CN103819205B

CN103819205B - 一种感应炉快速补炉料及补炉方法

Info

Publication number: CN103819205B
Application number: CN201310600431.7A
Authority: CN
Inventors: 王宏明; 李桂荣; 赵钊; 李兵
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN103819205A

Abstract

本发明涉及感应炉炼钢技术领域，特别涉及一种感应炉快速补炉料及补炉方法。补炉料由硼泥、焦粉、碳化硅粉、镁砂和石灰组成，其补炉方法为：感应炉冶炼出钢后，在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，利用余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁需要补炉处，然后用气体做载气喷补的方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，最后同样用气体做载气喷补的方法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉。本发明的补炉料具有保护炉衬、实现快速补炉的功能，同时，补炉料对冶炼初期造渣无害，并有提高初渣碱度的作用，有利于化渣和早期快速脱磷，且本发明的原料来源广、成本低，经济效益明显，值得推广。

Description

一种感应炉快速补炉料及补炉方法

技术领域

本发明涉及感应炉炼钢技术领域，特别涉及一种感应炉快速补炉料及补炉方法。

背景技术

我国硼矿资源丰富，但是，我国多数硼矿石的品位低，且多为混合型矿石，以碳碱法提取硼砂后，产生大量废弃硼泥，由于硼泥中的硼、铁、铝等均属贫矿，提取成本过高，处理工艺复杂，无再提取价值，一直作为弃渣堆积处理，不仅占用大量土地资源，而且大量的硼泥露天堆积对土壤和水资源形成严重的污染，硼泥综合利用问题急待解决；从脱水后硼泥粉的主要组成来看，在冶金炉料领域，具有应用价值，有待开发。

在感应炉炼钢技术领域，炉衬往往采用三种材质，一种是以石英砂为主的的酸性炉衬，一种是以刚玉为主的中性炉衬，另外一种是以镁砂为主的碱性炉衬；由于目前炼钢基本上采用碱性炼钢法，所以感应炉炼钢一般不再采用酸性炉衬；对于碱性炉衬，由于抗热震性稍差，烧结温度高等原因，导致炉衬成本高，只有小型感应炉采用；所以，目前感应炉炼钢多采用刚玉材质的中性炉衬；感应炉碱性炼钢造渣过程中，加入的造渣材料包括石灰、萤石和氧化铁等对刚玉炉衬容易形成侵蚀，导致炉衬寿命过短，一般在100-200炉次，由于感应炉的炉衬为一次性捣打成型，目前尚无成熟的针对感应炉炉衬的补炉方法；现有技术中，有针对转炉或电炉炼钢炉衬补炉的方法，对于镁碳材质的转炉或电弧炉炉衬，基本上采用镁砂为主要材质的喷补料进行补炉，但目前用于转炉或电弧炉补炉的补炉料及补炉方法，并不适用于感应炉炉衬，其主要问题是补炉料无法稳固的粘结于一次捣打烧结成型的感应炉炉衬。

综上所述，针对目前感应炉炼钢炉衬侵蚀、寿命短的问题，需要开发适用于感应炉炉衬的补炉料及补炉方法，一方面延长炉衬寿命，节约炼钢成本，另一方面，缩短修炉时间，提高冶炼效率；考虑到硼泥的主要组分对炼钢炉炉衬及化渣、脱磷有益，特别是硼泥特有的烧结成型时的形状稳定性和粘附结合性强的特点，有望用于感应炉的补炉料，解决现有感应炉无法补炉的问题，同时，实现废弃硼泥资源的再利用，对提高冶金效率、降低炼钢成本都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是：发明一种感应炉快速补炉料及补炉方法，解决现有感应炉无法补炉的问题，缩短修炉时间，延长炉衬寿命，节约炼钢成本，同时，实现废弃硼泥资源的再利用。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供一种感应炉快速补炉料及补炉方法，其特征在于该发明的补炉料由硼泥、焦粉、碳化硅粉、镁砂和石灰组成，其组成质量百分数为：硼泥20-40%，焦粉3-5%，碳化硅粉2-6%，镁砂40-50%，石灰10-30%；使用本发明的快速补炉料补炉的方法特征在于：采用硼泥、焦粉、碳化硅粉、镁砂和石灰进行补炉，补炉料无需混合，而是将补炉料分层涂补在炉衬被侵蚀部位，实施补炉的过程为：感应炉冶炼出钢后，首先在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，混合均匀后加入炉内，利用感应炉炉衬自身的余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁；然后用氮气做载气喷补的方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，最后同样用氮气气体做载气喷补的方法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉。

