显著的作用，但通常只能维持使用一炉，待出钢后又需重新溅渣，这显然是与当代炼钢工业的节能、降耗、高效的发展趋势不相适应。因此，通过一次溅渣能维持多炉使用的改良型的溅渣护炉料的研发成为钢厂的迫切需求，并成为进一步提高转炉利用率，减少停炉时间，降低炼钢成本的关键技术之一。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种一次溅渣能维持三炉以上的溅渣护炉料及其制备方法，具体采用如下技术方案：

    一种溅渣护炉料，其特征在于包括除铝以外的以下重量百分含量的物质：

菱镁矿20-30%；轻烧镁粉40-45%；镁粉5-15%；硅微粉12-20%；纳米级钛白粉2.5-5%；氯化镁3.5-5%，其余为C；

其中，菱镁矿中化学成分按重量百分比计为，MgO 38-45%，SiO₂ 1-2%，CaO 1-2%，其余为杂质；轻烧镁粉中化学成分按重量百分比计为，MgO 90-95%，SiO₂ 0.5-1%，CaO 0.5-1.5%，其余为杂质。

    优选地，所述的溅渣护炉料包括以下重量百分含量的物质：

菱镁矿25-28%；轻烧镁粉35-45%；镁粉10-12%；硅微粉12-15%；纳米级钛白粉2.5-3.5%；氯化镁3.5-5%；其余为C。

    优选地，所述的溅渣护炉料包括以下重量百分含量的物质：

菱镁矿25%；轻烧镁粉45%；镁粉12%；硅微粉12%；纳米级钛白粉2.5%；氯化镁3.5%；其余为C。

    溅渣护炉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

    （1）按配方将配比好的原料混合；

    （2）将步骤（1）中混合好的原料进行混合破碎，破碎至粒径为小于3mm的混合料；

    （3）将步骤（2）中制备好的混合料中加入适量水，进行挤压造粒，然后经过烘干、分筛，即得所述的溅渣护炉料。

优选地，步骤（3）中所述的溅渣护炉料的粒径为10-40mm。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明中将菱镁矿作为护炉料的主要成分之一。我国是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家，总保有储量矿石30亿吨，居世界第1位，确保本发明护炉料的广泛来源；其次，菱镁矿中化学成分按重量百分比计为，MgO 38-45%，SiO₂ 1-2%，CaO 1-2%，其余为杂质，这不仅保证了护炉料中MgO的含量，并且在经过多次实践证明，由于菱镁矿中的组成含量，在高温下，相比于轻烧镁粉、白云石、方解石等的单独使用，菱镁矿在护炉过程中具有更好的铺展性，可以使护炉料均匀地分布到渣的各个部分，为一次溅渣多次护炉提供保障。

2. 本发明中将轻烧镁粉作为护炉料的主要成分之一。轻烧镁粉为将菱镁矿加热到700-1000℃时的产物，菱镁矿的广泛来源也保障了轻烧镁粉的来源；轻烧镁粉中化学成分按重量百分比计为，MgO 90-95%，SiO₂ 0.5-1%，CaO 0.5-1.5%，其余为杂质，轻烧镁粉中含有高含量的MgO和低含量的SiO₂、CaO，可以将溅渣中的主要矿物相变为高熔点的MgO、C₃S和C₂S相，提高溅渣层的熔化温度和粘度，还可以增加溅渣的润湿性，对护炉料中的其他物质起到粘结作用，更利于护炉，进一步为一次溅渣多次护炉提供保障。

3. 优选地，本发明中在护炉料中同时添加菱镁矿和轻烧镁粉，并且对其含量进行优化，确保护炉料优异的铺展性和润湿性。

4. 申请号为200710047568.9，名称为“改良型溅渣护炉料及其制备方法”中提供的护炉料，含有Al和Al₂O₃，但在实际炼钢过程中，常常已经使用Al为还原剂，留在溅渣中的Al₂O₃含量已经较高，若护炉料中再添加Al，则会进一步提高Al₂O₃的含量，在低TFe炉渣中，Al₂O₃含量每增加1%，其熔化温度降低12℃左右，高TFe炉渣中，Al₂O₃含量每增加1%，其熔化温度降低6℃左右，实际中的溅渣中Al₂O₃的含量已经达到2-4%，足以使溅渣的熔化温度显著下降，如果在护炉料中再增加Al₂O₃的含量，则使得溅渣层的熔化性温度进一步降低，提高了溅渣的过热度；而本发明中并没有在护炉料中添加Al和Al₂O₃，添加的还原剂为镁粉和C，不仅没有增加溅渣中Al₂O₃的含量，反而降低了其含量，还对溅渣中的FeO进行还原，降低FeO的含量，更进一步为一次溅渣多次护炉提供保障。

