CN105039638B - 一种转炉脱磷用高密度球团及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种转炉脱磷用高密度球团及其使用方法，该高密度球团主要原料的质量百分比为氧化铁粉55～75％、废钢屑15～35％、焦碳粉5～10％及粘结剂2～5％构成，所述高密度球团呈球状、椭圆球状或扁球状，最大直径为4～8cm，最小直径为3～4cm，密度为3500～4500kg/m³。在转炉双渣法脱磷阶段中，在初吹氧1min后至倒脱磷渣前1～3min加入本发明的高密度球团，加入量为3～10kg/t钢，可进一步改善脱磷渣的流动性，促进脱磷渣发泡，方便地倒出含铁量低的脱磷渣，同时还可持续不断向脱磷渣提供FeOx以保持脱磷渣的脱磷能力，实现转炉双渣法稳定脱磷工艺。

Description

一种转炉脱磷用高密度球团及其使用方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢领域，具体涉及一种转炉脱磷用高密度球团及其使用方法。

背景技术

随着低磷品种钢量的增大，同时为了减少对铁水预处理脱磷的依赖，双渣法脱磷越来越受重视。所谓双渣法是指在同一座转炉内先脱磷，脱磷结束后排部分渣，然后再脱碳，冶炼结束后可留渣用于下一炉冶炼，双渣法的优点是充分利用了前一炉留渣，使得石灰和白云石加入量大大降低，并可确保低磷钢的生产。然而，由于倒脱磷渣需要在熔池处于较低的温度下完成，当脱磷渣流动性差或发泡性差时，很难顺利将脱磷渣倒出，或即使能倒出，也同时倒出了大量的铁；如果提高倒渣温度，则脱磷渣的磷容量快速降低，有可能发生回磷即磷从渣向钢液返回。所以，解决好倒脱磷渣是双渣法技术的关键。

中国专利CN102839251A公开了一种低磷钢的冶炼方法，主要方法是在倒出脱磷渣前向炉内加入铝矾土来调整炉渣流动性，确保倒出脱磷渣的量大于70％，然而铝矾土的加入不可避免会降低炉渣的磷容量，从而降低炉渣的脱磷能力。

中国专利CN103194563A公开了一种基于炉渣物性控制的转炉快速足量倒渣方法，此方法出钢不倒渣，技术特点是在脱磷阶段加入少量小颗粒石灰和白云石控制脱磷渣碱度和炉渣MgO含量在较低范围内，确保炉渣不含高熔点物质，从而降低炉渣熔点，提高其流动性，确保足量倒渣。本方法力图通过控制石灰和白云石粒度来实现快速化渣。然而，炉渣很多性能并不完全取决于化渣效果，脱磷渣的泡沫性对倒渣更应被重视，因为如果脱磷渣发泡效果不好，即使流动性好，倒渣过程中也容易把铁倒出。

中国专利CN103243192A公开了一种较低碱度脱磷渣快速高效脱磷的转炉冶炼方法，主要做法是采用低枪位操作，强化冶炼动力学效果，并加入铁矿石提升FeOx含量以实现低碱度渣、高效率脱磷。然而加入的铁矿石可能会在随后倒脱磷渣时被倒出，造成浪费。中国专利CN102965463A公开了一种转炉高效脱磷的工艺，是在脱磷阶段低枪位操作，脱磷2～3min后加铁矿石确保炉渣中FeOx含量在合适范围内，此方法同样存在加入铁矿石有被倒掉，造成浪费风险。中国专利CN102559985A公开了一种转炉低磷钢冶炼方法，主要是用双渣法冶炼低磷钢，并给出了烧结矿加入量的计算方法，然而，烧结矿即使加入量控制得当，也很难保证烧结矿能产生很好的脱磷渣发泡效果。

中国专利CN102634629A公开了一种转炉生产低碳超低磷钢的冶炼工艺，主要做法是用硅铁调渣，且通过多次倒渣来生产超低磷钢，避免脱磷渣流动性差的问题，然而多次倒渣会使得冶炼时间加长，生产效率大受影响。

中国专利CN1600872A公开了一种转炉脱磷剂及其制造方法，主要成分是氧化铁51％～70％、氧化钙20～39％及氧化铝1～10％，并利用高温化学反应生成铁铝酸钙来实现脱磷，该脱磷剂有较好的预熔效果，但使脱磷成本大大增加，同时该脱磷剂并未体现出对脱磷发泡性的贡献以及对双渣法脱磷倒渣的贡献。

