CN1040128C - 转炉溅渣护炉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于转炉炼钢领域。涉及转炉溅渣护炉方法。其主要特征是在出钢前向炉内分批加入轻烧白云石，出钢后，向残留炉渣中加入调渣剂，调渣剂的化学成分(重量%)为：镁砂20～40%，轻烧白云石30～60，菱镁球0～30%，生白云石0～35%，加入调渣剂后，炉渣中的MgO含为12～15%。溅渣时，向炉渣中喷吹高压氮气，冲击炉渣，使炉渣飞溅到炉衬上。在炉衬表面形成一层抗侵蚀的保护层，保护炉衬。

Description

转炉溅渣护炉方法
本发明属于转炉炼钢领域。
转炉炼钢时，由于受钢液和渣液的侵蚀和冲击，其炉衬受到严重的侵蚀，因此，在出钢后，往往需要对炉衬进行修补，通常是采用喷补料或焦油白云石砖作为修补炉衬的原料。转炉炉衬的修补，不仅消耗了大量的耐火材料，而且还需消耗繁重的体力劳动。
为此，近年来国际上开发了转炉溅渣护炉方法。该方法是在转炉出钢后留下部分终渣，并加入适量的调渣剂，使炉渣具有合适的粘度和耐火度，再用氧枪向炉渣喷吹高压氮气，冲击炉渣，使炉渣飞溅到炉衬上，在炉衬表面形成一层抗侵蚀的保护层，达到保护炉衬的目的。
美国LTV钢公司提供了一种转炉溅渣护炉方法。该方法主要适用于出钢温度较低的大型转炉，且使用优质铁水炼钢，铁水中Si含量高，S、P低，Si高则渣中SiO2高，提高了MgO的饱和溶解度，而S、P低，则对化渣要求不高，这样就使出钢温度低(1600～1630℃)，终渣中MgO含量高，炉渣仍有一定流动性，只要加少量调渣剂，即可喷吹氮气进行溅射护炉(文献《Ironsteelmaker》22(6)，31～34，June，1995)。我国80吨以下的中、小转炉较多，几乎占转炉钢总容量的70％，年产达4000万吨左右。这些中小转炉炼钢所采用的铁水大部分为非优质铁水。还有采用半钢进行炼钢的，半钢的Si含量低，造成终渣中氧化铁高，(TFe)达20～30％，MgO低，仅为3～5％，加上配小方坯连铸，转炉出钢温度高达1710～1730℃，在这种情况下，一是炉衬表面温度高，二是终渣流动性高，采用LTV钢公司所述的方法，很难将炉渣溅到炉衬上。溅射到炉衬上的少量炉渣，也很快流下来，难于粘结在炉衬上。也就是说，LTV钢公司的溅渣护炉方法不适用于我国的中小转炉。
本发明的目的在于提供一种能显著提高转炉炉令，降低吨钢成本，适用于中小型转炉的转炉溅渣护炉方法。
针对中小型转炉，特别是我国中小型转炉采用非优质铁水炼钢或半钢炼钢，渣中SiO2含量低、(TFe)高，并配以小方坯连铸，出钢温度高的特点，本发明转炉溅渣护炉方法采用如下技术方案：
(1)在出钢前的吹炼过程中，向炉内分批加入轻烧白云石，其加入量为8～20公斤/吨钢。
(2)出钢后，向残留炉渣中加入调渣剂，调整终渣成分，调渣剂的加入量为8～15公斤/吨钢。
(3)所加入的调渣剂的化学成分(重量％)为：镁砂20～40％，轻烧白云石30～60％，菱镁球0～30％，生白云石0～35％。在溅渣前，炉渣中的MgO含为12-15％。
(4)加入调渣剂后，用氧枪向炉渣中喷吹高压氮气，其参数为：
氮气压力0.6～1.0MPa，氮气流量98～150Nm3/min，喷吹时间2～4min。
现将上述技术方案分述如下：
(1)在出钢前的吹炼过程中，向炉中分批加入轻烧白云石，其目的是提高渣中的MgO含量，一方面是减小炉渣对炉衬耐火材料的侵蚀，另一方面为出钢后的溅渣补炉调整渣中的MgO含量创造条件。我国中小型转炉出钢后的终渣MgO含量仅为3～5％，据有关研究指出，MgO在渣中的饱和溶解度为8％左右，当渣中MgO含量较低时，炉衬中MgO就要向渣中溶解，以期达到平衡，炉衬中MgO的溶解实际就是炉衬耐火材料被侵蚀。所以在吹炼过程中加入轻烧白云石，提高炉渣中MgO含量，减少了炉渣对炉衬耐火材料的化学侵蚀，对提高转炉炉令起到重要作用。
(2)出钢后，向残留炉渣中加入8～15公斤/吨钢的调渣剂，调渣剂中含有镁砂、轻烧白云石、菱镁球和生白云石。这些原料的化学成分(重量％)如下表：
