CN106623880A - 清除钢包粘渣的化渣剂及清除方法 - Google Patents

清除钢包粘渣的化渣剂及清除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能有效清除钢包粘渣的化渣剂及利用所述化渣剂清除钢包粘渣的方法。该化渣剂的各组分按重量百分比计为：SiO2：24～36％、CaO：32～44％、Al2O3≤4.0、MgO≤3.0、F：3～9％、Na2O：6～12％，其余为不可避免的杂质成分，其中重量比CaO/SiO2为0.8～1.8。其清除方法包括以下步骤：1)将化渣剂加水和粘结剂，搅拌均匀成泥状；2)将化渣剂喷涂在钢包内壁的粘渣处；3)对钢包进行烘烤；4)待钢水进入钢包时，钢水熔化粘渣与化渣剂的反应产物，即可清除钢包中的粘渣。本发明的化渣剂采用化渣剂组分与粘渣反应后降低粘渣物质的熔点，再利用出钢钢水的高温，使熔点降低后的粘渣熔化而清除，这样的工艺操作方便，效果显著，成本低。

Description

清除钢包粘渣的化渣剂及清除方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体说，属于一种清除钢包粘渣的化渣剂及清除方法。
背景技术
钢包使用过程中，随着温度下降，钢包中高熔点物质析晶，沉积在钢包壁上，造成钢包粘渣。特别是使用到中后期，粘渣会导致钢包有效容积减少，空钢包重量大幅度增加，严重影响钢产量，给行车的安全带来隐患。据文献报道，在我国的钢铁冶炼企业如：宝钢集团有限公司、鞍钢集团有限公司、武汉钢铁(集团)公司等在生产过程中都存在粘渣现象。其中，宝钢集团有限公司出现300t空钢包超重的比例达30％以上的情形；武汉钢铁(集团)公司的空钢包标准是40t，80次后常达到47～49t。
钢包粘渣的以Al2O3、CaO、MgO、SiO2、MnO、FeOn、Fe等成分为主，其主要晶相为尖晶石(Mg Al2O4)，黄长石(Ca2Al2SiO7)，双铝酸钙(CaO·2Al2O3)和六铝酸钙(CaO·6Al2O3)等高熔点物质，难以在钢水温度下熔化。一般在钢包小修时，用机械方法将粘渣从钢包内壁上清除，但是，该方法的操作劳动强度大，操作环境恶劣，清理效果不明显，还可能损坏钢包耐火材料。又因为粘渣内存在残留钢组成的金属网以及高熔点的铝酸盐，物理强度非常高，越到包龄后期清理难度越大。因而需要有效果良好的化渣剂来对粘渣进行有效清除。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种能有效清除钢包粘渣的化渣剂及利用所述化渣剂清除钢包粘渣的方法。该化渣剂化渣效果显著、操作方便且成本低廉。
为实现上述目的，本发明的清除钢包粘渣的化渣剂的各组分按重量百分比计为：SiO2：24～36％、CaO：32～44％、Al2O3≤4.0、MgO≤3.0、F：3～9％、Na2O：6～12％，其余为不可避免的杂质成分，其中重量比CaO/SiO2为0.8～1.8。
优选地，所述清除钢包粘渣的化渣剂的各组分按重量百分比计为：SiO2：28～32％、CaO：36～40％、Al2O3≤3.4、MgO≤2.5、F：4.5～7.5％、Na2O：8～10％，其余为不可避免的杂质成分，其中重量比CaO/SiO2为1.0～1.4。
进一步地，所述化渣剂的半球点为900～1080℃，优选为1000～1050℃。
更进一步地，所述化渣剂的粘度(1300℃)为0.10～0.35Pa.s。
本发明的清除钢包粘渣的化渣剂的组分和含量选择的主要原理分析如下：
对化渣剂碱度R(CaO/SiO2)的设计：因为钢包粘渣的主要成分是Al2O3、CaO、MgO、SiO2，其中Al2O3含量最高，因此钢包粘渣是偏酸性的渣。相应的，化渣剂就要偏碱性。而且如碱度控制太低则反应性差，如碱度太高，温度降低时易析出枪晶石、黄长石、萤石等晶体而凝固，反应性也变差；所以本发明控制了化渣剂主要组分为SiO2、CaO、F、Na2O，特别是严格控制其中SiO2、CaO含量，并控制了化渣剂的碱度R(CaO/SiO2)为0.8～1.8，优选为1.0～1.4范围，即能起到良好化渣效果。同时，化渣剂中存在的大量Al2O3和MgO容易形成难溶和难熔的镁铝尖晶石，所以化渣剂中这两种成份尽量低，而化渣剂原料中这两种成分几乎不可避免，否则成本上升会过高，因此限定Al2O3≤4.0、MgO≤3.0。
