CN107354263A - 转炉发热剂及其添加工艺 - Google Patents

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CN107354263A CN201710599578.7A CN201710599578A CN107354263A CN 107354263 A CN107354263 A CN 107354263A CN 201710599578 A CN201710599578 A CN 201710599578A CN 107354263 A CN107354263 A CN 107354263A
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程淅豪
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本发明公开了一种转炉发热剂及其添加工艺，所述发热剂由以下质量分数的原料组成：C 20‑35％，Si 15‑40％，CaO 5‑20％，Fe2O3 5‑15％，Mn 2‑8％，K2O/Na2O 1‑3％，MgO 2‑10％，Al2O3 1‑2％，S≤0.5％，P≤0.5％，H2O≤3％，余量为杂质。本发明提供的发热剂采取科学的配方，能够有效供给炼钢所需能量，配方中严格控制产品所含化学元素的种类及其含量，即保证了能量的供给，又避免杂质的引进。与其他外加辅料共用，能很好的释放大量的化学热，打破对铁水或者废钢中化学元素的依赖，达到提高废钢用量，缩短冶炼时间，加大废钢用量，节能降耗提高经济效益的目的。

Description

转炉发热剂及其添加工艺
技术领域
本发明涉及铸造用辅料，尤其涉及一种转炉发热剂及其添加工艺。
背景技术
转炉炼钢使用的主原料是铁水和废钢，有时也有一部分生铁，转炉铁水和废钢的配比，即铁水比或废钢比，对转炉的操作有着很大的影响。一般各个厂家根据本厂的铁水条件，生铁和废钢的资源，以及产量需要，确定合适的铁水比。在转炉铁水比确定的情况下，当铁水成分、温度波动时，特别是入转炉的铁水[Si]低和铁水温度低时，为满足产能需求，通常在转炉内采取添加发热剂的方法，来避免吹炼终点钢水过氧化。
目前转炉发热剂有碳质发热剂、硅质发热剂、铝质发热剂等，不同的发热剂对转炉炼钢的作用是不一样，碳质发热剂不增加渣量，但由于比重轻，易被转炉风机高速气流抽走，造成发热效果差，并且在铁水[Si]低的情况下，化渣能力差。硅质发热剂的发热量较高，生成的产物为酸性氧化物，为了确保炉渣碱度，必须补加足够的碱性氧化物，造成渣量增加，热量消耗增加，削弱了硅质发热剂发热能力。铝质发热剂发热能力大，生成的产物为中性氧化铝，对转炉炉衬的影响不太大，但该发热剂价格高，增加炼钢生产成本。
公开号为CN1523121A的中国专利公开了一种炼钢用碳铁发热剂及生产工艺和使用方法。该发热剂为一种炼钢用碳铁发热剂，由含碳材料、添加剂、稳定剂、比重调节剂、粘结剂组成，其特征在于：添加剂占重量的0～10％，稳定剂占重量的0～15％，比重调节剂占重量的1～20％，粘结剂占重量的2～16％，其主要成分为含碳材料。主要用于低温及正常铁水[Si]的情况下，效果较佳，但当入炉铁水[Si]低的情况下，采用该发热剂，由于发热剂中主要是含碳材料，炉渣碱度过高，不利于转炉化渣和去磷，因此不适用于低温、低硅铁水补充热源。
用于转炉炼钢的铁水必须符合一定的成分和温度的要求(见表1)，对于转炉而言，如果入炉铁水温度或铁水[Si]含量低于标准要求的铁水，称为低热值铁水。
表1炼钢铁水标准
类别 C Mn S P Si 铁水温度
炼钢铁水 ≥4.0％ ≤0.40％ ≤0.030％ ≤0.120％ 0.25～0.50％ ≥1300℃
根据上述现状，公开号为CN 101988137 A的发明专利公开一种转炉低热值铁水用发热剂，其成分重量百分比为：碳质材料31～44％；硅质材料35～48％；铝矾土6～14％；铁粒或/和铁屑4～10％；粘结剂4～8％；发热剂堆比重：2.2～3.5吨/m3。该发明转炉低热值铁水用发热剂，针对低硅、低温铁水，具有升温效果明显，以及促进化渣的特点，可提高转炉炉渣的脱磷能力。针对低硅、低温铁水用发热剂，该发热剂的特点在于入炉铁水含硅量[Si]≤0.25％，或在铁水温度≤1300℃的前题下，转炉炉内进行热量补充，转炉终渣TFe含量可降低2.5％以上，转炉的脱磷率可提高2％以上，从而达到降低转炉钢水Free[O]，提高钢水纯净度的目的。目前该材料已在现场实施，取得了良好的效果。但是所有上述冶炼技术，依然依赖铁水中化学元素升温，废钢加入量有限，大大限制了废钢的添加，不利于废钢的应用。
发明内容
针对现有冶炼技术，依赖铁水中化学元素升温，废钢加入量有限，大大限制了废钢的添加的问题，为了增加转炉炼钢过程中废钢加入量，提高冶炼速度，同时降低电炉炼钢的冶炼时间，加快节奏，降低能耗，本发明提供了一种新的转炉发热剂。
本发明解决上述的技术问题的技术方案是，
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 20-35％，Si 15-40％，CaO 5-20％，Fe2O3 5-15％，Mn 2-8％，K2O/Na2O 1-3％，MgO 2-10％，Al2O31-2％，S≤0.5％，P≤0.5％，H2O≤3％，余量为杂质。
进一步地，所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿30-40％，石灰20-30％，改性粉煤灰10-15％，软锰矿10-15％，白云石8-15％。
