CN104694703B

CN104694703B - 提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂

Info

Publication number: CN104694703B
Application number: CN201510115173.2A
Authority: CN
Inventors: 陈炼; 谢兵; 王建; 戈文荪; 曾建华; 董克平; 黄正华; 李龙; 蒋龙奎
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: CN104694703A

Abstract

本发明涉及提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂，属于钢铁冶炼领域。本发明解决的技术问题是提供提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂。本发明的改质剂，由以下重量份的组分组成：35～65重量份的SiO₂，30～50重量份的MgO，2～15重量份的CaO以及不超过3重量份的H₂O。与现有技术相比，本发明具有生产工艺简单、改质效果好等优点。不仅能够为提钒铬转炉提供优质的改质剂，而且能够有效降低钒铬渣的熔点，提高改质后的钒铬渣流动性和粘附性，使用后采用钒铬渣进行溅渣护炉时能够改善挂渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，有效提高提钒铬转炉炉衬寿命。

Description

提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂

技术领域

本发明涉及提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂，属于钢铁冶炼领域。

背景技术

转炉是钢铁企业生产的主体设备，其寿命直接关系到转炉的生产成本。为了提高转炉寿命，20世纪90年代中期，美国LTV公司首先开发并采用溅渣护炉技术，大幅提高了转炉炉龄，由1990年的6200炉次上升到1995年的15658炉次。采用溅渣护炉技术后，转炉耐火材料的消耗降低25％～50％左右。日本转炉炉龄并不高，一般在6000～8000炉。在溅渣护炉条件下，武钢通过转炉长寿化系统研究，最高炉龄达3万余炉，宝钢复吹炉龄最高1万余炉，一般在6000～8000炉。

溅渣护炉方法分为卧式喷枪法、卧式底吹法、立式底枪法、卧式火焰喷涂法、直立喷枪法等。目前，普遍采用的是立式氧枪法。其工艺特点是：利用顶吹氧枪切换氮气，喷溅经改性的终渣，将其涂敷在转炉炉衬内壁。通过喷射角度的改变，能有目的地集中喷溅某个部位。吹炼前，加人过量的白云石与石灰，吹炼期间因过饱和的氧化镁渣相减轻了炉衬的侵蚀。此外，泡沫渣在炉衬上形成保护层。提高溅渣层与炉衬砖间二者的结合强度，是改善溅渣护炉效果的关键。

目前，国内外制取钒渣的生产方法较多，主要有新西兰铁水包吹钒工艺、南非摇包提钒工艺、俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，其它提钒工艺还包括含钒钢渣提钒、石煤提钒工艺等。国内外转炉提钒的生产工艺制度均为加入冷却剂+过程温度+吹炼时间的不断改进。铁水提钒是一项选择性氧化技术。转炉供气提钒是一个放热过程，[Si]、[Mn]、[V]、[C]等元素氧化使熔池快速升温，而[Si]、[Mn]氧化发生在[V]氧化之前，提钒不可能抑制其反应，而[C]、[V]转化温度大约在1385℃左右，因此要获得[V]的高氧化率和[V]收率，必须加入提钒冷却剂，控制熔池温度使之逼近[C]、[V]转化温度，达到提钒保碳的目的，将[V]降至0.05％以下。提钒的终点半钢温度不宜过高，提钒过程前期以钒氧化为主，后期以钒还原为主，但吹钒过程是钒还原为主。所以在降温时采用的是加入冷却剂使铁水温度降到合适的范围，转炉冶炼中通过吹炼时间和过程温度的控制，将半钢中的钒氧化，提高收得率。

提钒转炉由于其生产特殊性，其维护及长寿化技术研究较少，提钒转炉由于冶炼时间短、温度低、渣中低共熔物成分少、炉渣流动性差，在到达冶炼终点之前，铁水中C与O反应并没有充分展开，炉气中PCO、PCO₂较低，而PO₂较高，炉渣粘结性差，导致镁炭砖暴露在氧气氛围中，促使C与O₂反应，铁液面以上炉衬侵蚀速率明显高于铁液面以下。铁液面以上炉衬基本上是按氧气直接脱碳→疏松脆化→冲蚀剥落→再氧化的方式反复作用，使砖体逐渐被蚀损。为尽可能提高产钒率，提钒冶炼对炉温控制比较严格，通常会采用加部分生铁块的方式来辅助降温。所以，加料侧不仅受铁水的冲击，还要受到生铁块的冲击，由于炉温低，炉渣呈块状，吹炼时与铁水一起对工作层砖进行全程硬性机械冲击，故机械冲击是提钒转炉炉底和炉身下部损毁的主要原因。