综上所述，现有技术中主要是通过适当增加脱磷渣中Al₂O₃含量或FeOx含量来改善其流动性，然而，却很少考虑脱磷渣发泡对倒渣的影响。但实际上如果脱磷渣发泡效果差，则倒渣过程存在很大的倒铁风险。同时，转炉双渣法脱磷生产中通常的做法是直接加铁矿来向脱磷渣补氧，起到改善脱磷渣流动性作用，但铁矿不能提高脱磷渣发泡效果，且倒渣过程铁矿也会随之倒出，导致铁元素无法回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉脱磷用高密度球团及其使用方法，可改善转炉双渣法脱磷过程中脱磷渣的流动性并促使其发泡，以方便倒出脱磷渣，同时还可持续不断向脱磷渣提供FeOx以保持脱磷渣的脱磷能力，最终实现稳定脱磷工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种转炉脱磷用高密度球团，其主要原料的质量百分比为：氧化铁粉(Fe₂O₃)55～75％、废钢屑15～35％、焦碳粉5～10％、粘结剂2～5％。

进一步，所述高密度球团还包括：石灰石粉或白云石粉，其在高密度球团中所占质量百分比均≤4％。

所述高密度球团呈球状、椭圆球状或扁球状，最大直径为4～8cm，最小直径为3～4cm，密度为3500～4500kg/m³。

又，所述粘结剂为糖浆干料、造纸废液干粉或水泥熟料。

将氧化铁粉、废钢屑、焦碳粉等粉状原料与粘结剂按上述比例混合，搅拌混匀，再加原料总重量的10％水进一步混合，然后用压球机冷压成球，随后在烘干机中烘干，则制备出本发明所述的高密度球团。

本发明所述转炉脱磷用高密度球团的使用方法，在转炉双渣法脱磷过程中，在吹氧1min后至倒脱磷渣前1～3min加入所述高密度球团，加入量为3～10kg/t钢。

对本说明的技术方案做如下说明。

本发明所述的高密度球团的主要原料是氧化铁(Fe₂O₃)、废钢屑、焦碳粉及粘结剂。本发明选择用氧化铁和焦炭，主要是利用它们之间反应生成CO气泡来推动炉渣发泡，尤其在倒渣前由于停氧，CO气体生成量很低的情况下，仍然能保证一定量CO气泡来推动炉渣发泡；同时Fe₂O₃本身可持续向脱磷渣内释放，以补充脱磷渣中的FeOx，解决了钢中碳强烈反应后脱磷渣中FeOx含量降低问题。原料中包含废钢屑主要是用来提高高密度球团的密度，同时还起到降温作用，从热力学上考虑，低温更有益于脱磷反应进行。

本发明原料中氧化铁粉(Fe₂O₃)控制在55～75％，如Fe₂O₃含量低于55％，则FeOx含量不足；如Fe₂O₃含量高于75％，则压缩其他组分在球团中的比例。废钢屑加入主要是调整密度和脱磷球团周边温度，如果其含量高于35％，则可能既会影响其他组分含量，又会影响球团加工过程中废钢与其他组分物料的粘结性；如果废钢屑低于15％，会导致球团密度过低。对于焦碳粉5～10％，主要考虑的是焦碳与氧化铁反应，5～10％焦碳反应消耗15～30％的氧化铁，产生的CO气体足以推动脱磷渣发泡，剩余的氧化铁可为脱磷补充氧并改善脱磷渣性能；如果焦碳粉所占比例大于10％，不仅对球团压球加工不利，且会反应掉过多氧化铁，导致补充脱磷所需氧含量及改善脱磷渣性能的氧化铁不够；如果焦碳量所占比例小于5％，会导致生产的气泡量不足以充分推动脱磷渣发泡。

本发明要求高密度球团呈球状、椭圆球状或扁球状，最大直径为4～8cm，最小直径为3～4cm。如此设计主要考虑高密度球团加入到脱磷渣后的生存时间，如果直径尺寸较小，可能会很快熔化并溶入渣中，所起到的发泡效果会大幅度降低，如果直径尺寸太大，也会导致加料困难，或加工困难等问题。

本发明要求所述高密度球团密度控制在3500～4500kg/m³，如此要求主要是能控制高密度球团加入转炉后可停留在钢渣界面处且靠近渣侧，这样球团产生的CO气泡可很好地推动脱磷渣发泡，同时球团还可持续向钢渣界面补充Fe₂O₃，以提高脱磷所需氧含量，并改善炉渣流动性。另外，球团还可在钢渣界面处起到降温作用，满足脱磷所需的低温条件，更重要的是球团处于此位置可确保其在随后的倒脱磷渣过程不被倒出，从而很好地保护金属铁元素不被倒出，提高了Fe的收得率。