进一步地，所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于20～25％硫酸、16～24％氢氧化钠溶液中，各搅拌20～22小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
本发明提供了所述转炉发热剂的制备方法，将所述材料按照所述质量分数混合，经充分搅拌混匀后，采用高压对辊压球机压成扁球状，扁球直径大小为4-66cm。扁球硬度：脚踩不碎，有一定硬度，可满足上高位料仓使用的条件。
本发明还提供了转炉发热剂的添加工艺，包括如下步骤：
一、发热剂装入：在空料篮，将发热剂加入料篮底，再吊去装废钢，之后，按正常的装料方式，随废钢加入炉内；单炉发热剂用量为400-600公斤；
二、废钢装入：对比正常装入量，额外增加1-3吨废钢，之后，根据实际生产的热量平衡情况进行适当的调整，确保连浇的温度控制；
三、铁水装入：按总装入量的需求，确定用铁量；试用炉次，全部安排从混铁炉出铁，确保铁水质量稳定，并测温取样分析；
四、渣料加入：考虑试用材料的增硅，增加石灰500-700公斤与烧结矿200-400公斤，以确保炉渣护炉效果。
为了验证本发明所得发热剂在转炉炼钢过程中发挥的作用，我们进行了如下一系列实验：
一、工艺试验
为确保本发明所得发热剂的效果，我们进行如下工艺实验：
1、废钢比实验
表1.废钢比实验相关数据
2、渣料及终点成份检测实验
表2.渣料及终点成份及含量
3、试验炉次渣样取样分析
表3试验炉次渣样取样分析结果
炉号 SiO2 CaO MgO Tfe R
11703832 16.31 44.42 6.02 12.4 2.72
结论：
从上述试验，我们可以得出如下结论：
1、试用炉次的平均废钢装入量13.37吨/炉，最高装入量14.5吨，铁水量42.29吨/炉，发热剂508kg/炉，废钢比24.46％，最高废钢比26.27％。
2、冶炼过程基本平稳，终点温度满足工艺要求，S、P成份控制无异常；终点碳基本稳定在8个碳左右，对比当前正常炉次提高2-3个碳。
3、从渣样分析结果(见表3)可以得出，碱度2.7，MgO6.2％，炉渣情况良好，渣料使用工艺基本满足要求。
4、试用炉次对比氧压正常的生产炉次，吹氧时间和氧气用量，无明显增加；若考虑到当天氧气压力偏低的影响，吹氧时间可进一步缩短，氧气用量进一步降低。
二、数据对比分析：如下表，实验炉次和对比炉次的数据对比分析：二者铁水条件相当，试验炉次比对比炉次增加了发热剂。
表4.数据对比分析表：
结果分析：实验炉次与对比炉次相比，单炉铁水装入量减少了2.55吨，单炉废钢量增加1.35吨，废钢比对比提高2.94％，考虑到铁水装入量减少对增加废钢量的影响，实际废钢量增加在2吨/炉以上；根据实践经验测算，在废钢比21％的热量平衡的基础上，减少2.5吨铁水预计对应增加的废钢量在0.7吨以上，即加入发热剂能够显著增加废钢的使用量。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的发热剂是经过大量的实验验证，采取科学的配方所获，能够有效供给炼钢所需能量，配方中严格控制产品所含化学元素的种类及其含量，既保证了能量的供给，又避免杂质的引进。在钢铁冶炼过程中，采用外加的手法，与其他外加辅料共用，能很好的释放大量的化学热，打破对铁水或者废钢中化学元素的依赖，达到提高废钢用量，缩短冶炼时间，加大废钢用量，节能降耗提高经济效益的目的。
2、本发明提供的发热剂，单炉使用500公斤，可以增加2吨以上的常温废钢装入量，是转炉很好的热量补充，对提高废钢比有明显的效果；增加废钢装入量，即相应的减少铁水用量，在当前铁水供应总体不足时，可增加产量。
3、使用本发明提供的发热剂，比使用焦碳增加热源的工艺，对转炉冶炼操作更加有利，减少用氧量，避免对供氧压力的影响，一定程度上提高效率，可替代焦碳。
4、本发明的添加工艺，在控制铁水的硅含量与温度条件均在较为理想的条件下，考虑到料篮装不下废钢及废钢预热项目未全面实施的影响，预计在铁水硅含量较低与铁水温度较低的情况下，使用发热剂补充热量，可以更大程度的发挥作用，从而进一步增加废钢量。可调整为发热剂上到高位料仓加料的优化方式，在废钢加入炉内后，再从高位料仓加入相应的发热剂，之后再组织兑铁；由转炉根据铁水的实际情况进行灵活调整，从而最大限度发挥作用。
5、从试用发热剂炉次结果可知，终点碳稳定在8个左右，对转炉炉况维护有明显好处，并能一定程度上降低钢铁消耗，降低成本。
附图说明：
图1为本发明发热剂的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 35％，Si 33％，CaO 5％，Fe2O35％，Mn 8％，K2O/Na2O 3％，MgO 6％，Al2O3 2％，S 0.49％，P 0.49％，H2O 2％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿40％，石灰20％，改性粉煤灰15％，软锰矿15％，白云石10％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于20％硫酸、16％氢氧化钠溶液中，各搅拌20小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法为，本发明提供了所述转炉发热剂的制备方法，将所述材料按照所述质量分数混合，经充分搅拌混匀后，采用高压对辊压球机压成扁球状，扁球直径大小为4cm；扁球硬度：脚踩不碎，有一定硬度，可满足上高位料仓使用的条件。