5. 本发明中提供的护炉料中对镁粉和C的含量进行优化，提供的镁粉和C含量，既能达到还原效果，又不影响炉衬材料的性能。

6. 本发明提供的护炉料中包括硅微粉，硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2）经破碎、球磨（或振动、气流磨）、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料；本发明中对硅微粉的含量进行优化，可以降低溅渣中游离石灰量的减少，有助于形成高熔点的C₂S和C₃S相，提高溅渣熔化温度，对防止挂渣侵蚀效果显著；本发明中硅微粉及其含量的选择，是与菱镁矿、轻烧镁粉和镁粉的含量选择相适应的，是在缩短起渣时间和提高溅渣熔化温度之间寻求的最佳平衡点。

7. 本发明提供的护炉料中使用的纳米级钛白粉，能促进护炉料的烧结，在使用条件下，与C₃S反应，生成高熔点、高黏度的固溶相CaTiO₃，牢牢地黏附在转炉的工作面上，因此本发明提供的护炉料，具有优良的挂渣性能，并且高黏度的固溶相CaTiO₃会进一步阻碍转炉渣对工作层的渗透，有效地保护了工作层，提高转炉的使用寿命。

8. 本发明提供的护炉料中使用的氯化镁，与轻烧镁粉反应，使护炉料在常温下即形成强度，有利于护炉料的成型。

9. 本发明提供的护炉料，其组分和含量的选择，使得其具有优异和持久的护炉效果，可以达到一次溅渣三次以上的护炉效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

    一种溅渣护炉料，由以下步骤制得：

（1）按配方将配比好的原料混合：菱镁矿28%；轻烧镁粉41%；镁粉10%；硅微粉15%；纳米级钛白粉3.5%，氯化镁3.5%；其余为C；其中菱镁矿中化学成分按重量百分比计为，MgO 38-45%，SiO₂ 1-2%，CaO 1-2%，其余为杂质；轻烧镁粉中化学成分按重量百分比计为，MgO 90-95%，SiO₂ 0.5-1%，CaO 0.5-1.5%，其余为杂质；

（2）将步骤（1）中混合好的原料进行混合破碎，破碎至粒径为小于3mm的混合料；

（3）将步骤（2）中制备好的混合料中加入适量水（水的加入不与混合料起化学作用，只是为了造粒需要，可以根据实际挤压造粒的需要，本领域的技术人员可以确定加入水的含量），进行挤压造粒，然后经过烘干、将粒径为10-40mm的颗粒分筛出来，即得所述的溅渣护炉料。

实施例2

一种溅渣护炉料，由以下步骤制得：

（1）按配方将配比好的原料混合：菱镁矿25%；轻烧镁粉45%；镁粉12%；硅微粉12%；纳米级钛白粉2.5%；氯化镁3.5%；；其余为C；其中菱镁矿中化学成分按重量百分比计为，MgO 38-45%，SiO₂ 1-2%，CaO 1-2%，其余为杂质；轻烧镁粉中化学成分按重量百分比计为，MgO 90-95%，SiO₂ 0.5-1%，CaO 0.5-1.5%，其余为杂质；

（2）将步骤（1）中混合好的原料进行混合破碎，破碎至粒径为小于3mm的混合料；

（3）将步骤（2）中制备好的混合料中加入水，进行造粒，然后经过烘干、将粒径为10-40mm的颗粒分筛出来，即得所述的溅渣护炉料。

实施例3

将实施例1所得的溅渣护炉料称为护炉料A，实施例2中所得的溅渣护炉料称为护炉料B，其中护炉料A的试验选择为某钢铁厂的7#转炉，护炉料B的试验选择某钢铁厂的3#转炉，分别按照如下内容进行溅渣试验：

7#转炉和3#转炉分别试验432次，其中溅渣210炉，共使用护炉料89.52吨，平均每炉使用护炉料426.31㎏，分四个阶段进行，具体情况如下：

第一阶段，试验前期由于7#转炉和3#转炉都刚刚完成透气砖热更换，采用1炉1溅的方式，共试验36炉，发现该阶段转炉溅渣效果很好，转炉溅渣层明显增厚；

第二阶段，鉴于转炉溅渣层较厚，采用4炉1溅的方式，共试验53炉，其中溅渣14炉，发现该阶段溅渣层变薄。分析原因主要有该阶段冶炼的高级别钢较多和溅渣频率降低；

第三阶段，鉴于溅渣层变薄，炉体变差，采用3炉1溅的方式，共试验154炉，其中溅渣91炉，发现该阶段溅渣层逐渐增厚；

第四阶段，鉴于炉体溅渣层已增厚，再次采用4炉1溅，共试验200炉，其中溅渣69炉，发现该阶段溅渣层略有变薄，变薄速度比第二阶段溅渣层变薄速度慢。分析原因主要有该阶段铁水相对减少，渣补时间和次数相对增多和溅渣频率降低。

另外，在加入护炉料进行溅渣试验前，7#炉和3#炉分别进行5次无护炉料的溅渣试验。

实施例4

实施例3中的试验情况分析如下：

试验情况汇总见下表：

由上表可以看出：

1、起渣时间

    使用护炉料A的平均起渣时间为63秒，比无护炉料溅渣平均缩短25秒；使用护炉料B的平均起渣时间79秒，比无护炉料溅渣平均缩短19秒。起渣时间表示渣的稠度达到可以吹溅要求的时间，达到吹溅要求的渣才能很好地附着在炉壁上。护炉料A和护炉料B的起渣时间都比无护炉料渣的起渣时间短，表示喷枪工作的等待时间少，缩短工作时间，提高了工作效率。

