CN103642988A - 一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法 - Google Patents

一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法。所述方法包括以下步骤：转炉出钢完成后，向钢包中加入1～2Kg/(t钢)的刚玉渣；钢包进入钢包精炼工序之后，再向钢包中加入0.5～1Kg/(t钢)的刚玉渣，然后下电极升温，向钢包中加入萤石和活性石灰进行化渣，并分批加入活性石灰和铝质脱氧剂进行脱硫精炼；其中，所述刚玉渣为电铝热法生产钒铁合金时产生的炉渣，所述刚玉渣按重量百分比计包括65～75%的Al2O3、15～25%的CaO和5～10%的MgO。本发明的方法解决钒铁合金冶炼时产生的炉渣再利用问题，且精炼脱硫效果好。

Description

一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，更具体地讲，涉及一种钢水精炼的方法。
背景技术
攀枝花矿区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，钒钛磁铁矿经高炉冶炼后的铁水和炉渣中钒含量较高，对于钒的回收利用方式包括利用钒渣制备的V2O5生产钒铁合金。目前，钒铁合金的生产方法有电硅热法和电铝热法。其中，电铝热法制备钒铁合金时，为了将钒渣中的钒氧化物还原，在冶炼过程中要加入一定量的金属铝；为了提高钒的收得率，冶炼后期还需加入一定量的活性石灰进行造渣；同时因炉衬采用的是镁质捣打料，冶炼时有部分氧化镁在高温下熔于渣液中。在冶炼完成后，被氧化的铝锭、造渣用的氧化钙和熔化的氧化镁与钒铁共同冷却并分离，形成渣饼，除去该渣饼表面的镁砂层即为刚玉渣。
由于铝热法具有流程短、产品质量高、杂质含量低、可生产高品位钒铁的优点而被广泛应用，但是，随之产生大量的冶炼炉渣，目前，对钒铁冶炼炉渣的利用方法主要是破碎后当作用碎石块用于铺路，或者直接废弃堆放，渣中的V、Cr等重金属会对环境造成污染，同时也造成V资源的浪费。因此，钒铁冶炼炉渣的资源化利用对于减轻环境负荷和冶金工业的可持续发展具有重要意义。
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。例如，本发明的目的之一在于提供一种在能够回收利用钒铁合金生产过程中所产生的炉渣的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法。所述方法包括以下步骤：转炉出钢完成后，向钢包中加入1～2Kg/(t钢)的刚玉渣；钢包进入钢包精炼工序之后，再次向钢包中加入0.5～1Kg/(t钢)的刚玉渣，然后下电极升温，向钢包中加入萤石和活性石灰进行化渣，并根据精炼终点钢水硫含量要求，分批加入活性石灰和铝质脱氧剂，进行脱硫精炼；其中，所述刚玉渣为电铝热法生产钒铁合金时产生的炉渣，所述刚玉渣按重量百分比计包括65～75%的Al2O3、15～25%的CaO和5～10%的MgO。
根据本发明用刚玉渣进行钢水精炼的方法的一个实施例，所述下电极进行升温1～2min后，向钢包中加入0.2～0.5Kg/(t钢)的萤石和1～3Kg/(t钢)的活性石灰进行化渣。
根据本发明用刚玉渣进行钢水精炼的方法的一个实施例，在所述分批加入活性石灰和铝质脱氧剂进行脱硫精炼的步骤中，每批活性石灰的加入量为0.3～0.5Kg/(t钢)，每批铝质脱氧剂的加入量为0.1～0.2Kg/(t钢)，前一批活性石灰和铝质脱氧剂与后一批活性石灰和铝质脱氧剂加入的间隔时间不大于10min，并且最后一批活性石灰和铝质脱氧剂加入后预留10～15分钟的精炼时间。
根据本发明用刚玉渣进行钢水精炼的方法的一个实施例，在所述脱硫精炼步骤中控制吹氩流量60～80m3/h。
根据本发明用刚玉渣进行钢水精炼的方法的一个实施例，当钢水中硫含量和温度达到目标要求后将吹氩流量控制在10m3/h以内。
根据本发明用刚玉渣进行钢水精炼的方法的一个实施例，所述方法还包括在精炼结束前10～15min根据钢水成分进行合金化处理。
根据本发明用刚玉渣进行钢水精炼的方法的一个实施例，所述刚玉渣的粒度在10mm以下。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：在钢水精炼过程中使用了刚玉渣、活性石灰、铝粒和萤石为造渣剂，在LF精炼工序能够快速形成流动性、还原性良好的精炼渣，精炼效果好，且实现了冶金废弃物的回收利用。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的用刚玉渣进行钢水精炼的方法。