其添加工艺，包括如下步骤：
一、发热剂装入：在空料篮，将发热剂加入料篮底，再吊去装废钢，之后，按正常的装料方式，随废钢加入炉内；单炉发热剂用量为400公斤；
二、废钢装入：对比正常装入量，额外增加1吨废钢，之后，根据实际生产的热量平衡情况进行适当的调整，确保连浇的温度控制；
三、铁水装入：按总装入量的需求，确定用铁量；试用炉次，全部安排从混铁炉出铁，确保铁水质量稳定，并测温取样分析；
四、渣料加入：考虑试用材料的增硅，增加石灰500公斤与烧结矿200公斤，以确保炉渣护炉效果。
实施例2
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 27％，Si 40％，CaO:9，Fe2O310％，Mn 2％，K2O/Na2O 1％，MgO 10％，Al2O3 1％，S 0.2％，P 0.29％，H2O 0.5％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿36％，石灰24％，改性粉煤灰14％，软锰矿15％，白云石11％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于25％硫酸、24％氢氧化钠溶液中，各搅拌22小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法为，本发明提供了所述转炉发热剂的制备方法，将所述材料按照所述质量分数混合，经充分搅拌混匀后，采用高压对辊压球机压成扁球状，扁球直径大小为6cm；扁球硬度：脚踩不碎，有一定硬度，可满足上高位料仓使用的条件。
其添加工艺，包括如下步骤：
一、发热剂装入：在空料篮，将发热剂加入料篮底，再吊去装废钢，之后，按正常的装料方式，随废钢加入炉内；单炉发热剂用量为600公斤；
二、废钢装入：对比正常装入量，额外增加3吨废钢，之后，根据实际生产的热量平衡情况进行适当的调整，确保连浇的温度控制；
三、铁水装入：按总装入量的需求，确定用铁量；试用炉次，全部安排从混铁炉出铁，确保铁水质量稳定，并测温取样分析；
四、渣料加入：考虑试用材料的增硅，增加石灰700公斤与烧结矿400公斤，以确保炉渣护炉效果。
实施例3
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 31％，Si 28％，CaO:20％，Fe2O35％，Mn 5％，K2O/Na2O 2％，MgO 4％，Al2O3 0.98％，S 0.5％，P 0.5％，H2O 3％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿35％，石灰25％，改性粉煤灰13％，软锰矿13％，白云石14％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于22％硫酸、20％氢氧化钠溶液中，各搅拌21小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法为，本发明提供了所述转炉发热剂的制备方法，将所述材料按照所述质量分数混合，经充分搅拌混匀后，采用高压对辊压球机压成扁球状，扁球直径大小为5CM；扁球硬度：脚踩不碎，有一定硬度，可满足上高位料仓使用的条件。
其添加工艺，包括如下步骤：
一、发热剂装入：在空料篮，将发热剂加入料篮底，再吊去装废钢，之后，按正常的装料方式，随废钢加入炉内；单炉发热剂用量为500公斤；
二、废钢装入：对比正常装入量，额外增加2吨废钢，之后，根据实际生产的热量平衡情况进行适当的调整，确保连浇的温度控制；
三、铁水装入：按总装入量的需求，确定用铁量；试用炉次，全部安排从混铁炉出铁，确保铁水质量稳定，并测温取样分析；
四、渣料加入：考虑试用材料的增硅，增加石灰600公斤与烧结矿300公斤，以确保炉渣护炉效果。
实施例4
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 28％，Si 27％，CaO 15％，Fe2O310％，Mn 6％，K2O/Na2O 1％，MgO 10％，Al2O31％，S 0.3％，P 0.3％，H2O 1.39％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿33％，石灰28％，改性粉煤灰12％，软锰矿13％，白云石14％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于23％硫酸、20％氢氧化钠溶液中，各搅拌21小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法见实施例3。
其添加工艺如实施例3。
实施例5
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 20％，Si 15％，CaO 30％，Fe2O3:11％，Mn 7％，K2O/Na2O 2％，MgO 9％，Al2O3 2％，S 0.48％，P 0.5％，H2O 3％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿36％，石灰26％，改性粉煤灰13％，软锰矿12％，白云石13％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于22％硫酸、18％氢氧化钠溶液中，各搅拌21小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法见实施例3。
