CN103820599B

CN103820599B - 一种炼钢炉铺底料及其使用方法

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Publication number: CN103820599B
Application number: CN201310600436.XA
Authority: CN
Inventors: 王宏明; 李兵; 李桂荣; 赵钊
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN103820599A

Abstract

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种炼钢炉铺底料及其使用方法，该发明的炼钢炉铺底料由硼泥、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿和铝灰组成；对于电弧炉炼钢，需将硼泥、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿和铝灰均制成粉料过筛后加入有机粘结剂、配水后压球，烘干后防潮包装，使用时作为第一批料入炉充当铺底料；对于感应炉炼钢，需要分层分批铺到炉底，铺料顺序依次为硼泥、铝灰、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿。本发明的铺底料具有保护炉底炉衬、快速化渣和早期快速脱磷的功能和优势，有利于提高前期冶炼的稳定性，且本发明的原料来源广、成本低，经济效益明显，值得推广。

Description

一种炼钢炉铺底料及其使用方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种炼钢炉铺底料及其使用方法，适用于以废钢为主要金属料的电弧炉炼钢或感应炉炼钢。

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。

炼钢技术领域，在以废钢为主要金属料的电弧炉炼钢或感应炉炼钢中，为实现及早化渣和实现早期脱磷，采用石灰、氧化铁和萤石作为铺底料，氧化铁和萤石对促进石灰熔解从而实现早期脱磷有益，但是，如果不采用专门的措施，铺底料中的氧化铁和萤石都会对炉底、炉衬造成严重的侵蚀；另一方面，以废钢做主要原料，合金钢废料中硫磷等有害元素含量往往较高，单纯的以石灰、萤石做铺底料，无法满足钢液早期脱磷的要求，特别是冶炼高合金钢时，以返回合金料废钢为原料，钢中的合金元素大量存在并被氧化，导致早期脱磷量小，合金化完成后磷元素含量往往超标。

因此，针对目前以废钢为主要金属料的电弧炉炼钢或感应炉炼钢，需要开发新的炼钢炉铺底料，即要减轻铺底料及初期渣对炉底、炉衬的侵蚀，又要保证提早化渣，特别是提高初渣的脱磷能力，实现冶炼早期深脱磷，达到降低钢中磷含量的目的。

综上所述，为实现废弃硼泥再利用，考虑到其主要组分对炼钢炉炉衬及化渣、脱磷有益，发明一种新的炼钢炉铺底料，解决现有铺底料存在的问题，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：发明一种新的炼钢炉铺底料，解决现有铺底料存在的问题，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：

本发明提供一种炼钢炉铺底料及其使用方法，其特征在于该发明的炼钢炉铺底料由硼泥、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿和铝灰组成，其质量百分数为：硼泥10-20，强碱碳酸盐4-10，石灰50-70，铁精矿15-25，铝灰0-10；本发明中所述的强碱性碳酸盐是指碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾中的一种或任意质量比例混合的两种或三种的组合物；本发明的炼钢炉铺底料的使用方法依据炼钢炉类型而定，具体为：对于电弧炉炼钢，需将硼泥、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿和铝灰均制成粉料，过50目筛后混匀，加入有机粘结剂，有机粘结剂加入量为铺底料质量分数的2-3%，然后配水，使混合料的含水量（质量分数）在7-8%范围内，然后压球，要求采用的压力为150t，造球粒度直径为2-3cm，经烘干后防潮包装，使用时作为第一批料入炉充当铺底料；对于感应炉炼钢，需要分层分批铺到炉底，铺料顺序依次为硼泥、铝灰、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿；本发明的铺底料的加入量为入炉金属料总重量的1-5%；本发明中提到的有机粘结剂主要是糊精或葡萄糖的水溶液，其浓度与铺底料造球后的强度有关，一般要求下有机粘结剂的浓度以5wt-6wt%为宜。

为保证本发明的使用效果，采用的原料特征如下：

所采用的硼泥的成分指标为：B₂O₃质量百分含量大于2%，且MgO的质量百分含量>22%。

所采用的碱性碳酸盐是指碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾中的一种或任意质量比例的两种或三种的组合物。

