CN108660356A - 一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法，包括：1)收集用后废弃的镁铬砖；2)将用后废镁铬砖加工为镁铬砖颗粒；3)冶炼含铬钢时，在钢水进入精炼前加入镁铬砖颗粒，加入量根据钢种铬含量上限要求并按镁铬砖中Cr₂O₃≤90％被还原的原则确定；4)加入镁铬砖颗粒的同时加入焦炭作为还原剂，加入量根据镁铬砖颗粒的加入量并按镁铬砖中的Cr₂O₃被100％还原的原则确定；5)可选择地添加铬铁合金进行Cr成分调整。本发明在冶炼含铬钢的过程中加入由用后废镁铬砖加工的颗粒，将镁铬砖中的氧化铬还原为金属铬进入钢液，实现钢水的铬合金化，完全或部分代替铬铁合金，降低含铬钢的冶炼成本，同时实现废弃镁铬砖的资源化利用。

Description

一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法。

背景技术

镁铬砖是一种含三氧化二铬的镁质耐火材料，氧化铬通过固熔于方镁石和形成低膨胀的镁铬尖晶石，可增大液相对耐火相的润湿角，提高直接结合程度，生成理想的方镁石－镁铬尖晶石－微裂纹复合结构，使镁铬质材料具有良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性、热震稳定性、较低的导热率等，因而被广泛应用于条件苛刻的RH精炼炉衬上。

钢铁厂RH精炼炉每年产生大量的用后镁铬砖，由于回收困难和利用价值不高，目前，对用后镁铬砖的处理主要采取直接废弃倾倒，只有少部分作为再生镁铬砖的原料使用。然而，在高温和碱性使用环境下，镁铬砖中含有的三氧化二铬会和碱金属氧化物反应生成六价铬化合物R₂CrO₄，在硫、氯、碱均存在的条件下，也可形成R₂(Cr·S)O₄固溶体。这两种化合物都是有毒的水溶性物质，存在于用后废弃的镁铬砖中，六价铬离子经雨水溶入地表水或地下水，都将对人类及动物造成严重危害。

含铬钢的生产需要加入铬铁等合金来提高钢中的铬含量，铬铁合金是一种价格较贵的合金，增加了炼钢成本。如果在冶炼含铬钢时能够将用后废镁铬砖加入到钢中，利用直接还原技术将废镁铬砖中的铬氧化物还原进入钢中，代替铬铁起到合金化的作用，不但会使废弃的镁铬砖得到资源化利用，降低含铬钢的生产成本，而且减少了废镁铬砖对环境造成的危害。专利文献“一种废弃RH镁铬砖无害化处理的工艺”中，将废弃的RH镁铬砖与鳞状石墨粉、铬铁矿以一定的比例制成含铬的引流砂，在应用电炉+LF炉冶炼50CrV钢的工艺时，使得该引流砂进入钢包，在LF白渣冶炼的工艺时使Cr₂O₃还原为Cr进入钢液，实现含铬废弃物的无害化处理的目标。但该工艺需要先将废镁铬砖制备成引流砂，再利用电炉和LF进行还原的方法，将废镁铬砖进行无害化处理。因此存在处理成本高，工艺复杂等缺点。王长宝、高山、张宁国在《中国资源综合利用》2014年第32卷第7期中发表的论文“废旧镁铬砖制备RH浸渍管喷补料的研究”一文中有：“以废旧镁铬砖为主要原料，采用Al₂O₃微粉为结合剂，Ca(H₂PO₄)₂为促烧剂制备了RH浸渍管喷补料，实现了废旧镁铬砖的回收再利用，保护了环境。”该研究是将废旧镁铬砖制备成了RH浸渍管喷补料实现了其回收再利用的目的。张丹丹、李志坚、魏宇希在《硅酸盐通报》2014年第33卷第2期中发表的论文“再生废镁铬砖生产镁铬砖的试验研究”一文中有：“RH炉用后镁铬砖经回收处理后以一定的比例加入到制备的新镁铬砖中，各项性能均达到国家有关标准要求。”该研究是通过将废镁铬砖再生制备新镁铬砖的方式实现了RH炉废镁铬砖资源化利用、减少对环境造成破坏的目的。

发明内容

本发明提供了一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法，在冶炼含铬钢的过程中加入由用后废镁铬砖加工的颗粒，将镁铬砖中的氧化铬还原为金属铬进入钢液，实现钢水的铬合金化，完全或部分代替铬铁合金，降低含铬钢的冶炼成本，同时实现废弃镁铬砖的资源化利用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法，包括如下步骤：