所述高密度球团原料还可以包括：石灰石粉或白云石粉，其在球团中所占质量百分比均要求≤4％。高密度球团含少量的石灰粉或白云石等碳酸盐，主要是利用碳酸盐分解来补充发泡所需气体，其含量不宜太高，否则会影响到炉渣流动性。

在转炉双渣法脱磷过程的吹氧1min后至倒脱磷渣前1～3min加入本发明的高密度球团。本发明要求高密度球团在初吹氧1min后加入，主要是考虑脱磷初石灰要基本熔化，所述高密度球团在吹氧1min后加入可很好地下沉到炉渣底部接近钢渣界面位置。又因为所述高密度球团进入脱磷渣后，其发泡时间持续3～5min，所以同时要在倒脱磷渣前1～3min加入，因此，必须在吹氧1min后至倒脱磷渣前1～3min加入高密度球团。由于实际生产中从吹氧开始至停吹氧且倒脱磷渣之间的脱磷时间为至少2min以上，所以，本发明所述高密度球团加入时机在实践中可行。

使用过程中，所述高密度球团的加入量主要考虑到该球团中氧化铁与焦碳反应后剩余的氧化铁可满足脱磷及改善炉渣流动性能，最终确定其加入量为3～10kg/t钢。与常规添加铁矿石相比，本发明所述高密度球团加入方法能充分保证在倒脱磷渣时炉渣具有很好的发泡效果。

本发明的有益效果：

本发明综合考虑脱磷渣的流动性及发泡性，研制出一种高密度球团，在转炉双渣法脱磷过程中在吹氧1min后至添加脱磷渣前1～3min加入，进一步改善了脱磷渣的脱磷能力，促进脱磷渣发泡，可方便倒出含铁量低的脱磷渣；且所述高密度球团处于钢渣界面处不会被倒出，很好地解决了现有技术中加铁矿所存在的技术问题；同时，也避免了倒脱磷渣过程中将铁倒出。

本发明的高密度球团保证了倒脱磷渣量≥60％，且所倒脱磷渣中T.Fe≤15％，实现了转炉双渣法低成本稳定化脱磷工艺。

本发明所有成分的含量均为质量含量，比例均为质量比例。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例的转炉脱磷用高密度球团，应用实施在300吨转炉上进行。

本实施例高密度球团主要原料的质量百分比为：氧化铁粉(Fe₂O₃)55％、废钢屑33％、焦碳粉8％、粘结剂4％，粘结剂用水泥熟料。此球团为椭圆球状，最大直径6cm，最小直径4cm，密度为3600kg/m³。采用冷压造球法制备球团，具体为将上述原料与其重量约10％的水混合调匀，然后用专门粉状压球机冷压成球，最后在立式烘干机中烘干，则制备了本实施例的高密度球团。

具体在300吨转炉实施过程如下：300吨转炉用双渣法脱磷冶炼低磷钢，前一炉冶炼结束后留渣18吨，本炉钢冶炼废钢加入量31吨，铁水加入量285吨，铁水初始磷含量0.1％，初始硅含量0.3％，铁水初始温度1320℃。对留渣经过稠化后开始吹氧并造渣脱磷，吹氧开始后加入1.5吨石灰和0.5吨白云石造脱磷渣，从吹氧开始到停吹氧并倒脱磷渣的脱磷时间控制为4min，吹氧进行到2min时同时也是倒脱磷渣前2min加入本实施例的高密度球团1吨，球团进入转炉渣后停留在渣层底部持续释放CO气泡推动脱磷渣发泡，吹氧满足4分钟后停吹，过程吹氧量3300Nm³，此时熔池温度1390℃，渣量19.5吨，泡沫化效果好且流动性好，且所加球团未熔化部分下沉在脱磷渣底部，可顺利倒脱磷渣14吨，所倒脱磷渣碱度即其CaO与SiO₂的比例为1.7，含P₂O₅为3.6％，体现铁收得率的脱磷渣T.Fe含量为8％，钢液磷含量0.048％，顺利完成脱磷且顺利倒渣。