我国是钒钛磁铁矿大国，攀枝花地区的红格钒钛磁铁矿是我国最大的铬矿资源，储量36亿吨，含有Cr₂O₃高达1800万吨，是全国其他地区已探明储量的近两倍。高铬型红格钒钛磁铁矿不仅是攀西四大矿区之最，也是国内目前最大的钒钛磁铁矿矿床。矿床赋存于海西早期形成的巨大层状—似层状中碱性—基性—超基性分异杂岩体中，岩浆分异作用好，属晚期岩浆结晶分异矿床。矿体形成相对独立的8个大中型矿区,其中路枯矿区岩体厚度大，各类含矿层齐全，矿体规模大，研究程度最高，该区即所称“红格矿区”，又分为“南矿区”和“北矿区”。与周边的攀枝花矿、白马矿等资源不同，红格矿除富含铁、钒、钛等金属外，还共伴生铬、镍、钴等金属，是我国为数不多的特大型多元素共生矿，具有很高的综合利用价值。以伴生的铬元素为例，红格南矿区Cr₂O₃品位达0.34％，铬资源储量十分可观。我国是世界第一大不锈钢生产国，国内铬矿远远满足不了消费需求，每年都需从国外进口高品位的铬铁矿和铬铁合金。我国的铬冶金和铬盐工业对国外铬铁矿具有很高的依赖度。因此，对于我国这样一个铬资源短缺的国家而言，实现高铬型钒钛磁铁矿中铬资源的规模化回收具有十分重要的经济价值和战略意义。而铁水中钒铬资源的回收利用主要靠转炉进行氧化回收，其炉衬侵蚀机理与提钒转炉相近，虽然钒渣溅渣护炉已经有报道和使用，但是钒铬渣与钒渣在性质上还是存在很大不同，由于有Cr2O3的存在，钒铬渣渣态较干、流动性差、熔点高，不能直接进行溅渣护炉，同时所报道的钒渣溅渣护炉改质剂剂溅渣护炉方法均无法用于钒铬渣溅渣护炉，因此需要设计适用于钒铬渣的改质剂。

CN102534099A公开了“一种提高转炉溅渣护炉效果的镁碳球”，该发明涉及一种冶金炼钢转炉改质剂，即一种提高转炉溅渣护炉效果的镁碳球。其原材料组成及质量百分比如下：C：35％，MgO：55％，H₂O：10％。CN102643947A公开了“一种缩短转炉溅渣护炉时间的方法”，该专利提到用石灰石和白云石作为调制冷却剂对炉渣进行改质。CN102392097A公开了“一种转炉溅渣护炉前的调渣处理方法”，该发明采用焦粉、镁砂、钛白粉作调渣剂，用焦粉降低留渣中的氧化铁，并与钛白粉反应生成高熔点的碳化钛，碳化钛与镁砂协同作用提高渣的粘度和熔化温度。文献“转炉溅渣护炉改质剂的开发研究”(鞍钢技术，2002.03，p30～33)提到，可通过在吹炼前期加入轻烧白云石，中后期通过氧枪操作或加焦炭粉，出钢后加轻烧白云石、菱镁石来完成炉渣的改质。CN103525971A公开了“钒渣改质剂及其制备方法以及提钒转炉溅渣护炉方法”，该发明中的钒渣改质剂的成分按重量计包括2～5份的C、40～60份的MgO、4～7份的CaO、10～30份的MnO、5～15份的SiO₂，且其水分含量小于3％。所述制备方法将按重量计40～50份的镁砂、5～10份含碳材料和40～60份的锰矿混合均匀，以得到钒渣改质剂。CN103014224A公开了“一种提钒转炉溅渣护炉的方法”，在转炉出钢完成后进行溅渣护炉之前，向转炉内加入粒度在3.0mm以下的镁质调渣剂并进行吹氧化渣，以获得可粘附在转炉炉衬上的稠态钒渣。其中，所述镁质调渣剂为冶金镁砂和碳粉。CN102912072A公开了“一种提钒转炉溅渣护炉用低成本调渣剂”，所述调渣剂的化学成分按重量百分比计包括：20％～50％的C、40％～72％的MgO、4％～7％的CaO以及不大于3％的H₂O，并且形成所述调渣剂中的MgO的原料包括废弃镁碳砖。CN102925617A公开了“一种用于提钒转炉溅渣护炉的调渣剂”，所述调渣剂的化学成分按重量百分比计包括：20％～50％的C、40％～72％的MgO、4％～7％的CaO以及不大于3％的H₂O。但以上方法除了以炼钢转炉炉渣为对象外，只涉及钒渣的溅渣护炉，并未涉及提钒铬转炉溅渣护炉。

从上述已有技术看，适用于提钒铬转炉溅渣护炉的改质剂还未见报导，尚属先例。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂。

本发明提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂，由以下重量份的组分组成：

35～65重量份的SiO₂，30～50重量份的MgO，2～15重量份的CaO以及小不超过3重量份的H₂O。

进一步的，本发明提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂优选由镁砂、石英砂和活性石灰混合而成。