本发明示例性实施例所采用的刚玉渣为电铝热法生产钒铁合金时得到的炉渣，所述刚玉渣按重量百分比计主要包括65～75%的Al2O3、15～25%的CaO和5～10%的MgO。
根据本发明的用刚玉渣进行钢水精炼的方法包括以下步骤：转炉出钢完成后，向钢包中加入1～2Kg/(t钢)的刚玉渣；钢包进入钢包精炼工序（即LF工序）之后，再次向钢包中加入0.5～1Kg/(t钢)的刚玉渣，然后下电极升温，向钢包中加入萤石和活性石灰进行化渣，并分批加入活性石灰和铝质脱氧剂（例如，铝粒）进行脱硫精炼。
由于刚玉渣熔点过高(>1900℃)，本领域技术人员通常认为其用于钢水精炼时可能会造成造渣困难，因此不会将刚玉渣用于钢水精炼。本发明在转炉出完钢后就加入一部分刚玉渣，一是利用钢水温度进行预热（出钢温度控制在1630℃～1660℃），二是能够通过钢包转炉渣中的CaO与刚玉渣反应生产低熔点物质（例如CaO·Al2O3、12CaO·7Al2O3、3CaO·Al2O3等），从而达到化渣效果；而在钢包进入精炼工序后加入第二部分刚玉渣，主要是基于第二阶段会进行升温及加活性石灰等原料进行造渣，因此加入后能够反应造渣。如果全部一次性加入则低熔点物质产生量少，会影响钢包精炼炉（即LF炉）降电极等操作，采用分两批加入刚玉渣并控制每一批刚玉渣的加入时机和加入量可以避免上述问题发生，优选地，第一批刚玉渣按重量计占总刚玉渣用量的2/3，第二批刚玉渣为总刚玉渣中除第一批刚玉渣之外的部分。在精炼过程中加入的萤石、活性石灰和铝粒所起到的作用分别为：铝粒主要对钢水进行脱氧保证还原性气氛，萤石主要进行炉渣流动性调节，活性石灰既能够与刚玉渣反应造渣，也能够进行脱硫。
为了保证精炼反应的充分完成和功能需要（即前期以化渣为主，中后期以脱硫及成份调整为主），需要控制萤石、活性石灰和铝粒的加入方式和加入量。
在一个实施例中，下电极进行升温1～2min后，向钢包中加入0.2～0.5Kg/(t钢)的萤石和1～3Kg/(t钢)的活性石灰进行化渣。在分批加入活性石灰和铝质脱氧剂进行脱硫精炼的步骤中，每批活性石灰的加入量为0.3～0.5Kg/(t钢)，每批铝质脱氧剂的加入量为0.1～0.2Kg/(t钢)，前一批活性石灰和铝质脱氧剂与后一批活性石灰和铝质脱氧剂加入的间隔时间不大于10min，最后一批活性石灰和铝质脱氧剂加入后预留10～15分钟的精炼时间。
其中，由于刚玉渣中Al2O3含量较高，因此在满足精炼渣吸附除杂的条件下，可以减少铝粒的用量，铝粒用量的减少量可以根据刚玉渣含有的Al2O3含量折算。
在另一个实施例中，在所述脱硫精炼步骤中控制吹氩流量60～80m3/h，以保证脱硫效果；当钢水中硫含量和温度达到目标要求后将吹氩流量控制在10m3/h以内，确保钢液不裸露。
在另一个实施例中，所述方法还包括在精炼结束前10～15min根据钢水成分进行合金化处理。
在另一个实施例中，所述刚玉渣是将电铝热法生产钒铁合金工艺得到的炉渣经过预处理（即破碎和除金属颗粒处理）后得到的粒度在10mm以下的渣，采用上述预处理后的刚玉渣进行精炼，能够缩短化渣时间，提高精炼效果。
在本发明的一个示例性实施例中，本发明的用刚玉渣进行钢水精炼的方法包括以下步骤：
转炉钢水出完后向钢包中加入1～2Kg/(t钢)的刚玉渣；钢水进入LF工位后再向钢包中加入0.5～1Kg/(t钢)的刚玉渣；下电极进行升温，通电1～2min后向钢包中加入萤石0.2～0.5Kg/(t钢)、活性石灰1～3Kg/(t钢)进行化渣；分批加入活性石灰和铝粒升温精炼，每批活性石灰加入量0.3～0.5Kg/(t钢)，铝粒加入量0.1～0.2Kg/(t钢)；最后一批活性石灰和铝粒加入后有10～15min的精炼时间，每批料（即活性石灰和铝粒）加入间隔时间不大于10min，以保持炉内还原气氛。LF精炼脱硫阶段吹氩流量控制在60～80m3/h，以保证脱硫效果，当钢中硫和温度达到要求后将吹氩流量控制在10m3/h以内，确保钢液不裸露。精炼结束前10～15min根据钢水成分进行合金化处理。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1