调渣剂各原料的化学成分(重量％)表
原料名称   MgO   CaO     SiO2   灼碱
镁砂   80～85   2～4     4～7   /
轻烧白云石 24～28 40～50 2～3 10～20
  菱镁球   75～80   3～5     4～8   /
  生白云石   20～25   30～35     1～2   40～45
加入调渣剂的目的，一是使炉渣成分满足溅渣护炉的工艺要求，其中主要是提高MgO含量，达到12～15％所需含量，使炉渣达到所需的耐火度；二是通过加入调渣剂调整炉渣的粘度，使炉渣溅射到炉衬上时，能有效地粘附在炉衬表面，达到护炉目的，三是通过加入调渣剂调节炉渣温度，中小型转炉，特别是配小方坯连铸，其冶炼终点温度达1710～1730℃，炉渣过热度高，造成炉渣流动性过高，难于粘附在炉衬上。加入调渣剂后，炉渣过热度降低，再加上固相MgO结晶的存在，使炉渣粘度显著提高，适合于溅渣护炉要求。与炉渣降温的同时，炉衬表面温度也下降大致相同的温度，而炉衬温度的下降，可以使喷溅到炉衬的上炉渣易于凝固，还增加渣层的致密度。提高护炉效果。
加入调渣剂后，在溅渣前，炉渣中的MgO含量要求达到为12-15％，这是因为：通常炉渣中的氧化铁含量均较高，特别是中小转炉，MgO可以与FeO形成连续的固溶体，当固溶体中FeO含量达到50％时，此固溶体仍有较高的熔点(＞1700℃)。MgO能与Fe2O3化合形成铁酸镁(MgO.Fe2O3)化合物，此化合物又能与MgO生成结晶熔体，上述化合物和结晶熔体两者都是抗高温的耐火材料，能显著提高炉渣的耐火度。当Fe2O3含量达70％时，其熔点均在1700℃以上。如果MgO含量低，氧化铁就会与氧化钙化合生成低熔点的铁酸钙(2CaO Fe2O3的熔点为1440℃，CaO.Fe2O3的熔点为1216℃)，使溅渣层耐火度大为降低，起不到保护炉衬的作用。半钢炼钢所形成的炉渣含有很高的氧化铁，故必须有较高的氧化镁才能形成高耐火度的溅渣层，达到保护炉衬的作用。
(3)炉渣中加入调渣剂后，通过氧枪向炉渣中喷吹高压氮气，控制喷吹氮气的工作参数是达到理想溅渣护炉的重要因素。控制合适的氮气压力及枪位，能使氮气到达渣面时有较高的速度和较大的冲击面积，氮气流的能量最大限度地传递给炉渣。使炉渣的喷溅量和喷溅高度达到溅渣护炉的要求。喷吹时间过短，炉衬挂渣太薄，达不到理想的护炉效果；喷吹时间过长，虽能增加溅渣层的厚度，但将影响转炉的作业率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、解决了中小型转炉、全连铸钢厂的出钢温度高、炉渣氧化性强、炉衬难于挂渣的溅渣护炉问题。
2、由于炉衬表面的溅渣层，减慢了炉渣对炉衬的侵蚀速度，平均侵蚀速度降低了1倍，使转炉炉令提高85％以上。
3、节约了转炉炉衬耐火材料。
4、由于炉衬侵蚀速度下降，使炉役中、后期的补炉时间平均缩短50％，并消除了贴砖补炉的繁重体力劳动。
5、本发明可用于出钢温度高(1700-1730℃)和炉渣中氧化铁高(TFe20-30％)的炼钢条件，当出钢温度低及渣中氧化铁含量低时效果更好。
实施例
采用本发明所述的方法，在25吨位转炉上，进行了3炉溅渣护炉实验。
3炉钢所采用的原料、装炉量及含C量如表1所述。装炉后开始吹炼，吹炼时的氧气压力、氧气耗量及吹氧时间如表2所示，吹炼过程中分批加入轻烧白云石，其加入量如表3所示。冶炼终点时，测其吹炼终点温度、终点C及S含量和终渣成分，表4列出了吹炼终点温度、终点C及S含量。根据所测终渣成分(加调渣剂前)迅速加入适量调渣剂，所加入的调渣剂的各组份含量及总量如表5所示。加入调渣剂后，及时用氧枪向炉渣喷吹高压氮气，使炉渣迅速喷溅到炉衬表面，达到溅渣护炉的目的。加入调渣剂后也测量了炉渣成分，表6列出了加入调渣剂前后炉渣的成分。加入调渣剂后用氧枪向炉渣喷吹高压氮气，其工作参数如表7所示。
喷溅后，炉衬挂渣效果良好，挂渣层较厚，而且均匀，能完全达到护炉目的。表1 实施例所用炼钢原料、装炉量及C含量