1)收集用后废弃的镁铬砖，其化学成分为：Cr₂O₃≥5％，MgO≤95％，SiO₂≤10％，Al₂O₃≤30％；

2)对用后废镁铬砖进行加工处理，工艺路线为：去除表面渣钢—粗破碎—除渣钢—粉碎，制得粒度≤30mm的镁铬砖颗粒；

3)冶炼含铬钢时，钢水出钢温度按操作规程的上限控制，C含量按钢种要求下限控制；在钢水进入精炼前加入镁铬砖颗粒，加入量根据钢种铬含量上限要求并按镁铬砖中Cr₂O₃≤90％被还原的原则确定；

4)加入镁铬砖颗粒的同时加入焦炭作为还原剂，加入量根据镁铬砖颗粒的加入量并按镁铬砖中的Cr₂O₃被100％还原的原则确定；

5)根据镁铬砖的还原情况，按照钢种铬含量要求，可选择地添加铬铁合金进行Cr成分调整，以达到钢种的化学成分要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)将用后废弃的镁铬砖经回收并简单处理后，在转炉或电炉冶炼含铬钢时加入到炉中，利用钢中的或外加的还原元素将镁铬砖中的氧化铬还原为铬，实现钢水的铬合金化，降低含铬钢的冶炼成本；

2)采用废弃的镁铬砖代替铬铁合金对钢水进行铬合金化，完全或部分代替铬铁合金，在不增加设备投入、不改变现有生产工艺的情况下，既实现了废弃镁铬砖的无害化处理及资源化利用，保护生态环境、节约资源，又降低了含铬钢的生产成本，能够创造显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

本发明所述一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法，包括如下步骤：

1)收集用后废弃的镁铬砖，其化学成分为：Cr₂O₃≥5％，MgO≤95％，SiO₂≤10％，Al₂O₃≤30％；

对所收集的用后废镁铬砖成分进行要求的目的是：回收废镁铬砖中未烧结部分，降低回收处理成本。要求Cr₂O₃≥5％，是为了使废弃的富含Cr₂O₃的镁铬砖能得到充分的回收利用，更重要的是在钢中需要相同量铬的情况下，向钢中加入的需还原的废镁铬砖的量较少，减少废镁铬砖对炼钢环节的影响；要求MgO≤95％，是为了保证加入钢中的废镁铬砖更易熔化并参与炉渣化学反应；要求SiO₂≤10％，是为了减少废镁铬砖加入炉后对炉渣碱度的影响；要求Al₂O₃≤30％，是为了减少废镁铬砖加入炉后对炉渣性能的影响；

2)对用后废镁铬砖进行加工处理，工艺路线为：去除表面渣钢—粗破碎—除渣钢—粉碎，制得粒度≤30mm的镁铬砖颗粒；

本发明中，对废镁铬砖的加工处理工艺方法简单、成本低，并可将用后废镁铬砖中的大部分杂质去除。废镁铬砖粉碎至粒度≤30mm的目的是使废镁铬砖加入钢中后更易熔化并进入渣中参与化学反应。

3)冶炼含铬钢时，钢水出钢温度按操作规程的上限控制，C含量按钢种要求下限控制；在钢水进入精炼前加入镁铬砖颗粒，加入量根据钢种铬含量上限要求并按镁铬砖中Cr₂O₃≤90％被还原的原则确定；

对出钢温度要求的目的是避免后续加入废镁铬砖后钢水温降过大导致钢水在进入精炼阶段前过热度低。含铬钢冶炼时，钢水C含量按钢种要求下限控制的目的是避免由于后续加入的还原镁铬砖用的还原剂焦炭导致钢水C含量超标。

钢水其它成分按常规方法控制，在不影响含铬钢正常生产的情况下，实现废镁铬砖代替铬铁等合金对钢水进行铬合金化，既达到了废镁铬砖的无害化应用目的，又降低了含铬钢的生产成本。

在钢水进入精炼前加入镁铬砖颗粒是保证加入钢水中的镁铬砖颗粒有充足的时间熔化并进入炉渣中参与化学反应，更重要的是使镁铬砖颗粒在钢水出钢到精炼结束的整个过程中都在进行还原反应，使其中的Cr₂O₃最大程度的被还原为Cr进入钢水，对钢水进行合金化。加入量根据钢种铬含量上限要求以及按镁铬砖中Cr₂O₃≤90％被还原是为了保证加入足够的镁铬砖颗粒。

4)加入镁铬砖颗粒的同时加入焦炭作为还原剂，加入量根据镁铬砖颗粒的加入量并按镁铬砖中的Cr₂O₃被100％还原的原则确定；

加入焦炭的目的是作为还原剂，将镁铬砖中的Cr₂O₃还原为Cr进入钢液，对钢水进行Cr合金化处理，代替冶炼含铬钢时加入的铬铁等合金，节约含铬钢的生产成本。焦炭与镁铬砖颗粒同时加入是保证焦炭与镁铬砖中的Cr₂O₃反应时间更长、更充分。焦炭作为还原剂，价格便宜，还原效果好。加入量按照镁铬砖中Cr₂O₃被100％还原计算是为了保证有充足的还原剂还原Cr₂O₃。

