CN104862452B - 一种氧化铝碳球应用于lf炼钢的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铝碳球应用于LF炼钢的工艺，将炼钢厂废弃的铝碳砖和石灰石磨粉到粒度为1mm以下，然后与石墨碳混匀，采用干粉压球机压制成为氧化铝碳球，产品的成分范围为：W[CaO]%:5%～15%;W[C]%:15%～20%;W[Al2O3]%:55%～60%,其余的为挥发分。本发明能够充分利用钢铁企业产生的铝碳质耐火材料，减少LF炼钢工艺对于铝矾土资源和铝质脱氧剂的依赖，有利于国家环保政策对于高能耗行业的压缩政策的实施。利用石灰石中间的CaCO3分解过程中产生的CO2逸出功能，扩大反应的界面，使得LF炉的脱氧效果和埋弧效果优于使用铝渣球的工艺，起到优化LF炉炼钢的工艺目的。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢工艺，特别是一种氧化铝碳球应用于LF炼钢的工艺。
背景技术
LF炼钢工艺过程中，使用铝质脱氧剂炼钢的工艺目主要是利用其中的金属铝组分进行脱氧，利用其中的氧化铝组分，包括金属铝产生的脱氧产物，与渣中的氧化钙反应，生成低熔点的铝酸盐，调节炉渣的碱度，以增加炉渣吸附夹杂物和脱硫的能力，但是这种脱氧剂的成本较高，使用过程中反应的界面能力较弱，不能够起到促使炉渣发泡，起到炉渣包覆LF送电冶炼过程中的弧光，实现埋弧的目的，所以LF炼钢过程中还要加入电石或者埋弧剂，铝质脱氧剂的功能单一。
检索文献披露：（1）北京科技大学冶金与生态工程学院的李燕龙，张立峰， 杨文，王琳舒在钢铁杂志2014 年第3期刊登的论文“铝灰用于钢包渣改质剂试验”一文中间有“低铝铝灰中单质Al质量分数小于5 ，循环再利用性较差。对其用于钢包渣改质剂的可行性做了试验，发现铝灰中除单质Al外，AlN也是一种还原剂。”的内容表述；（2）东北大学材料与冶金学院的王德永，刘承军，等人在《中国冶金》2007年第2期杂志上刊登的题为“铝灰在管线钢脱硫中的作用”的论文中间有“铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，其含金属Al15%～20%,其余为三氧化二铝和二氧化硅。20世纪70年代后期，日本将铝渣灰用于电炉冶炼”的内容表述的内容表述：（3）中国地质大学(北京)材料科学与工程学院的陈博，黄朝晖等人在“2008年耐火材料学术交流论文”中间公布的题为“用后废弃耐火材料的再生利用研究进展”一文中间有：“目前我国对于水泥、玻璃、电解铝等行业所产生的用后废弃耐火材料的再生利用的研究还很少，应尽快开展对于这些行业用后废弃耐火材料回收利用工作的研究。”的内容表述。
通过这些文献的表述可知，目前LF炼钢工艺过程中使用的铝质脱氧剂大多数是由铝灰生产的，另外一方面，炼钢企业产生的废弃铝碳砖目前还没有应用于LF精炼炉脱氧剂的工艺实例。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化铝碳球应用于LF炼钢的工艺，能替代铝质脱氧剂在LF炼钢工艺过程中加以应用，在起到与铝质脱氧剂同样效果的同时，还能够降低电石和埋弧剂等的使用量，降低LF炼钢的冶炼成本。
本发明的目的是这样实现的，一种氧化铝碳球应用于LF炼钢的工艺，将炼钢厂废弃的铝碳砖和石灰石磨粉到粒度为1mm以下，然后与石墨碳混匀，采用干粉压球机压制成为氧化铝碳球，产品的成分范围为：W[CaO]%:5%～15%; W[C]%:15%～20%; W[Al2O3]%:55%～60%,其余的为挥发分。
本发明的技术原理：