对于第一层补炉料，即硼泥、焦粉和碳化硅粉，为使其混合均匀和加速其熔化，炉料的粒度应小于1mm，对于第二次补炉料，镁砂和石灰，不仅要考虑炉料的熔化，还要考虑其适合喷补的特性及补炉层的稳定性，要求炉料粒度小于4mm，其中，镁砂的粒度组成为：<1mm的占20%（质量分数），1mm<粒度<3mm的占70%（质量分数），3mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；第二层喷补料中石灰的粒度组成为：<1mm的占60%（质量分数），1mm<粒度<2mm的占30%（质量分数），2mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）。

第二层补炉料采用氮气做载气喷补的方法补炉，喷补所用氮气的压力范围4—6kg/cm²，即喷射压力在0.4-0.6兆帕。值得指出的是，喷补载气不采用氮气，而采用氩气也属于本发明要保护的方案。

对于补炉料的使用量，应根据需要补炉部位的侵蚀情况而定，即侵蚀的深度和面积，补炉料的使用量应使被补炉部位与其它不需要补炉部位的炉衬相平，以保证炉衬内部的平滑，有利于冶炼的顺行和提高炉衬寿命。

本发明的使用效果，所使用的原料在有效成分含量方面要求的特征为：

所述的硼泥的成分指标为：B₂O₃质量百分含量小于2%，且MgO的质量百分含量>40%。

所述的焦粉的成分指标：固定碳>90%。

所述的碳化硅中SiC的质量百分含量>98%。

所述的镁砂中MgO的质量百分含量>98%。

所述的石灰中CaO的含量质量百分数>90%。

与现有技术相比本发明的主要优点如下：

（1）本发明实现了废弃硼泥的再利用，不仅消除了硼泥危害，而且变废为宝，比采用镁砂为主的喷补料降低了喷补料的生产成本中的原料成本50%以上。

（2）本发明感应炉快速喷补料及补炉方法，解决了感应炉目前无法实现补炉和快速补炉的缺陷，通过补炉可以提高炉龄寿命一倍以上；

（3）相比目前其他炼钢炉如转炉、电弧炉采用的镁砂材质的补炉料而言，降低了炼钢炉补炉成本约40%，而且本发明的补炉方法简单、快速，不需增加额外的补炉装备。

（4）本发明的补炉料，充分利用了硼泥烧结成型时的形状稳定性和粘附结合性强的优点，保证了镁砂、石灰等补炉料形成结合层的强度，同时利用了硼泥、镁砂、碳化硅的耐火性，而加入的石灰，经烧结，提高了补炉层的抗渣性。

具体实施方式

取我国东北地区某硼矿企业的硼泥，在300摄氏度下充分脱水后测定其成分质量百分数为：MgO52.08%、SiO₂27.1%、B₂O₃1.34%、Al₂O₃4.46%、Fe₂O₃6.85%，CaO4.24%，Na₂O2.08%，K₂O1.85%。

实施实例1：

配料（质量百分数）：硼泥30%，焦粉3%，碳化硅粉2%，镁砂45%，石灰20%；对5吨的中频感应炼钢炉进行热补炉，炉衬为氧化铝材质的中性炉衬，冶炼钢为高铬合金钢，出钢温度1685℃，冶炼造渣材料主要为石灰、萤石和氧化铁等，出钢后炉内侧面对出钢侧存在明显熔损，采用总计10公斤本发明的快速补炉料进行在线热补炉，补炉料按硼泥30%，焦粉3%，碳化硅粉2%，镁砂45%，石灰20%称量备料，但不能混合；补炉过程为：感应炉冶炼出钢后，首先在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，硼泥、焦粉和碳化硅粉的粒度应小于1mm，混合均匀后加入炉内，利用感应炉炉衬自身的余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁；然后用氮气做载气，采用喷补方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，镁砂的粒度组成为：<1mm的占20%（质量分数），1mm<粒度<3mm的占70%（质量分数），3mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；石灰的粒度组成为：<1mm的占60%（质量分数），1mm<粒度<2mm的占30%（质量分数），2mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，喷补所用氮气的压力6kg/cm²，最后同样用氮气做载气喷补法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉；补炉完成后，开始下一炉冶炼，同样冶炼高铬合金钢，出钢温度1680℃，出钢后观察炉内壁情况，补炉层无熔蚀和脱落，炉内壁平滑。