对化渣剂熔化温度的设计，因连铸后钢包内壁的温度约800～1100℃，烘烤时钢包内壁的温度控制在1000～1100℃。化渣剂喷涂在内壁，烘烤时不能产生熔体流动，否则化渣剂会集中在烘烤时钢包最低处(立式烘烤时集中在底部，卧式烘烤时集中在靠近地面一侧)，这样，粘渣多的地方可能化渣剂流失了，而粘渣少的地方，化渣剂集中就会浸蚀耐火材料。所以本发明较好的技术方案是控制所得化渣剂的半球点在900～1080℃，优选为1000～1050℃。
对化渣剂的粘度的设计：化渣剂应易于向粘渣内部扩散从而加快化渣剂与粘渣的反应速度。但如粘度过低，则可能渗透到钢包耐火材料，降低耐火材料寿命；如粘度过高，则向粘渣内部扩散速度慢，降低了化渣剂与粘渣的反应速度。所以本发明优选的技术方案之一是控制了化渣剂的粘度(1300℃)在0.05～0.30pa.s，能使化渣剂有适当的扩散速度。
所以，本发明的化渣剂通过使用物理化学的方法，采用化渣剂组分与粘渣反应后降低粘渣物质的熔点，再利用出钢钢水的高温，使熔点降低后的粘渣熔化而清除，这样的工艺操作方便，效果显著，成本低。
本发明还公开了一种利用所述化渣剂清除钢包粘渣的方法，包括以下步骤：
1)将化渣剂加水和粘结剂，搅拌均匀成泥状；
2)将化渣剂喷涂在钢包内壁的粘渣处；
3)对喷涂化渣剂后的钢包进行烘烤，烘烤温度为1000～1100℃，保温0.5～2.0h。此步的保温烘烤，有利于化渣剂与粘渣发生充分的造渣反应，降低粘渣的熔化温度。
4)待钢水进入钢包时，钢水熔化粘渣与化渣剂的反应产物，即可清除钢包中的粘渣，其中，钢水温度为1600～1750℃。
优选地，步骤1)中，所述的粘结剂为有机粘结剂和/或无机粘结剂，所述有机粘结剂为CMC或糊精中的一种或两种，所述无机粘结剂为水玻璃、粘土、膨润土、硅藻土中的一种或多种；
进一步地，步骤1)中，所述有机粘结剂用量为化渣剂总重量的2～8％，所述无机粘结剂用量为化渣剂总重量的10～22％。
进一步地，步骤2)中，所述喷涂时，粘渣厚处多涂，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂。
进一步地，步骤3)中，烘烤前，先将钢包自然放置24～48h再开始烘烤，烘烤时开始时缓慢升温，待化渣剂中水分释放完全后，再快速升温至所设计的烘烤温度。
本发明的利用化渣剂清除钢包粘渣的方法，是在钢包正常使用时，将化渣剂喷涂在钢包内壁的粘渣处，冷钢包可采用人工涂抹，热钢包可采用机械喷涂。再升温烘烤使粘渣与化渣剂反应，生成低熔点物质。当钢水进入钢包到达粘渣部位时，温度急剧升高至钢水的1600～1750℃温度，熔点降低的粘渣就会熔化，随钢水液位上浮，从而达到化渣的目的。
利用本发明所述清除钢包粘渣的化渣剂清除钢包粘渣时，预先要添加一定量的粘结剂。所添加的粘结剂可以是有机粘结剂或无机粘结剂，有机粘结剂包括CMC粘结剂、糊精等，有机粘结剂用量为化渣剂重量的2～8％，无机粘结剂包括水玻璃、粘土、膨润土、硅藻土等，无机粘结剂用量为化渣剂重量的10～22％。使用时先将化渣剂与粘结剂用水调泥浆状，水的用量与化渣剂的种类、粘结剂的种类有关，也与施工方式有关，可由施工人员根据现场和经验进行添加调制。
本发明通过对化渣剂特定组分的选择及其含量的配比，使其与钢包粘渣的物理化学反应性良好，使用时使粘渣与化渣剂充分反应生成熔点低的物质，钢水进入后熔点降低的粘渣就会熔化，随钢水液位上浮，从而达到化渣、清除粘渣的目的。利用本发明专利的化渣剂能有效提高钢包使用寿命，可从目前70～80炉提高至200～300炉，并能有效保持钢包容积，使出钢完全，提高产量，节约能源，又有利于减轻钢包重量，消除天车行车安全隐患。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的清除钢包粘渣的化渣剂及其使用方法做进一步详细描述。