本示例所采用的刚玉渣来自电铝热法生产钒铁合金过程，主要包括65wt%的Al2O3、25wt%的CaO、10wt%的MgO、1.5wt%的Fe和2.5wt%的V。转炉钢水出完后加入1Kg/(t钢)的刚玉渣，钢水进入LF工位后再加入1Kg/(t钢)的刚玉渣，下电极进行升温，通电2min后加入萤石0.3Kg/(t钢)、活性石灰3Kg/(t钢)进行化渣；分2批加入活性石灰和铝粒升温精炼，每批活性石灰加入量0.3Kg/(t钢)，铝粒加入量0.2Kg/(t钢)，每批料（即活性石灰和铝粒）加入间隔时间为8min，精炼结束前15min加入最后一批活性石灰和铝粒并根据钢水成分进行合金化处理。其中，在LF精炼脱硫阶段吹氩流量控制在80m3/h，以保证脱硫效果，当钢中硫和温度达到精炼要求后将吹氩流量控制在10m3/h，确保钢液不裸露。钢水进站前（即LF精炼开始前）硫含量0.006wt%，出站（即LF精炼结束后）硫含量0.003wt%，脱硫效果较好。
示例2
本示例所采用的刚玉渣来自电铝热法生产钒铁合金过程，主要包括75wt%的Al2O3、15wt%的CaO、5wt%的MgO、1.4wt%的Fe和2.5wt%的V。
转炉钢水出完后加入2Kg/(t钢)的刚玉渣，钢水进入LF工位后再加入0.5Kg/(t钢)的刚玉渣，下电极进行升温，通电1min后加入萤石0.5Kg/(t钢)、活性石灰1Kg/(t钢)进行化渣；分3批加入活性石灰和铝粒升温精炼，每批活性石灰加入量0.5Kg/(t钢)，铝粒加入量0.1Kg/(t钢)，每批料（即活性石灰和铝粒）加入间隔时间控制为9min，精炼结束前10min加入最后一批活性石灰和铝粒并根据钢水成分进行合金化处理。其中，在LF精炼脱硫阶段吹氩流量控制在60m3/h，以保证脱硫效果，当钢中硫和温度达到要求后将吹氩流量控制在8m3/h，确保钢液不裸露。钢水进站前硫含量0.009%，出站硫含量0.004%，脱硫效果较好。
综上所述，本发明在钢水精炼过程中使用了刚玉渣、活性石灰、铝粒和萤石为造渣剂，可在LF精炼过程快速形成流动性、还原性良好的高碱度精炼渣，使LF能完成脱硫的精炼任务，满足生产需要；并且使用了钒铁生产中的渣料作为原料，既保护了自然矿产资源，又拓宽了钒铁冶炼炉渣的资源化利用途径，实现了钒铁冶炼炉渣在钢铁流程内部的循环使用。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (7)

1.一种用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
转炉出钢完成后，向钢包中加入1～2Kg/(t钢)的刚玉渣；
钢包进入钢包精炼工序之后，再次向钢包中加入0.5～1Kg/(t钢)的刚玉渣，然后下电极升温，向钢包中加入萤石和活性石灰进行化渣，并分批加入活性石灰和铝质脱氧剂进行脱硫精炼；
其中，所述刚玉渣为电铝热法生产钒铁合金时产生的炉渣，所述刚玉渣按重量百分比计包括65～75%的Al2O3、15～25%的CaO和5～10%的MgO。
2.根据权利要求1所述的用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，所述下电极进行升温1～2min后，向钢包中加入0.2～0.5Kg/(t钢)的萤石和1～3Kg/(t钢)的活性石灰进行化渣。
3.根据权利要求1所述的用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，在所述分批加入活性石灰和铝质脱氧剂进行脱硫精炼的步骤中，每批活性石灰的加入量为0.3～0.5Kg/(t钢)，每批铝质脱氧剂的加入量为0.1～0.2Kg/(t钢)，前一批活性石灰和铝质脱氧剂与后一批活性石灰和铝质脱氧剂加入的间隔时间不大于10min，并且最后一批活性石灰和铝质脱氧剂加入后预留10～15分钟的精炼时间。
4.根据权利要求1所述的用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，在所述脱硫精炼步骤中控制吹氩流量60～80m3/h。
5.根据权利要求1所述的用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，当钢水中硫含量和温度达到目标要求后将吹氩流量控制在10m3/h以内。
6.根据权利要求1所述的用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，所述方法还包括在精炼结束前10～15min根据钢水成分进行合金化处理。
7.根据权利要求1所述的用刚玉渣进行钢水精炼的方法，其特征在于，所述刚玉渣的粒度在10mm以下。
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