CN106755732A - 一种脱除铁水中硅的方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱除铁水中硅的方法,本发明公开了一种KR法铁水预脱硅的方法,包括在机械搅拌的同时,向铁水罐内的铁水中加入脱硅剂脱除铁水内的硅,所述铁水内硅含量为0.7‑1.2wt%。本发明稳定了入炉铁水的硅含量,降低了转炉渣料和钢铁料消耗,同时达到了减少转炉喷溅和低成本炼钢的目的。
Description
技术领域
本发明属于冶金生产铁水的预处理领域,具体涉及一种使用KR法铁水预脱硅的方法。
背景技术
长久以来,炼钢行业一直将铁水中的硅视为转炉炼钢的主要热源之一,但通过相关反应热效应计算可知,铁水中的硅并不是转炉炼钢的最主要热源。尽管硅元素氧化反应能放出大量的热,但同时为了调整炉渣碱度又必须加入一定量的石灰。石灰升温和熔化需吸收大量的热,这占用了大部分铁水硅氧化生成的热量,并且铁水硅在炉内反应剧烈,供氧5分钟内铁水硅基本氧化完毕,瞬间产生的热量不利于稳定化渣,极易影响转炉操作。
另外,为确保炉渣碱度,铁水中硅含量较高时,需要额外增加石灰和白云石等渣料消耗,增加的渣量势必增加金属料的损失。同时降低铁水硅含量对于降低氧气消耗、稳定转炉操作,减少冶炼过程喷溅等也均有一定的效益。因此,低硅冶炼是转炉炼钢发展的必然趋势。
铁水含硅量是决定炼钢渣量的限制性因素,铁水预处理脱硅成为实现少渣炼钢的前提。国内外一些钢厂采用了高炉前铁水沟上置法等工艺脱硅,虽然能达到一定的脱硅效果,但起泡问题严重,脱硅有效氧利用率较低。
迄今为止,尚未有KR法铁水有效预脱硅的报道,冶金生产炼钢技术领域也没有KR法铁水预脱硅处理的方法。而传统的方法存在脱硅剂消耗较高和温降较大的问题,在本领域,即使降低10%左右的脱硅剂消耗或者降低1-2摄氏度的温降,对于安全生产和成本降低均有着重要的意义。
KR工序烧结矿粉脱硅的效果一般,主要的原因在于脱硅效率同安全生产这一对矛盾。
2[Si]+2FeOs=(SiO2)+2[Fe] (1)
(SiO2)+2[C]=[Si]+2CO (2)
如上式(1)、(2),铁水预处理脱硅操作主要是加入铁的氧化物作为固态氧化剂,但由于脱硅过程中铁水中的[Si]、[C]出现的选择性氧化能够生成CO起泡,推动炉渣溢出罐口。因此,若脱硅剂或操作模式选择不当,熔渣会出现严重的发泡现象,影响脱硅处理的正常进行,给操作及设备等带来危害,并影响铁水包的装入量。
若想提高脱硅效率,势必提高固态氧化剂的氧含量,这会增加铁水中[Si]、[C]反应的强度,增加气体产生量,加剧炉渣溢渣,严重时甚至会发生爆喷,引发安全事故,因此固态氧化剂的氧含量并不是越大越好。但若全氧含量低时,影响脱硅效率,造成脱硅剂加入量大,既增加了脱硅渣量,也不利于提高金属料收得率,同时也造成铁水温降过大。因此,我们需要寻找一种氧含量合适的脱硅剂。
根据熔渣发泡理论,认为熔渣的发泡性能主要受熔渣自身主要物理性质的决定,影响熔渣发泡指数的因素有熔渣的黏度μ,表面张力σ,密度ρ,重力加速度g等,计算式为:
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种脱除铁水中硅的方法,该方法可以实现有效的脱除硅,并减少脱硅时的炉渣起泡和喷溅等不安全因素。
本发明的另外一个目的在于提供一种新的脱硅剂,使用该脱硅剂可以提高脱硅剂质量,稳定铁水脱硅率。
本发明提供的脱除铁水中硅的方法包括:
在机械搅拌的同时,向铁水罐内的铁水中加入脱硅剂脱除铁水内的硅,所述铁水内硅含量为0.7-1.2wt%,脱硅炉渣碱度为0.5-0.8。
作为上述技术方案的一个优选,所述脱硅剂组成为包括FeO、CaO和CaF2的混合物。