实施例1
一种清除钢包粘渣的预熔型化渣剂，其组分按重量百分比计为：SiO2：28.03％、CaO：41.18％、Al2O3：2.50％、MgO：1.74％、F：6.28％、Na2O：9.68％，其它为不可避免的杂质成分，其中R为1.47，半球点为1074℃，粘度为0.19pa.s。
使用该化渣剂对钢包粘渣，选择一个使用中的钢包进行化渣除渣处理，按照以下步骤使用：
1)选择80kg化渣剂，和8.0kg硅藻土，充分混匀后再加入适量水，调成泥状；
2)将化渣剂人工涂抹在钢包内壁粘渣上，粘渣厚处多涂，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂；
3)对喷涂化渣剂后的钢包自然放置36h后进行慢慢烘烤4h，再快速升温至1080℃进行保温烘烤，保温2.0h，化渣剂与粘渣发生充分的造渣反应，降低粘渣的熔化温度；
4)出钢时，将1680℃的钢水进入钢包，粘渣与化渣剂的反应产物被钢水熔化而随钢水上浮，生产后冷却观察钢包，发现涂抹化渣剂处粘渣比周围明显凹陷，测量凹陷约35mm，钢包减重33.2％。
实施例2
一种清除钢包粘渣的化渣剂，其组分按重量百分比计为：SiO2：35.08％、CaO：36.22％、Al2O3：3.71％、MgO：1.23％、F：5.20％、Na2O：11.56％，其它为不可避免的杂质成分，其中R(CaO/SiO2)为1.03，半球点为1012℃，粘度为0.08pa.s。
利用该化渣剂清除钢包粘渣时，选择一个使用中的钢包进行化渣除渣处理，按照以下步骤使用：
1)选择300kg化渣剂、9kg的CMC，充分混匀后再加入适量水，调成泥状；
2)将化渣剂人工喷涂在钢包内壁的粘渣处，喷涂时，粘渣厚处多涂，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂；
3)对喷涂化渣剂后的钢包自然放置48h后进行慢慢升温烘烤，烘烤温度升为1050℃，保温2.0h，化渣剂与粘渣发生充分的造渣反应，降低粘渣的熔化温度；
4)出钢时，待1720℃的钢水进入钢包，粘渣与化渣剂的反应产物被钢水熔化而随钢水上浮，清除钢包中的粘渣。生产后冷却观察钢包，发现涂抹化渣剂处粘渣比周围明显凹陷，测量凹陷约33mm，钢包减重比例达28％。
实施例3
一种清除钢包粘渣的预熔混合型化渣剂，其组分按重量百分比计为：SiO2：29.26％、CaO：39.43％、Na2O：10.83％、F：7.05％、MgO：1.64％、Al2O3：3.48％，其它为不可避免的杂质，成分R为1.47，半球点为1052℃，粘度为0.17pa.s。
利用该化渣剂清除钢包粘渣时，选择一个钢包进行化渣除渣处理，按照以下步骤使用：
1)选择300kg化渣剂，和30kg的水玻璃，充分混匀后再加入适量水，调成泥状；
2)将化渣剂人工涂抹在钢包内壁粘渣上，粘渣厚处多涂但涂抹厚度不超过10mm，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂；
3)对喷涂化渣剂后的钢包自然放置24h后火焰慢慢烘烤1.5h，再快速升温至1050℃，保温烘烤1.5h，化渣剂与粘渣发生充分的造渣反应，降低粘渣的熔化温度；
4)出钢时，将1700℃的钢水进入钢包，粘渣与化渣剂的反应产物被钢水熔化而随钢水上浮。生产后冷却观察钢包，发现涂抹化渣剂处粘渣比周围明显凹陷，测量凹陷约26mm，钢包减重30.1％。
实施例4
使用实施例3的化渣剂，选择一个包龄80次的钢包使用后称重，按照以下步骤使用：
1)选择化渣剂400kg、24kg的CMC和50kg黏土，充分混匀后再加入适量水，调成泥状；
2)将化渣剂机械喷涂在刚完成一个生产周期的钢包内壁粘渣上，粘渣厚处多涂，涂抹厚度不超过10mm，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂；
3)对喷涂化渣剂后的钢包升温到1040℃，保温100min，化渣剂与粘渣发生充分的造渣反应，降低粘渣的熔化温度；
