CN109929961A - 一种用中间包涂料制备镁球的工艺及镁球的用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用中间包涂料制备镁球的工艺及镁球的用途，将转炉的废弃的中间包涂料中的杂物，并破碎到2mm以下；取中间包涂料、粒度小于1mm的镁质碳酸盐粉末与硅酸钠溶液，按照质量比92:5:3的比例混匀，然后使用对辊压球机或者耐火材料压球机压制成20mm的球体，烘干即得镁球，在转炉开吹的同时加入，镁球在转炉熔池的高温下，球体中间的MgCO₃分解，逸出CO₂的同时，球体爆裂，成为小颗粒散布于炉渣中间，随着温度的进一步升高，硅酸钠中间的钠参与降低镁铝尖晶石熔点的作用，促使镁铝尖晶石解离，参与成渣反应，生成低熔点的钙镁橄榄石等物质,加入镁球以后,转炉初渣的成渣速度比加入白云石相比快0.5～2min,脱磷效果优于传统的使用白云石造渣的脱磷效果。

Description

一种用中间包涂料制备镁球的工艺及镁球的用途

技术领域

本发明涉及炼钢连铸机使用的中间包涂料再利用技术领域，特别是一种用中间包涂料制备镁球的工艺及镁球的用途。

背景技术

连铸机中间包使用的镁质干式料，其主成分为氧化镁，是在使用过程中依靠温度梯度从工作层至永久层逐步烧结，在工作层热面形成致密结构，并且烧结的过程中出现微量收缩，易于翻包、解体。

连铸机中间包涂料在使用过程中，一部分在钢水的冲刷作用下，剥落后进入钢液，大部分在连铸机中间包使用结束后，作为废弃渣处理。中间包涂料具有诸多的工作优点，在炼钢厂广泛使用，但是废弃后的中间包涂料资源化利用存在技术难题，其中含有较高含量的MgO难以价值最大化的加以利用。

另外一方面，转炉在炼钢过程中，MgO在钢渣中间起到调整炉渣的粘度、促进炉渣的熔化、降低炉渣对于炉衬镁碳砖的侵蚀的作用。所以在冶炼过程中加入白云石或者轻烧白云石，是炼钢工艺中间的一项基本工艺。

检索文献披露：(1)王风君，马成起，赵延庆在2003年《成都全国不定形耐火材料学术会议论文集》中间公布的题为“中间包干性工作衬的研制与应用”论文中间，没有提及中间包干式料使用以后如何有效利用的问题；(2)王爱东、赵建平在《耐火材料》2004(4)上公布的题为“镁质干式料在薄板坯连铸中间包上的应用”论文中间，有“连铸机中间包涂料向干式料发展的工艺方向,是炼钢技术进步的一个趋势”的内容表述,同样也没有提及中间包涂料使用以后,如何处理的工艺方法；(3)朱新华，冯聚和，李玲珍等在2006年第4期的《河北理工学院学报》上公布的题为“溅渣护炉技术发展现状及其应用”论文中，介绍了转炉溅渣护炉工艺的特点,以及为了实现这一工艺目的,转炉冶炼过程中普遍使用轻烧白云石、镁钙石灰、白云石压块等含氧化镁的渣料、没有提及使用连铸机中间包废弃涂料作为增加渣中氧化镁含量的材料。(4)中国发明专利ZL201210358822.8《一种用废弃料和钢渣制备镁球用于炼钢的工艺》中间提到了用中间包涂料和钢渣混合制备镁球的工艺，方法独特，但是没有提到如何解决中间包涂料废弃后生产镁球的反应活性问题，以及全部使用废弃中间包涂料生产镁球的问题。

由以上文献可知，目前还没有在镁球生产过程中，如何全部使用中间包涂料生产镁球，并且解决镁球在炼钢工序，激发中间包涂料反应活性的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种用中间包涂料制备镁球的工艺及镁球的用途，使用的中间包涂料、配加部分的助熔剂和粘结剂，制作成镁球在转炉炼钢过程中使用，用于替代或者配加白云石使用，实现炼钢厂内部废弃物的厂内循环利用，对于炼钢厂优化炼钢成本，改进钢铁企业的生产环境有极大的促进作用。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种用中间包涂料制备镁球的工艺，包括以下步骤：