实施实例2：

配料（质量百分数）：硼泥20%，焦粉5%，碳化硅5%，镁砂45%，石灰25%；

对15吨的中频感应炼钢炉进行热补炉，炉衬为氧化铝材质的中性炉衬，冶炼钢为高铬合金钢，出钢温度1685℃，冶炼造渣材料主要为石灰、萤石和氧化铁等，出钢后炉内侧面对出钢侧存在明显熔损，采用总计30公斤本发明的快速补炉料进行在线热补炉，补炉料按：硼泥20%，焦粉5%，碳化硅5%，镁砂45%，石灰25%称量备料，但不能混合，补炉过程为：感应炉冶炼出钢后，首先在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，硼泥、焦粉和碳化硅粉的粒度应小于1mm，混合均匀后加入炉内，利用感应炉炉衬自身的余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁；然后用氮气做载气，采用喷补方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，镁砂的粒度组成为：<1mm的占20%（质量分数），1mm<粒度<3mm的占70%（质量分数），3mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；石灰的粒度组成为：<1mm的占60%（质量分数），1mm<粒度<2mm的占30%（质量分数），2mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，喷补所用氮气的压力4.5kg/cm²，最后同样用氮气做载气喷补法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉；补炉完成后，开始下一炉冶炼，同样冶炼高铬合金钢，出钢温度1680℃，出钢后观察炉内壁情况，补炉层无熔蚀和脱落，炉内壁平滑。

实施实例3：

配料（质量百分数）：硼泥30%，焦粉4%，碳化硅6%，镁砂40%，石灰20%；

对45吨的中频感应炼钢炉进行热补炉，炉衬为氧化铝材质的中性炉衬，冶炼钢为钨钼合金钢，出钢温度1680℃，冶炼造渣材料主要为石灰、萤石和氧化铁等，出钢后炉内侧面对出钢侧存在明显熔损，采用总计90公斤本发明的快速补炉料进行在线热补炉，补炉料按：硼泥30%，焦粉4%，碳化硅6%，镁砂40%，石灰20%称量备料，但不能混合，补炉过程为：感应炉冶炼出钢后，首先在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，硼泥、焦粉和碳化硅粉的粒度应小于1mm，混合均匀后加入炉内，利用感应炉炉衬自身的余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁；然后用氮气做载气，采用喷补方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，镁砂的粒度组成为：<1mm的占20%（质量分数），1mm<粒度<3mm的占70%（质量分数），3mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；石灰的粒度组成为：<1mm的占60%（质量分数），1mm<粒度<2mm的占30%（质量分数），2mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，喷补所用氮气的压力5.5kg/cm²，最后同样用氮气做载气喷补法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉；补炉完成后，开始下一炉冶炼；同样冶炼钨钼合金钢，出钢温度1680℃，出钢后观察炉内壁情况，补炉层无熔蚀和脱落，炉内壁平滑。

实施实例4：

配料（质量百分数）：硼泥30%，焦粉4%，碳化硅6%，镁砂50%，石灰10%；

对20吨的中频感应炼钢炉进行热补炉，炉衬为氧化铝材质的中性炉衬，冶炼钢为高速工具钢，出钢温度1680℃，冶炼造渣材料主要为石灰、萤石和氧化铁等，出钢后炉内侧面对出钢侧存在明显熔损，采用总计50公斤本发明的快速补炉料进行在线热补炉，补炉料按：硼泥30%，焦粉4%，碳化硅6%，镁砂50%，石灰10%称量备料，但不能混合，补炉过程为：感应炉冶炼出钢后，首先在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，硼泥、焦粉和碳化硅粉的粒度应小于1mm，混合均匀后加入炉内，利用感应炉炉衬自身的余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁；然后用氮气做载气，采用喷补方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，镁砂的粒度组成为：<1mm的占20%（质量分数），1mm<粒度<3mm的占70%（质量分数），3mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；石灰的粒度组成为：<1mm的占60%（质量分数），1mm<粒度<2mm的占30%（质量分数），2mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，喷补所用氮气的压力4.8kg/cm²，最后同样用氮气做载气喷补法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉；补炉完成后，开始下一炉冶炼，同样冶炼高速工具钢，出钢温度1680℃，出钢后观察炉内壁情况，补炉层无熔蚀和脱落，炉内壁平滑。