炉号     原料及装炉量 C(重量％)     S     Si
    1 半钢34吨，废钢2.8吨     3.4     0.055     痕迹
    2 半钢34吨     3.8     0.050     痕迹
    3 半钢35吨，废钢1.7吨     3.4     0.050     痕迹
表2 实施例吹炼时吹氧参数
  炉号      氧气压力MPa   氧气耗量M3     吹炼时间分，秒
    1     0.8～0.9     1893     16’45”
    2     0.8～0.9     1907     15’56”
    3     0.9     1850     16’
表3 实施例出钢前吹炼过程加入的轻烧白云石量(Kg)
  炉号   1     2     3
轻烧白云石(Kg) 650     650   500
表4 实施例吹炼终点温度及终点C、S含量(重量％)
炉号 吹炼终点温度(℃) 终点C含量 终点S含量
  1     1728     0.06  0.025
    2     1730     0.08  0.022
    3     1725     0.06  0.021
表5实施例所加入的调渣剂的各组份含量及总量(Kg)
炉号 镁砂Kg 轻烧白云石Kg 生白云石Kg 菱镁球Kg 调渣剂总量Kg
  1   100   200   /   100   400
  2   100   200   100   /   400
  3   100   200   100   /   400
注：所加入各造渣料均符合国家标准要求
表6 实施例加入调渣剂前后炉渣主要成分
炉号 加调渣剂前后   炉渣成分(重量％)
  CaO  MgO   SiO2  P2O3   Al2O3   MnO     TFe
1     A   37.66  8.79   7.15  0.91   2.29   1.66   29.58
    B   35.98  13.47   8.51  0.87   2.31   0.41   28.41
2     A   49.11  9.93   7.47  1.14   1.89   0.38   21.74
    B   38.77  12.74   6.14  0.83   2.08   0.38   27.94
3     A   36.82  9.59   5.43  0.78   1.55   0.39   33.34
    B   33.88  13.82   5.01  0.66   1.64   0.36   27.94
注：(1)A为终渣成分，即加入调渣剂前的炉渣成分
(2)B为加入调渣剂后(喷溅前)的炉渣成分
(3)炉渣的化学成分除表中所列主要成分外，还含有V2O5、Cr2O3、TiO2、K3O、Na2O等。表7实施例喷溅炉渣时的氮气喷吹参数及炉渣温度
炉号 氮气压力MPa   吹氮时间分钟   调渣后温度(溅渣温度)℃
    1   0.66     3.0     1506
    2   0.68     3.17     1532
    3   0.68     3.25     1549

Claims (2)

1、一种转炉溅渣护炉方法，它包含转炉出钢后留下部分终渣，并向炉渣中加入适量的调渣剂，再用氧枪向炉渣喷吹高压氮气，冲击炉渣，使其飞测到炉衬上，其特征在于：
(1)在出钢前的吹炼过程中，向炉内分批加入轻烧白云石；
(2)出钢后，向残留炉渣中所加入的调渣剂的化学成分(重量％)为：镁砂20～40％，轻烧白云石30～60％，菱镁球0～30％，生白云石0～35％；
(3)加入调渣剂后，溅渣前炉渣中的MgO含量为12～15％。
2、加入调渣剂后，用氧枪向炉渣中喷吹高压氮气的参数为：氮气压力0.6～1.0MPa，氮气流量98～150Nm3/min，喷吹时间2～4min。
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