其中，所述镁砂、石英砂和活性石灰的粒度均优选小于5mm。

进一步的，所述石英砂中SiO₂的重量百分比大于90％；所述镁砂中MgO的重量百分比大于90％；所述活性石灰中CaO的重量百分比大于75％。

与现有技术相比，本发明具有生产工艺简单、改质效果好等优点。不仅能够为提钒铬转炉提供优质的改质剂，而且能够有效降低钒铬渣的熔点，提高改质后的钒铬渣流动性和粘附性，使用后采用钒铬渣进行溅渣护炉时能够改善挂渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，有效提高提钒铬转炉炉衬寿命。

具体实施方式

35～65重量份的SiO₂，30～50重量份的MgO，2～15重量份的CaO以及不超过3重量份的H₂O。

本发明提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂是针对在转炉冶炼含钒铬资源的铁水时，所得到的钒铬渣熔点高、干、挂渣难的特点而配置的，在加入钒铬渣中时，改质剂中各组分彼此配合，从而能够有效降低钒铬渣熔点，提高钒铬渣的粘附性，增强溅渣和挂渣效果。其中MgO对钒铬渣的熔点进行调整，提高溅渣层的抗热性，CaO对钒铬渣起流动性调整的作用，SiO₂降低钒铬渣的熔点，提高钒铬渣流动性。

在本发明的改质剂中，从安全角度考虑，当改质剂中水含量过大时，存在喷溅的危险，因此，改质剂中含水量越少越好，而综合成本因素，本发明的改质剂中水含量不大于3重量份即可。

为了方便配料，本发明提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂优选由镁砂、石英砂和活性石灰混合而成。

其中，所述镁砂、石英砂和活性石灰的粒度均优选小于5mm，这样能够在较短的吹氧时间里将材料熔化成渣，同时保证一定的颗粒度可以减少下料过程粉尘产生量。

具体的，本发明提钒铬转炉溅渣护炉用的改质剂可采用如下方法得到：

使用镁砂、石英砂、活性石灰为原料，将各原材料按一定比例混合均匀，混合比例根据原料的品位进行确定，得到的改质剂成分范围为：SiO₂35～65重量份，MgO 30～50重量份，CaO 0～15重量份，H₂O≤3重量份。其中，所述的石英砂中SiO₂的重量百分比大于90％，粒度<5mm；所述镁砂中MgO的重量百分比大于90％，粒度<5mm；所述的活性石灰为冶金企业常用原料，其CaO的重量百分比大于75％，粒度<5mm。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

使用镁砂、含碳材料、活性石灰为原料，将各原材料按一定比例混合均匀，改质剂成分范围为：SiO₂ 35％，MgO 50％，CaO 13％，H₂O 2％。

在提钒铬转炉溅渣护炉中，使用该改质剂后，能有效降低钒铬渣熔点，提高钒铬渣的粘附性，增强溅渣和挂渣效果。且使用该改质剂调整钒铬渣并溅渣后，继续提钒铬6炉，炉衬总体仍比溅渣前厚2～4mm。

实施例2

使用镁砂、含碳材料、活性石灰为原料，将各原材料按一定比例混合均匀，改质剂成分范围为：SiO₂ 65％，MgO 30％，CaO 2％，H₂O 3％。

在提钒铬转炉溅渣护炉中，使用该改质剂后，能有效降低钒铬渣熔点，提高钒铬渣的粘附性，增强溅渣和挂渣效果。且使用该改质剂调整钒铬渣并溅渣后，继续提钒铬6炉，炉衬总体仍比溅渣前厚1～2mm。

实施例3

使用镁砂、含碳材料、活性石灰为原料，将各原材料按一定比例混合均匀，改质剂成分范围为：SiO₂ 55％，MgO 32％，CaO 10％，H₂O 3％。

在提钒铬转炉溅渣护炉中，使用该改质剂后，能有效降低钒铬渣熔点，提高钒铬渣的粘附性，增强溅渣和挂渣效果。且使用该改质剂调整钒铬渣并溅渣后，继续提钒铬3炉，炉衬总体仍比溅渣前厚3～7mm。

Claims

1.改质剂在提钒铬转炉溅渣护炉中的用途，其特征在于，所述改质剂由以下重量份的组分组成：

2.根据权利要求1所述的改质剂在提钒铬转炉溅渣护炉中的用途，其特征在于：所述改质剂由镁砂、石英砂和活性石灰混合而成。

3.根据权利要求2所述的改质剂在提钒铬转炉溅渣护炉中的用途，其特征在于：所述镁砂、石英砂和活性石灰的粒度均小于5mm。

4.根据权利要求2所述的改质剂在提钒铬转炉溅渣护炉中的用途，其特征在于：所述石英砂中SiO₂的重量百分比大于90％；所述镁砂中MgO的重量百分比大于90％；所述活性石灰中CaO的重量百分比大于75％。