所采用的石灰中CaO的含量质量百分数>90%。

所采用的铁精矿为赤铁矿，其铁品位即含铁量不小于60%。

所采用的铝灰中三氧化二铝的含量质量百分数>80%。

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，降低了铺底料的生产成本中的原料成本50%以上。

（2）本发明铺底料，综合考虑了对炼钢炉炉底和炉衬的保护、快速化渣和熔炼早期脱磷，特别是不使用CaF₂，充分考虑了铺底料对目前炼钢炉广泛采用的碱性和中性炉衬的防护，炉衬寿命提高3倍以上；化渣速度方面，缩短变渣时间约3分钟，化渣迅速，同时由于铺底料提高了初期渣的脱磷能力，冶炼高合金钢时的脱磷率可以达到90%左右，钢水中的磷含量控制在0.02%以下，较采用石灰-氧化铁-萤石系列的铺底料大幅度提高。

（3）本发明的铺底料含有硼泥，硼泥具有表面活性高的特性，因此本发明的铺底料具有铺展性好、吸收夹杂能力强的特性，有利于减少钢中的夹杂物，实践证明，本发明的铺底料与采用石灰-氧化铁-萤石系列的铺底料相比，钢中的氧化铁、氧化铝类夹杂物减少约20%以上。

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：MgO50.08%、SiO₂27.1%、B₂O₃3.04%、Al₂O₃4.80%、Fe₂O₃6.81%，CaO4.24%，Na₂O2.08%，K₂O1.85%；铁精矿的铁品位为60%，为优质矿粉。

实施实例1：

配料（质量百分数）：硼泥20%，碳酸锂4%，碳酸钾6%，石灰50%，铁精矿15%，铝灰5%。

用于电弧炉炼钢，硼泥、碳酸锂和碳酸钾、石灰、铁精矿和铝灰均制成粉料混匀后加入浓度为5wt%的葡萄糖水溶液，葡萄糖水溶液的加入量为铺底料质量分数的2%，然后配水，使混合料的含水量（质量分数）在8%，压球后300摄氏度下烘干后防潮包装，使用时作为第一批料入炉充当铺底料，在30吨的电弧炉炼钢炉内使用，加入量为入炉金属料总重量的1%。

实施实例2：

配料（质量百分数）：硼泥10%，碳酸锂4%，石灰70%，铁精矿15%，铝灰1%。

用于电弧炉炼钢，硼泥、碳酸锂、石灰、铁精矿和铝灰均制成粉料混匀后加入浓度为6wt%的葡萄糖，葡萄糖水溶液的加入量为铺底料质量分数的3%，然后配水，使混合料的含水量（质量分数）在7%，压球后300摄氏度下烘干后防潮包装，使用时作为第一批料入炉充当铺底料，在30吨的电弧炉炼钢炉内使用，加入量为入炉金属料总重量的3%。

实施实例3：

配料（质量百分数）：硼泥15%，碳酸锂2%，碳酸钾4%，碳酸钠2%，石灰55%，铁精矿17%，铝灰5%。

用于5吨的电弧炉炼钢做铺底料，硼泥、碳酸锂和碳酸钾、石灰、铁精矿和铝灰均制成粉料混匀后加入5wt%的葡萄糖，葡萄糖水溶液的加入量为铺底料质量分数的2%，然后配水，使混合料的含水量（质量分数）在7%，300摄氏度下烘干后防潮包装，使用时作为第一批料入炉充当铺底料，加入量为入炉金属料总重量的5%。