(1)将转炉的废弃的中间包涂料中的杂物，并破碎到2mm以下；

(2)取步骤(1)的中间包涂料、粒度小于1mm的镁质碳酸盐粉末与硅酸钠溶液，按照质量比92:5:3的比例混匀，然后使用对辊压球机或者耐火材料压球机压制成20mm的球体，烘干即得镁球，中间包涂料、镁质碳酸盐粉末与硅酸钠溶液混合后制备镁球时作为粘结剂和粉剂填充料使用。

优选地，所述镁质碳酸盐粉末为菱镁矿粉末。

一种用中间包涂料制备的镁球的用途，使用上述用中间包涂料制备镁球的工艺制备的镁球，用于炼钢，具体地，包括以下步骤：

1)化验烘干后的镁球中的MgO含量；

2)炼钢转炉吹炼开始以后，在开吹的同时，或者开吹前30s，加入第一批石灰和镁球，第一批镁球的加入量占步骤1)中总镁球重量的50-65％，剩余的在加第二批渣料的时候一次性加入，转炉按照正常的冶炼程序进行冶炼。

将镁球用于炼钢的原理为：在转炉开吹的同时加入，镁球在转炉熔池的高温下，球体中间的MgCO₃分解，逸出CO₂的同时，球体爆裂，成为小颗粒散布于炉渣中间，随着温度的进一步升高，硅酸钠中间的钠参与降低镁铝尖晶石熔点的作用，促使镁铝尖晶石解离，参与成渣反应，生成低熔点的钙镁橄榄石等物质,所以加入镁球以后,转炉初渣的成渣速度比加入白云石相比快0.5～2min,脱磷效果优于传统的使用白云石造渣的脱磷效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.炼钢厂产生的中间包废弃干式料，能够单独全量在钢厂循环利用，提高了废弃物循环利用的附加值，减少了炼钢厂对于白云石的需求量，节约了资源。

2.由于本发明能够减少钢厂轻烧白云石的用量，有助于钢铁企业温室气体的减量排放。

3.有效的解决了中间干式料的厂内循环利用问题，对于环境的保护效益显著。

4.炼钢使用镁球后，与使用轻烧白云石相比，能够减少炼钢的钢渣量，有助于降低炼钢的钢铁料消耗和固废的产生量。

5.能够减少炼钢过程中的成渣热，减少熔剂的使用量，故能够提高转炉冶炼工艺中的废钢比。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

本实施例提供一种用中间包涂料制备镁球的工艺，包括以下步骤：

(1)将转炉的废弃的中间包涂料中的杂物去除，并破碎到2mm以下；

(2)取步骤(1)的中间包涂料、粒度小于1mm的菱镁矿粉末与硅酸钠溶液，按照质量比92:5:3的比例混匀，然后使用对辊压球机或者耐火材料压球机压制成20mm的球体，烘干即得镁球。

中间包涂料在使用过程中，中间包涂料由于是碱性材料，对钢水中非金属夹杂物(如Al₂O₃、SiO₂等)，有很强的吸附作用，从而能够净化钢液，提高钢水的质量，钢液中间的Al2O₃、SiO₂等进入干式料后，与干式料中间的MgO形成了镁铝尖晶石相，这种物相结构熔点在995℃～2105℃之间，在转炉吹炼过程中的熔化速度较慢，难以作为正常的冶金熔剂使用。另外，由于在钠冶金工艺中间，钠离子能够降低尖晶石的熔点，起到解离尖晶石物相的作用，而SiO₂能够与MgO和CaO反应，形成低熔点(熔点低于1500℃)的钙镁橄榄石，故本实施例将废弃的连铸机中间包涂料破碎到2mm左右的尺寸，然后作为主要的原料生产镁球，其中镁球中间的氧化镁可以稳定在50％以上，转炉炼钢使用，有助于少渣炼钢工艺的实施。

另外，还提供了一种使用使用上述用中间包涂料制备镁球的工艺制备的镁球，用于炼钢的实施例，具体地，包括以下步骤：

1)化验烘干后的镁球中的MgO含量；

2)炼钢转炉吹炼开始以后，在开吹的同时，或者开吹前30s，加入第一批石灰和镁球，第一批镁球的加入量占步骤1)中总镁球重量的50-65％，剩余的在加第二批渣料的时候一次性加入，转炉按照正常的冶炼程序进行冶炼。