4)出钢时，将1680℃的钢水进入钢包，钢水熔化粘渣与化渣剂的反应产物熔化而上浮。生产后冷却观察钢包，发现涂抹化渣剂处粘渣比周围明显凹陷，测量凹陷约30mm，钢包比使用化渣剂前减轻29.3％。
实施例5
一种清除钢包粘渣的预熔混合型化渣剂，其组分按重量百分比计为：SiO2：33.12％、CaO：40.3％、Na2O：8.3％、F：7.33％、MgO：1.40％、Al2O3：4.00％，其它为不可避免的杂质，成分R为1.22，半球点为1033℃，粘度为0.28pa.s。
利用该化渣剂，选择一个钢包进行化渣除渣处理，按照以下步骤使用：
1)选择300kg化渣剂、10kg的糊精和10kg水玻璃，充分混匀后再加入适量水，调成泥状；
2)将化渣剂人工涂抹在钢包内壁粘渣上，粘渣厚处多涂但涂抹厚度不超过10mm，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂；
3)对喷涂化渣剂后的钢包自然放置一天后火焰慢慢烘烤4h，再快速升温至1010℃，保温1.2h，化渣剂与粘渣发生充分的造渣反应，降低粘渣的熔化温度。
4)待1670℃的钢水进入钢包，钢水熔化粘渣与化渣剂的反应产物熔化而上浮。一个生产周期后冷却观察钢包，发现涂抹化渣剂处粘渣比周围明显凹陷，测量凹陷约30mm，钢包减重31.3％。
同时，对上述实施例经处理后的钢包使用寿命，也得到大幅提升，均从处理前的70～80炉提高至200～300炉，并能有效保持钢包容积，使出钢完全，又有利于减轻钢包重量，消除天车行车安全隐患。

Claims (10)

1.一种清除钢包粘渣的化渣剂，其特征在于：该化渣剂各组分按重量百分比计为：SiO2：24～36％、CaO：32～44％、Al2O3≤4.0、MgO≤3.0、F：3～9％、Na2O：6～12％，其余为不可避免的杂质成分，其中重量比CaO/SiO2为0.8～1.8。
2.根据权利要求1所述的清除钢包粘渣的化渣剂，其特征在于：该化渣剂各组分按重量百分比计为：SiO2：28～32％、CaO：36～40％、Al2O3≤3.4、MgO≤2.5、F：4.5～7.5％、Na2O：8～10％，其余为不可避免的杂质成分，其中重量比CaO/SiO2为1.0～1.4。
3.根据权利要求1或2所述的清除钢包粘渣的化渣剂，其特征在于：所述化渣剂的半球点为900～1080℃。
4.根据权利要求1或2所述的清除钢包粘渣的化渣剂，其特征在于：所述化渣剂的半球点为1000～1050℃。
5.根据权利要求1或2所述的清除钢包粘渣的化渣剂，其特征在于：所述化渣剂的粘度为0.10～0.35Pa.s。
6.一种利用权利要求1所述化渣剂清除钢包粘渣的方法，包括以下步骤：
1)将所述化渣剂加水和粘结剂，搅拌均匀成泥状；
2)将所述化渣剂喷涂在钢包内壁的粘渣处；
3)对喷涂化渣剂后的钢包进行烘烤，烘烤温度为1000～1100℃，保温0.5～2.0h；
4)待钢水进入钢包时，钢水熔化粘渣与化渣剂的反应产物，即可清除钢包中的粘渣，其中，钢水温度为1600～1750℃。
7.根据权利要求6所述清除钢包粘渣的方法，其特征在于：步骤1)中，所述粘结剂为有机粘结剂和/或无机粘结剂，所述有机粘结剂为CMC或糊精中的一种或两种，所述无机粘结剂为水玻璃、粘土、膨润土、硅藻土中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述清除钢包粘渣的方法，其特征在于：步骤1)中，所述有机粘结剂用量为所述化渣剂重量的2～8％，所述无机粘结剂用量为所述化渣剂重量的10～22％。
9.根据权利要求6所述清除钢包粘渣的方法，其特征在于：步骤2)中，所述喷涂时，粘渣厚处多涂，粘渣薄处少涂或不涂，没有粘渣处禁止涂化渣剂。
10.根据权利要求6所述清除钢包粘渣的方法，其特征在于：步骤3)中，烘烤前，先将钢包自然放置24～48h再开始烘烤。
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