实施例1-4实际使用效果与现有技术对比。

对于实施例1-4的实际使用效果，与同等条件下目前工业上广泛采用的镁砂为主的喷补料进行补炉对比分析，通过对比补炉层寿命及对化渣过程的影响，说明本发明的优越性。对比结果见表1。

表1实施例1-4与现有技术效果对比

从表1的对比结果可以看出：采用本发明，补炉层结合强度高，补炉层经使用烧结后与原炉壁结合紧密，不易剥落，无明显裂纹，使用寿命延长，并有助于缩短化渣时间，具有技术优势，另外，本发明的原料来源广，价格低，比现有镁砂材质的喷炉料节约成本约40%以上，并且本发明的使用方法简单，具备成本和资源优势。

Claims

1.一种感应炉快速补炉料，其特征在于：所述补炉料由硼泥、焦粉、碳化硅粉、镁砂和石灰组成，其组成按质量百分数计算为：硼泥20-40%，焦粉3-5%，碳化硅粉2-6%，镁砂40-50%，石灰10-30%。

2.如权利要求1所述的一种感应炉快速补炉料，其特征在于：所述的硼泥的成分指标为：B₂O₃质量百分含量小于2%，且MgO的质量百分含量>40%。

3.如权利要求1所述的一种感应炉快速补炉料，其特征在于：所述焦粉的成分指标：固定碳>90%。

4.如权利要求1所述的一种感应炉快速补炉料，其特征在于：所述碳化硅中SiC的质量百分含量>98%。

5.如权利要求1所述的一种感应炉快速补炉料，其特征在于：所述镁砂中MgO的质量百分含量>98%。

6.如权利要求1所述的一种感应炉快速补炉料，其特征在于：所述石灰中CaO的含量质量百分数>90%。

7.如权利要求1所述的一种感应炉快速补炉料的补炉方法，其特征在于：采用硼泥、焦粉、碳化硅粉、镁砂和石灰进行补炉，补炉料无需混合，而是将补炉料分层涂补在炉衬被侵蚀部位，实施补炉的过程为：感应炉冶炼出钢后，首先在炉内加入第一层补炉料，包括硼泥、焦粉和碳化硅粉，混合均匀后加入炉内，利用感应炉炉衬自身的余热将其熔化，通过摇炉将其涂抹在炉内壁；然后用载气喷补的方法喷涂第二层的补炉料，包括镁砂和石灰，过程是先将镁砂喷涂在炉壁待补炉处，最后同样用载气喷补的方法在炉壁内侧喷涂一层石灰，即完成补炉。

8.如权利要求7所述的一种感应炉快速补炉料的补炉方法，其特征在于：对于第一层补炉料，即硼泥、焦粉和碳化硅粉，为使其混合均匀和加速其熔化，炉料的粒度应小于1mm，对于第二层的补炉料，镁砂和石灰，不仅要考虑炉料的熔化，还要考虑其适合喷补的特性及补炉层的稳定性，要求炉料粒度小于4mm，其中，镁砂的粒度组成为：<1mm的占20%（质量分数），1mm<粒度<3mm的占70%（质量分数），3mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）；第二层的补炉料中石灰的粒度组成为：<1mm的占60%（质量分数），1mm<粒度<2mm的占30%（质量分数），2mm<粒度<4mm的占10%（质量分数）。

9.如权利要求7所述的一种感应炉快速补炉料的补炉方法，其特征在于：第二层补炉料采用氮气或氩气做载气喷补的方法补炉，喷补所用氮气或氩气的压力范围4—6kg/cm²。

10.如权利要求7所述的一种感应炉快速补炉料的补炉方法，其特征在于：对于补炉料的使用量，应根据需要补炉部位的侵蚀情况而定，即侵蚀的深度和面积，补炉料的使用量应使被补炉部位与其它不需要补炉部位的炉衬相平，以保证炉衬内部的平滑，有利于冶炼的顺行和提高炉衬寿命。