添加镁质碳酸盐粉末作为爆裂剂，使得镁球在炼钢工序使用时，碳酸盐的分解，能够促使镁球在炼钢工序迅速爆裂成为N个颗粒，有助于提高镁球的冶金反应碎裂分解使用本实施例制备的镁球后，能够降低干式料成渣熔点的作用，在爆裂剂和硅酸钠的作用下，效果的叠加，镁球的反应活性优于轻烧白云石的反应活性，能够优化炼钢的工艺。

为了验证上述实施例制备的镁球的性能，以一座65吨转炉为例：

转炉年产钢50万吨合金结构钢和碳素结构钢、轴承钢、齿轮钢等优质钢，使用镁质干式料,吨钢消耗1.5～2kg,中间包使用后有吨钢0.8～1.2kg的干式料随着中间包的翻包作业脱落到翻包区域，具体操作如下.

1)中间包翻包以后，将铸余钢块使用行车或者吊车拉走，剩余的中间包涂料，挑拣出其中的杂物以后，使用轮式装载机将其装入卡车，拉运到造球生产区域待用；

2)将废弃的中间包涂料进行筛分，小于2mm的，筛选后作为合格原料待用；大于2mm的，使用球磨机加工到2mm左右后待用；

3)采购部分的菱镁矿粉末(粒度小于1mm)，拉运到造球生产区域待用；

4)采购部分的硅酸钠溶液，拉运到造球生产区域待用；

5)将中间包涂料、菱镁矿粉末、硅酸钠溶液按照质量比92:5:3的比例混匀，然后使用对辊压球机或者耐火材料压球机压制成20mm的球体，烘干后制得镁球，化验其中的MgO含量后待用；

6)将制好的镁球拉运到转炉炼钢厂副原料区域，使用皮带机将镁球运输到转炉冶炼使用的高位料仓待用；

7)转炉吹炼开始以后，在开吹的同时，或者开吹前30s，加入第一批石灰和镁球，第一批镁球的加入量占总镁球重量的50-65％，剩余的在加第二批渣料的时候一次性加入，转炉按照正常的冶炼程序进行冶炼即可。

8)加入量按照镁球中间MgO的具体含量，按照造渣制度确定其加入量即可。

为了进一步验证本发明的可行性，在转炉优钢生产时，相同的冶炼条件下，选用4个65t的钢包，将钢包编号为1#、2#、3#、4#，在钢种20Cr，炉次12炉、钢种42CrMo，炉次14炉下，将钢包分厂两组，在同等冶炼条件下进行试验，1#、2#钢包生产20Cr,在1#钢包中加入白云石，2#钢包中加入镁球，3#、4#钢包生产42CrMo,在3#钢包中加入白云石，4#钢包中加入上述实施例制备的镁球，通过对生产过程中造渣时间及脱磷率对比，加入镁球的钢包中，转炉初渣的成渣速度比加入白云石相比快0.5～2min，脱磷效果优于传统的使用白云石造渣的脱磷效果，其对比如下表所示：

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用中间包涂料制备镁球的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将转炉的废弃的中间包涂料中的杂物，并破碎到2mm以下；

(2)取步骤(1)的中间包涂料、粒度小于1mm的镁质碳酸盐粉末与硅酸钠溶液，按照质量比92:5:3的比例混匀，然后使用对辊压球机或者耐火材料压球机压制成20mm的球体，烘干即得镁球。

2.根据权利要求1所述的用中间包涂料制备镁球的工艺，其特征在于：所述镁质碳酸盐粉末为菱镁矿粉末。

3.一种用中间包涂料制备的镁球的用途，其特征在于，使用如权利要求1所述的一种用中间包涂料制备镁球的工艺制备的镁球，用于炼钢。

4.根据权利要求3所述的用中间包涂料制备的镁球的用途，其特征在于，包括以下步骤：

1)化验烘干后的镁球中的MgO含量；

2)炼钢转炉吹炼开始以后，在开吹的同时，或者开吹前30s，加入第一批石灰和镁球，第一批镁球的加入量占步骤1)中总镁球重量的50-65％，剩余的在加第二批渣料的时候一次性加入，转炉按照正常的冶炼程序进行冶炼。