5)根据镁铬砖的还原情况，按照钢种铬含量要求，可选择地添加铬铁合金进行Cr成分调整，以达到钢种的化学成分要求。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

[实施例1]

本实施例回收的是RH炉用后废弃镁铬砖，其化学成分为Cr₂O₃ 18.1％，MgO69.5％，SiO₂ 5.5％，Al₂O₃ 3.9％，其它3.0％。

回收后的废镁铬砖经如下工艺加工处理：用后废镁铬砖→去除表面渣钢→粗破碎→除渣钢→粉碎为28mm粒度的颗粒。

针对某厂100吨转炉和LF炉等精炼设备冶炼轴承钢，转炉冶炼时碳含量按钢种要求下限控制，出钢温度1700℃，其它工艺按正常生产工艺进行操作。在出钢过程中加入上述加工后的镁铬砖颗粒21.0吨，加入量按镁铬砖中Cr₂O₃的50％被还原的原则确定。同时加入还原剂焦炭950kg。LF炉等精炼按正常工艺操作进行，精炼结束前测定钢水铬含量为1.31％，碳含量为0.95％，均在钢种成分要求范围内。根据实际生产情况，未添加铬铁合金进行Cr成分调整。

[实施例2]

本实施例回收的是RH炉用后废弃镁铬砖，其化学成分为Cr₂O₃ 13.8％，MgO74.5％，SiO₂ 8.4％，Al₂O₃ 2.8％，其它0.5％。

回收后的废镁铬砖经如下工艺加工处理：用后废镁铬砖→去除表面渣钢→粗破碎→除渣钢→粉碎为粒度20mm的颗粒。

针对某厂100吨转炉和LF炉等精炼设备冶炼轴承钢，转炉冶炼时碳含量按钢种要求下限控制，出钢温度1690℃，其它工艺按正常生产工艺进行操作。在出钢过程中加入上述加工后的镁铬砖颗粒15.3吨，加入量按镁铬砖中Cr₂O₃的90％被还原的原则确定。同时加入还原剂焦炭500kg。LF炉等精炼按正常工艺操作进行，精炼结束前测定钢水铬含量为0.98％，碳含量为0.99％，铬含量低于钢种成分要求。根据实际生产情况，添加铬铁合金400kg进行Cr成分调整，调整后测定铬含量为1.35％，最终满足钢种成分要求。

[实施例3]

本实施例回收的是RH炉用后废弃镁铬砖，其化学成分为Cr₂O₃ 16.5％，MgO58.8％，SiO₂ 6.9％，Al₂O₃ 12.1％，其它5.7％。

回收后的废镁铬砖经如下工艺加工处理：用后废镁铬砖→去除表面渣钢→粗破碎→除渣钢→粉碎为粒度15mm的颗粒。

针对某厂100吨转炉和LF炉等精炼设备冶炼轴承钢，转炉冶炼时碳含量按钢种要求下限控制，出钢温度1680℃，其它工艺按正常生产工艺进行操作。在出钢过程中加入上述加工后的镁铬砖颗粒15.4吨，加入量按镁铬砖中Cr₂O₃的75％被还原的原则确定。同时加入还原剂焦炭600kg。LF炉等精炼按正常工艺操作进行，精炼结束前测定钢水铬含量为1.28％，碳含量为1.05％，均在钢种成分要求范围内。根据实际生产情况，未添加铬铁合金进行Cr成分调整。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用后废镁铬砖用于冶炼含铬钢的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)收集用后废弃的镁铬砖，其化学成分为：Cr₂O₃≥5％，MgO≤95％，SiO₂≤10％，Al₂O₃≤30％；

2)对用后废镁铬砖进行加工处理，工艺路线为：去除表面渣钢—粗破碎—除渣钢—粉碎，制得粒度≤30mm的镁铬砖颗粒；

3)冶炼含铬钢时，钢水出钢温度按操作规程的上限控制，C含量按钢种要求下限控制；在钢水进入精炼前加入镁铬砖颗粒，加入量根据钢种铬含量上限要求并按镁铬砖中Cr₂O₃≤90％被还原的原则确定；

4)加入镁铬砖颗粒的同时加入焦炭作为还原剂，加入量根据镁铬砖颗粒的加入量并按镁铬砖中的Cr₂O₃被100％还原的原则确定；

5)根据镁铬砖的还原情况，按照钢种铬含量要求，可选择地添加铬铁合金进行Cr成分调整，以达到钢种的化学成分要求。