作为上述技术方案的一个优选,所述新型脱硅剂中混合料:氧化铁皮=1:5~1:4,其中混合料为CaO:CaF2=9:1。
作为上述技术方案的一个优选,所述新型脱硅剂中氧化铁皮选自轧钢氧化铁皮。
作为上述技术方案的进一步优选,所述轧钢氧化铁皮TFe不小于56%,T.O为25-35%。
作为上述技术方案的一个优选,脱硅前期1-1.5分钟采用70-90转/min,脱硅过程采用100-120转/min,最后1分钟采用60-80转/min。
作为上述技术方案的一个优选,脱硅时搅拌头深度为不高于铁水高度1/2。
作为上述技术方案的一个优选,脱硅搅拌时间按T=(1+脱硅量*1000)计算,且T不少于3min。此处的脱硅量为本领域技术人员公知的百分比含量。
作为上述技术方案的一个优选,脱硅剂的下料速度控制在1.5±0.15kg/t.min,且最后1分钟不加料。
本发明通过调整入炉铁水硅含量,降低了转炉渣料消耗,同时达到了减少转炉喷溅的目的。
本发明通过优化脱硅效率的炉渣碱度、下料速度等参数,并使用新型脱硅剂,提高了脱硅剂质量,稳定了铁水脱硅率,避免脱硅反应时炉渣起泡等现象。
根据熔渣发泡理论,认为熔渣的发泡性能主要受熔渣自身主要物理性质的决定,影响熔渣发泡指数的因素有熔渣的黏度μ,表面张力σ,密度ρ,重力加速度g等,计算式为:
式中k为发泡常数,随着熔渣成分的变化而不同。显然,在铁水脱硅处理过程中,适量加入一些物质改变炉渣性质,可以起到抑制炉渣发泡的作用。
本发明的铁水脱硅剂能够降低熔渣黏度,增加熔渣表面张力的物质,以减少熔渣的发泡性能。本发明的脱硅剂主要由氧化剂和造渣剂组成,常用的氧化剂包括烧结矿、氧化铁皮、铁精粉、转炉灰等。由于硅与氧的结合能力远远强于磷与氧的结合能力,所以铁水加入脱硅剂后硅比磷优先氧化,而且形成的SiO2会大大降低渣的碱度。发明人为了改善熔渣的流动性和抑制泡沫渣,加入少量助熔剂CaF2,即新型脱硅剂组成为FeO-CaO-CaF2。参考烧结矿粉脱硅试验情况,采用氧化铁皮脱硅工艺时,配加适当的混合料(CaO颗粒+CaF2颗粒),并建议使用混合料:氧化铁皮=1:5~1:4作为脱硅剂,其中混合料为CaO:CaF2=9:1。
本发明具有如下的优点:
1、本发明采用氧化铁皮作为脱硅剂,铁水脱硅反应后可回收一部分金属料。
2、本发明降低了铁水硅含量,实现少渣冶炼,减少石灰等渣料生产造成的资源浪费。
3、本发明提高了供给转炉铁水成分的稳定性,减少由于成分不稳定或铁水硅偏高,造成的前期喷溅,降低了钢铁料消耗。
具体实施方式
下面结合实施例、对比例对本发明做进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
1)3-22990炉次铁水进站,取样化验铁水成分,分析结果Si:0.81%,测量铁水温度1365℃,铁水重量为130t。
2)将铁水罐运到脱硫位开始脱硅操作:桨速80转/min运行1分钟,2-8分钟桨速110转/min,第9分钟采用70转/min;搅拌头深度1700mm;下料速度前8分钟为195kg/min,第9钟未加料,脱硅剂为复合脱硅剂。
脱硅剂按照前述的比例制备,具体可使用混合料:氧化铁皮=1:5~1:4作为脱硅剂,其中混合料中CaO:CaF2=9:1,关于氧化铁皮的成分参见下表。
轧钢铁皮成分 | TFe | T.O | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | TiO2 | P | S | 粒度 |
指标,~% | 58 | 30.8 | 1.07 | 0.91 | 0.12 | 0.22 | 0.019 | 0.025 | 0.025 | ≤3mm |