实施例2

转炉脱磷用高密度球团，应用实施在300吨转炉上进行。高密度球团主要原料的质量百分比分别为：氧化铁粉(Fe₂O₃)65％、废钢屑21％、焦碳粉10％、粘结剂4％，粘结剂用糖浆干料。此球为椭圆球状，最大直径8cm，最小直径4cm，密度为4000kg/m³。采用冷压造球法制备球团，具体为将上述原料与其重量约10％的水混合调匀，然后用专门粉状压球机冷压成球，最后在立式烘干机中烘干，则制备了本实施例的高密度球团。

具体在300吨转炉实施过程如下：300吨转炉用双渣法脱磷冶炼低磷钢，前一炉冶炼结束后留渣12吨，本炉钢冶炼废钢加入量41吨，铁水加入量275吨，铁水初始磷含量0.08％，初始硅含量0.5％，铁水初始温度1310℃。对留渣经过稠化后开始吹氧并造渣脱磷，吹氧开始后加入4.5吨石灰和2吨白云石造脱磷渣，从吹氧开始到停吹氧并倒脱磷渣的脱磷时间控制为3.6min，吹氧进行到1.5分钟同时也是倒脱磷渣前2.1min加入本实施例的高密度球团1.5吨，球团进入转炉渣后停留在渣层底部持续释放CO气泡推动脱磷渣发泡，吹氧满足3.6分钟后停吹，过程吹氧量3045Nm³，此时熔池温度1380℃，渣量21.5吨，泡沫化效果好且流动性好，且所加球团未熔化部分下沉在脱磷渣底部，可顺利倒渣15吨，所倒脱磷渣碱度即其CaO与SiO₂的比例为1.6，含P₂O₅为2.8％，体现铁收得率的脱磷渣T.Fe含量为7％，钢液磷含量0.045％，顺利完成脱磷且顺利倒渣。

实施例3

转炉脱磷用高密度球团，应用实施在300吨转炉上进行。高密度球团主要原料的质量百分比分别为：氧化铁粉(Fe₂O₃)75％、废钢屑15％、焦碳粉7％、粘结剂3％，粘结剂用造纸废液干粉。此球为椭圆球状，最大直径4cm，最小直径3cm，密度为4500kg/m³。采用冷压造球法制备球团，具体为将上述原料与其重量约10％的水混合调匀，然后用专门粉状压球机冷压成球，最后在立式烘干机中烘干，则制备了本实施例的高密度球团。

具体在300吨转炉实施过程如下：300吨转炉用双渣法脱磷冶炼低磷钢，前一炉冶炼结束后留渣17吨，本炉钢冶炼废钢加入量38吨，铁水加入量280吨，铁水初始磷含量0.12％，初始硅含量0.4％，铁水初始温度1300℃。对留渣经过稠化后开始吹氧并造渣脱磷，吹氧开始后加入4.4吨石灰和2吨白云石造脱磷渣，从吹氧开始到停吹氧并倒脱磷渣的脱磷时间控制为5min，吹氧进行到2.5min同时也是倒脱磷渣前2.5min加入本实施例的高密度球团2.5吨，球团进入脱磷渣后停留在渣层底部持续释放CO气泡推动脱磷渣发泡，吹氧满足5分钟后停吹，过程吹氧量4055Nm³，此时熔池温度1410℃，渣量22.7吨，泡沫化效果好且流动性好，且所加球团未熔化部分下沉在脱磷渣底部，可顺利倒渣16吨，所倒脱磷渣碱度即其CaO与SiO₂的比例为1.9，含P₂O₅为3.6％，体现铁收得率的脱磷渣T.Fe含量为8.2％，钢液磷含量为0.046％，顺利完成脱磷且顺利倒渣。

实施例4

转炉脱磷用高密度球团，应用实施在300吨转炉上进行。高密度球团主要原料的质量百分比分别为：氧化铁粉(Fe₂O₃)72％、废钢屑15％、焦碳粉7％、石灰石粉3％、粘结剂3％，粘结剂用水泥熟料。此球为椭圆球状，最大直径7cm，最小直径4cm，密度为4500kg/m³。采用冷压造球法制备球团，具体为将上述原料与其重量约10％的水混合调匀，然后用专门粉状压球机冷压成球，最后在立式烘干机中烘干，则制备了高密度球团。