其添加工艺如实施例3。
实施例6
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 31％，Si 30％，CaO 10％，Fe2O315％，Mn 4％，K2O/Na2O 2％，MgO 3％，Al2O31％，S≤0.49％，P≤0.49％，H2O2.9％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿39％，石灰29％，改性粉煤灰11％，软锰矿11％，白云石10％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于21％硫酸、22％氢氧化钠溶液中，各搅拌20小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其添加工艺如实施例3。
实施例7
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 35％，Si 30％，CaO 9％，Fe2O38％，Mn 5％，K2O/Na2O 3％，MgO 5％，Al2O32％，S 0.3％，P 0.2％，H2O 2.49％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿34％，石灰27％，改性粉煤灰14％，软锰矿14％，白云石11％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于24％硫酸、22％氢氧化钠溶液中，各搅拌20小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法见实施例3。
其添加工艺如实施例3。
实施例8
一种转炉发热剂，由以下质量分数的原料组成：C 33％，Si 40％，CaO 5％，Fe2O36％，Mn8％，K2O/Na2O 1％，MgO 2％，Al2O31％，S 0.5％，P 0.5％，H2O 2.98％，余量为杂质。
所述转炉发热剂，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿40％，石灰25％，改性粉煤灰14％，软锰矿13％，白云石8％。所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于21％硫酸、17％氢氧化钠溶液中，各搅拌20小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
其制备方法见实施例3。
其添加工艺如实施例3。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种转炉发热剂，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：C 20-35％，Si 15-40％，CaO 5-20％，Fe2O3:5-15％，Mn 2-8％，K2O/Na2O 1-3％，MgO 2-10％，Al2O3 1-2％，S≤0.5％，P≤0.5％，H2O≤3％，余量为杂质。
2.根据权利要求1所述的转炉发热剂，其特征在于，由以下质量分数的原料组成：C 25-30％，Si 23-30％，CaO 10-15％，Fe2O3:8-10％，Mn 3-6％，K2O/Na2O 2％，MgO 3-9％，Al2O31.5％，S≤0.5％，P≤0.5％，H2O≤3％，余量为杂质。
3.根据权利要求1或2所述的转炉发热剂，其特征在于，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿30-40％，石灰20-30％，改性粉煤灰10-15％，软锰矿10-15％，白云石8-15％。
4.根据权利要求3所述的转炉发热剂，其特征在于，由以下质量分数的矿物原料组成：硅铁矿35-38％，石灰24-26％，改性粉煤灰12-14％，软锰矿11-13％，白云石10-13％。
5.根据权利要求3或4所述的转炉发热剂，其特征在于，所述改性粉煤灰，是将灼烧之后的粉煤灰先后依次置于20-25％硫酸、16-24％氢氧化钠溶液中，各搅拌20-22小时，然后从酸碱浸液中滤出的粉煤灰，用去离子水冲洗至中性，最后过滤干燥处理后得到。
6.一种转炉发热剂的制备方法，其特征在于，将所述材料按照所述质量分数混合，经充分搅拌混匀后，采用高压对辊压球机压成扁球状，扁球直径为4-6CM。
7.一种炉发热剂的添加工艺，其特征在于，包括如下步骤：
一、发热剂装入：在空料篮，将发热剂加入料篮底，再吊去装废钢，之后，按正常的装料方式，随废钢加入炉内；单炉发热剂用量为400-600公斤；
二、废钢装入：对比正常装入量，额外增加1-3吨废钢，之后，根据实际生产的热量平衡情况进行适当的调整，确保连浇的温度控制；
三、铁水装入：按总装入量的需求，确定用铁量；试用炉次，全部安排从混铁炉出铁，确保铁水质量稳定，并测温取样分析；
四、渣料加入：增加石灰500-700公斤与烧结矿200-400公斤，以确保炉渣护炉效果。
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