2、溅渣时间

使用护炉料A的平均溅渣时间234.15秒，比无护炉料溅渣平均延长27秒；使用护炉料B的平均溅渣时间236.75秒，比无护炉料溅渣平均延长29秒。因为无护炉料溅渣时，炉内渣量少，溅渣时间相应较短。上面的数据表明：加入护炉料后，对溅渣时间增加很少，属于正常的控制范围（3-5分钟）内，不会影响生产节奏。 

3、溅渣率

使用护炉料A的平均溅渣率47%，比无护炉料溅渣降低28%；使用护炉料B的平均溅渣率46%，比无护炉料溅渣降低29%。溅渣率是指溅渣的频率，从上表可以看出：使用护炉料A和护炉料B的溅渣率都远远小于无护炉料的溅渣率，表明使用本发明提供的护炉料后，溅渣次数更少，对炼钢的生产节奏影响更小，提高了冶炼炉次，进一步提高钢产量。

4、吨钢平均溅渣时间

使用护炉料A的吨钢平均溅渣时间0.82秒，比无护炉料溅渣缩短0.22秒；使用护炉料B的吨钢平均溅渣时间0.78秒，比无护炉料溅渣缩短0.26秒；若以年产500万吨钢来计算，一年可缩短溅渣时间361.1小时，平均每天可节约1个小时。

5、溅渣效果

对于普通钢种，4炉1溅的效果很好；对于高级别钢种，在生产任务相对较轻时，4炉1溅的效果很好，但是只要是生产任务重、高级别钢种多的情况下，4炉1溅的效果一般，但是3炉一溅的效果很好。  

实施例5：

将本发明实施例2提供的溅渣护炉料，在国内某大型炼钢厂的200吨炼钢转炉2＃炉上进行比较试验，比较例为该厂以前使用的护炉料。

1.本发明提供的护炉料的使用情况见下表：

喷嘴号	喷枪夹角（°）	护炉料加入量(kg)	溅渣时间(秒)	使用炉次(炉)	作业班组
						09309258	12°	340	245	3炉	丙班
09309258	12°	340	249	4炉	丙班
						09309258	12°	340	249	4炉	丙班
09309258	12°	340	251	4炉	丙班
						09309258	12°	340	238	4炉	丙班

2.该厂以前使用的护炉料作为比较例，其使用情况见下表：

喷嘴号	喷枪夹角（°）	护炉料加入量(kg)	溅渣时间(秒)	使用炉次(炉)	作业班组
						09309258	12°	340	248	1炉	丙班
09309258	12°	340	251	2炉	丙班
						09309258	12°	340	249	1炉	丙班
09309258	12°	340	251	1炉	丙班
						09309258	12°	340	247	2炉	丙班

由上面两个表格可知：在比较试验的条件一致的情况下（相同的转炉（2＃炉）、留渣量相同均为200公斤，护炉料加入量相同、使用的喷嘴相同、溅渣时间相同），使用本发明实施例2提供的护炉料，炉的使用寿命平均为3.8炉；而使用该厂以前的护炉料，炉的使用寿命平均为1.4炉。说明本发明提供的护炉料能很好地实现一次溅渣三次以上护炉的效果。

Claims (5)

1.一种溅渣护炉料，其特征在于包括除铝以外的以下重量百分含量的物质：

菱镁矿20-30%；轻烧镁粉40-45%；镁粉5-15%；硅微粉12-20%；纳米级钛白粉2.5-5%；氯化镁3.5-5%；其余为C；

其中，菱镁矿中化学成分按重量百分比计为，MgO 38-45%，SiO₂ 1-2%，CaO 1-2%，其余为杂质；轻烧镁粉中化学成分按重量百分比计为，MgO 90-95%，SiO₂ 0.5-1%，CaO 0.5-1.5%，其余为杂质。

2.根据权利要求1所述的溅渣护炉料，其特征在于所述的溅渣护炉料包括以下重量百分含量的物质：

菱镁矿25-28%；轻烧镁粉35-45%；镁粉10-12%；硅微粉12-15%；纳米级钛白粉2.5-3.5%；氯化镁3.5-5%；其余为C。

3.根据权利要求1所述的溅渣护炉料，其特征所述的溅渣护炉料包括以下重量百分含量的物质：

菱镁矿25%；轻烧镁粉45%；镁粉12%；硅微粉12%；纳米级钛白粉2.5%；氯化镁3.5%；其余为C。

4.权利要求1-3任一项所述溅渣护炉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按配方将配比好的原料混合；

（2）将步骤（1）中混合好的原料进行混合破碎，破碎至粒径为小于3mm的混合料；

（3）将步骤（2）中制备好的混合料中加入适量水，进行挤压造粒，然后经过烘干、分筛，即得所述的溅渣护炉料。

5.根据权利要求4所述的溅渣护炉料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的溅渣护炉料的粒径为10-40mm。