具体在300吨转炉实施过程如下：300吨转炉用双渣法脱磷冶炼低磷钢，前一炉冶炼结束后留渣20吨，本炉钢冶炼废钢加入量37吨，铁水加入量287吨，铁水初始磷含量0.11％，初始硅含量0.35％，铁水初始温度1300℃。对留渣经过稠化后开始吹氧并造渣脱磷，吹氧开始后加入4.0吨石灰和1.8吨白云石造脱磷渣，从吹氧开始到停吹氧并倒脱磷渣的脱磷时间控制为5.5min，吹氧进行到3.0min同时也是倒脱磷渣前2.5min加入本实施例的高密度球团2.0吨，球团进入脱磷渣后停留在渣层底部持续释放CO气泡推动脱磷渣发泡，吹氧满足5.5分钟后停吹，过程吹氧量4575Nm³，此时熔池温度1450℃，渣量23.7吨，泡沫化效果好且流动性好，且所加球团未熔化部分下沉在脱磷渣底部，可顺利倒渣17吨，所倒脱磷渣碱度即其CaO与SiO₂的比例为2.0，含P₂O₅为3.4％，体现铁收得率的脱磷渣T.Fe含量为8.8％，钢液磷含量为0.038％，顺利完成脱磷且顺利倒渣。

实施例5

转炉脱磷用高密度球团，应用实施在300吨转炉上进行。高密度球团主要原料的质量百分比分别为：氧化铁粉(Fe₂O₃)68％、废钢屑15％、焦碳粉9％、白云石粉4％、粘结剂4％，粘结剂用水泥熟料。此球为椭圆球状，最大直径6cm，最小直径4cm，密度为4400kg/m³。采用冷压造球法制备球团，具体为将包括粘结剂原料与其重量约10％的水混合调匀，然后用专门粉状压球机冷压成球，最后在立式烘干机中烘干，则制备了高密度球团。

具体在300吨转炉实施过程如下：300吨转炉用双渣法脱磷冶炼低磷钢，前一炉冶炼结束后留渣15吨，本炉钢冶炼废钢加入量36吨，铁水加入量288吨，铁水初始磷含量0.10％，初始硅含量0.38％，铁水初始温度1300℃。对留渣经过稠化后开始吹氧并造渣脱磷，吹氧开始后加入4.2吨石灰和1.9吨白云石造脱磷渣，从吹氧开始到停吹氧并倒脱磷渣的脱磷时间控制为4.5min，吹氧进行到2.0分钟同时也是倒脱磷渣前2.5min加入本实施例的高密度球团1.6吨，球团进入脱磷渣后停留在渣层底部持续释放CO气泡推动脱磷渣发泡，吹氧满足4.5分钟后停吹，过程吹氧量3823Nm³，此时熔池温度1380℃，渣量18.9吨，泡沫化效果好且流动性好，且所加球团未熔化部分下沉在脱磷渣底部，可顺利倒渣13.5吨，所倒脱磷渣碱度即其CaO与SiO₂的比例为1.78，含P₂O₅为3.2％，体现铁收得率的脱磷渣T.Fe含量为9.1％，钢液磷含量为0.045％，顺利完成脱磷且顺利倒渣。

Claims (8)

1.一种转炉脱磷用高密度球团，其主要原料的质量百分比为：氧化铁粉55～75％、废钢屑15～35％、焦碳粉5～10％、粘结剂2～5％；所述高密度球团的密度为3500～4500kg/m³。

2.根据权利要求1所述的转炉脱磷用高密度球团，其特征在于，所述高密度球团还包括：石灰石粉或白云石粉，其在高密度球团中所占质量百分比均≤4％。

3.根据权利要求1所述的转炉脱磷用高密度球团，其特征在于，所述粘结剂为糖浆干料、造纸废液干粉或水泥熟料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的转炉脱磷用高密度球团，其特征在于，所述高密度球团呈球状、椭圆球状或扁球状，最大直径为4～8cm，最小直径为3～4cm。

5.一种转炉脱磷用高密度球团的使用方法，在转炉双渣法脱磷过程中，在初吹氧1min后至倒脱磷渣前1～3min加入高密度球团，加入量为3～10kg/t钢；其中，所述高密度球团的主要组分质量百分含量为：氧化铁粉55～75％、废钢屑15～35％、焦碳粉5～10％、粘结剂2～5％；所述高密度球团的密度为3500～4500kg/m³。

6.根据权利要求5所述的转炉脱磷用高密度球团的使用方法，其特征在于，所述高密度球团还包括石灰石粉或白云石粉，其在所述高密度球团中所占质量百分比均≤4％。

7.根据权利要求5所述的转炉脱磷用高密度球团的使用方法，其特征在于，所述粘结剂为糖浆干料、造纸废液干粉或水泥熟料。

8.根据权利要求5-7任一项所述的转炉脱磷用高密度球团的使用方法，其特征在于，所述高密度球团呈球状、椭圆球状或扁球状，最大直径为4～8cm，最小直径为3～4cm。