3)脱硅完毕,铁水测温温度1320℃,取样化验铁水成分,铁水硅含量为0.50%。
对比例1
1)3-21889炉次铁水进站,取样化验铁水成分,分析结果Si:0.80%,测量铁水温度1371℃,铁水重量为131t。
2)将铁水罐到位脱硫位开始脱硅操作:桨速110转/min;搅拌头深度1600mm;全程加料,下料速度为200kg/min,脱硅剂为氧化铁皮。
3)脱硅完毕,铁水测温温度1319℃,取样化验铁水成分,铁水硅含量为0.51%。
对比例2
1)3-25889炉次铁水进站,取样化验铁水成分,分析结果Si:0.79%,测量铁水温度1380℃,铁水重量为130t。
2)将铁水罐到位脱硫位开始脱硅操作:桨速110转/min;搅拌头深度1600mm;全程加料,下料速度为200kg/min,脱硅剂为烧结矿粉。
3)脱硅完毕,铁水测温温度1322℃,取样化验铁水成分,铁水硅含量为0.55%。
对比例3
1)3-26109炉次铁水进站,取样化验铁水成分,分析结果Si:0.81%,测量铁水温度1376℃,铁水重量为130t。
2)将铁水罐到位脱硫位开始脱硅操作:桨速110转/min;搅拌头深度1600mm;全程加料,下料速度为200kg/min,脱硅剂为自产氧化铁皮(来源于铸机)。
3)脱硅完毕,铁水测温温度1315℃,取样化验铁水成分,铁水硅含量为0.60%。
表1实施例1与对比1比较
请参见表1,脱硅前和脱硅后的硅含量均为wt%,脱硅前温度和脱硅后温度均为摄氏度,脱硅剂消耗单位为kg/t,脱硅时间单位为min。从表1可以看出,与对比例1相比,实施例1相对对比例1脱硅操作过程温降小,脱硅剂消耗低,脱硅效率高,这表明本申请具备相当好的应用价值。
请参见表2,本发明还提供了如下的实施例以供参考。
表2本发明的其他实施例
脱硅前 | 脱前温度 | 脱硅时间 | 脱硅剂消耗 | 脱硅后 | 脱后温度 | |
2 | 0.81 | 1365 | 4 | 4.5 | 0.49 | 1320 |
3 | 0.72 | 1345 | 5 | 4.7 | 0.40 | 1315 |
Claims (7)
1.一种脱除铁水中硅的方法,包括:
在机械搅拌的同时,向铁水罐内的铁水中加入脱硅剂脱除铁水内的硅,所述铁水内硅含量为0.7-1.2wt%,脱硅炉渣碱度为0.5-0.8。
2.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法,其特征在于,所述脱硅剂组成为包括FeO、CaO和CaF2的混合物。
3.根据权利要求2所述的脱除铁水中硅的方法,其特征在于,所述新型脱硅剂中混合料:氧化铁皮=1:5~1:4,其中混合料为CaO:CaF2=9:1,氧化铁皮为轧钢氧化铁皮。
4.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法,其特征在于,脱硅前期1-1.5分钟采用70-90转/min,脱硅过程采用100-120转/min,最后1分钟采用60-80转/min。
5.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法,其特征在于,脱硅时搅拌头深度为不高于铁水高度1/2。
6.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法,其特征在于,脱硅搅拌时间按T=(1+脱硅量*1000)计算,且T不少于3min。
7.根据权利要求1所述的脱除铁水中硅的方法,其特征在于,下料速度控制在1.5±0.15kg/t.min,且最后1分钟不加料。
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