本发明的技术原理基于以下的两个创新点：
1.炼钢厂产生的废弃铝碳砖中间的氧化铝的结构大多数为α-Al2O3结构；
α-Al2O3结构经过颚式破碎机和雷蒙磨粉磨后，在机械力的作用下，其外部的电子受激发处于不稳定状态，向γ-Al2O3的结构转变，分子以线连接形成晶体，在炼钢的温度下能够积极的参与成渣反应。
2.将石灰石破碎，加入球中，石灰石中间的碳酸钙在LF精炼过程中，能够迅速的反应分解，碎裂成为小颗粒促使球体破裂成为N个小颗粒，使得氧化铝碳球避免在高温下中间的碳发生纤维化反应结块，影响熔解速度，其中的反应如下：
CaCO3 →CaO+CO2↑
这种反应特点是碳在脱氧的同时，产生的CO气泡迅速的扩大反应界面，有利于脱氧反应的进行。由于这种脱氧剂是氧化铝-碳酸钙-碳的均质体，反应过程中与钢液或者熔渣反应过程中，在接触熔渣或者钢液的一侧，碳元素反应产生的CO或者CO2溢出过程中促使炉渣起泡，增加了钢渣和钢液，或者钢渣和钢渣反应的界面，并且碳酸钙分解生成的CaO，与Al2O3反应生成低熔点的铝酸盐，调节炉渣的碱度，从而优化了LF炉的炼钢脱氧工艺。与其它的铝质脱氧剂相比，石灰石中间的碳酸钙分解需要吸收热量，增加冶炼的电耗，但是这种脱氧剂的迅速反应能够缩短脱氧时间，并且反应产生的CO或者CO2起泡产生的泡沫渣埋弧作用，能够有效减少LF炉的电弧热能辐射损失，效果能够与电石的使用效果达到平衡。
3.按照以上的平衡关系，产品的成分范围为：W[CaO]%:5%～15%; W[C]%:15%～20%; W[Al2O3]%:55%～60%,其余的为挥发分。
本发明的有益效果如下：1、能够充分利用钢铁企业产生的铝碳质耐火材料，减少LF炼钢工艺对于铝矾土资源和铝质脱氧剂的依赖，有利于国家环保政策对于高能耗行业的压缩政策的实施。2、利用石灰石中间的CaCO3分解过程中产生的CO2逸出功能，扩大反应的界面，使得LF炉的脱氧效果和埋弧效果优于使用铝渣球的工艺，起到优化LF炉炼钢的工艺目的。
具体实施方式
以下结合某厂生产5吨的氧化铝碳球的实施例对发明作进一步说明。
配料以物料平衡为原则，该厂的铝碳砖成分W[]%见下表：
1,根据配料将产品的氧化铝配加在55%为目标，需要的Al2O3为：5×55%=2.75吨，需要加入废弃铝碳砖粉末的量为：2.75÷90%=3.1吨；2,碳含量的确定：3.1吨的铝碳砖粉末带入的碳:3.1×8%=0.248吨；在产品（5吨）中间的百分比为：（0.248÷5）×100%=4.96%，额外需要配加的碳量为：5×（15%-4.96%）=0.502；加入碳含量为90%的石墨粉的量为：0.502÷90%=0.56吨。3，采购当地石灰石（其中的CaCO3含量为53%）1.34吨；4，将以上的原料加入破碎机首先破碎，然后再在雷蒙磨中间将其磨细到1mm以下，将其混匀，加入高压压球机，压制成球，然后拉运到LF精炼炉工位待用。产品的成分为：W[CaO]%:14%; W[C]%:15%; W[Al2O3]%:55%。其余的为挥发分。5，转炉冶炼铝镇静钢时，按照等量替代传统电石加入量的原则，加入以上的脱氧渣球，并且按照传统的炼钢工艺使用即可。
Claims (1)
1.一种氧化铝碳球应用于LF炼钢的工艺，其特征在于将炼钢厂废弃的铝碳砖和石灰石磨粉到粒度为1mm以下，然后与石墨碳混匀，采用干粉压球机压制成为氧化铝碳球，产品的成分范围为：W[CaO]%:5%～15%; W[C]%:15%～20%; W[Al2O3]%:55%～60%,其余的为挥发分。
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