实施实例4：

配料（质量百分数）：硼泥15%，碳酸钾4%，碳酸钠1%，石灰60%，铁精矿15%，铝灰5%。

用于5吨的感应炉炼钢做铺底料，分层分批铺到炉底，铺料顺序依次为硼泥、铝灰、强碱碳酸盐（碳酸钾和碳酸钠的组合物）、石灰、铁精矿，加入量为入炉金属料总重量的3%。

实施实例5：

配料（质量百分数）：硼泥10%，碳酸钾4%，碳酸钠1%，碳酸锂5%，石灰60%，铁精矿20%。

用于5吨的感应炉炼钢做铺底料，分层分批铺到炉底，铺料顺序依次为硼泥、强碱碳酸盐（碳酸锂、碳酸钾和碳酸钠的组合物）、石灰、铁精矿，加入量为入炉金属料总重量的5%。

实施实例6：

配料（质量百分数）：硼泥20%，碳酸钾2%，碳酸钠2%，碳酸锂4%，石灰50%，铁精矿15%，铝灰7%。

用于5吨的感应炉炼钢做铺底料，分层分批铺到炉底，铺料顺序依次为硼泥、铝灰、强碱碳酸盐（碳酸锂、碳酸钾和碳酸钠的组合物）、石灰、铁精矿，加入量为入炉金属料总重量的1%。

实施例1-6实际使用效果。

对于实施例1-6的实际使用效果，与同等条件下目前工业上广泛采用的石灰-萤石-氧化铁系覆盖剂进行对比分析，对比例采用的覆盖剂的组成（质量百分数）为：石灰(70%)-萤石(20%)-氧化铁(10%)，通过铺底料对变渣速度、钢中磷含量、炉衬耐火材料侵蚀及钢质量方面进行对比，结果见表1

表1实施例1-6的实际使用效果

从表1的对比结果可以看出：采用本发明，比目前采用的石灰-萤石-氧化铁系铺底料具有明显优势，变渣时间缩短，有利于快速脱磷，并且本发明降低了渣的表面张力，是钢中的夹杂物数量减少，另外，由于本发明中的组元具有保护炉衬、减轻炉衬被渣侵蚀的作用，炉底及炉衬侵蚀均减少，有利于提高炉龄寿命；另外，本发明的原料来源广，价格低，使用方法简单，具备成本资源优势。

Claims

1.一种炼钢炉铺底料，其特征在于：所述炼钢炉铺底料由硼泥、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿和铝灰组成，其组成按照质量百分数计算为：硼泥10-20，强碱碳酸盐4-10，石灰50-70，铁精矿15-25，铝灰0-10。

2.如权利要求1所述的一种炼钢炉铺底料，其特征在于：所述强碱碳酸盐是指碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾中的一种或任意质量比例混合的两种或三种的组合物。

3.如权利要求1所述的一种炼钢炉铺底料，其特征在于：所采用的硼泥的成分指标为：B₂O₃质量百分含量大于2%，且MgO的质量百分含量>22%。

4.如权利要求1所述的一种炼钢炉铺底料，其特征在于：所采用的石灰中CaO的含量质量百分数>90%。

5.如权利要求1所述的一种炼钢炉铺底料，其特征在于：所采用的铁精矿为赤铁矿，其铁品位即含铁量不小于60%。

6.如权利要求1所述的一种炼钢炉铺底料，其特征在于：所采用的铝灰中三氧化二铝的含量质量百分数>80%。

7.如权利要求1所述的一种炼钢炉铺底料的使用方法，其特征在于：对于电弧炉炼钢，需将硼泥、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿和铝灰均制成粉料，过筛后混匀，加入有机粘结剂，然后配水后压球，经烘干后防潮包装，使用时作为第一批料入炉充当铺底料；对于感应炉炼钢，需要分层分批铺到炉底，铺料顺序依次为硼泥、铝灰、强碱碳酸盐、石灰、铁精矿。

8.如权利要求7所述的一种炼钢炉铺底料的使用方法，其特征在于：所述炼钢炉铺底料的加入量为入炉金属料总重量的1-5%。

9.如权利要求7所述的一种炼钢炉铺底料的使用方法，其特征在于：所述过筛指过50目筛；所述有机粘结剂加入量为铺底料质量分数的2-3%，所述有机粘结剂是糊精或葡萄糖的水溶液，其浓度与铺底料造球后的强度有关，浓度为5wt-6wt%。

10.如权利要求7所述的一种炼钢炉铺底料的使用方法，其特征在于：所述的配水指使混合料的含水量（质量分数）在7-8%范围内；所述压球的压力为150t，造球粒度直径为2-3cm。