CN112680567A - 一种lf炉用高铝调渣剂及其制备方法 - Google Patents

一种lf炉用高铝调渣剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种LF炉用高铝调渣剂及其制备方法。该高铝调渣剂包括以下质量百分比的原料：铝粒40～43％、铁粒15～19％、铸余渣10～12％、刚玉渣24～26％、碳酸钠2～3％、石灰石5～7％以及结合剂0.8～1％。制备方法，包括以下步骤：将铝粒、铁粒、铸余渣、刚玉渣、碳酸钠以及石灰石按照比例混匀，并加入结合剂和水，搅拌，得到调渣剂混合物；将调渣剂混合物压制成型；晾干，并将晾干后的调渣剂混合物分割成球团，得到高铝调渣剂。由此，解决了现有技术中调渣剂脱氧效果不佳的问题。

Description

一种LF炉用高铝调渣剂及其制备方法
技术领域
本发明属于炼钢钢包精炼技术领域，具体涉及一种LF炉用高铝调渣剂及其制备方法。
背景技术
炼钢厂钢包渣调渣工艺经过几十年的演变，调渣剂的形态以及加入方式由最先的袋装，人工投放，逐渐演变为球团状产品，通过自动称量及配料系统精确加入，该项调渣工艺的进步，不但解决了投放调渣剂时人工劳动强度大、安全风险高的问题，还增强了脱氧剂在渣面的有效作用。
现目前LF炉精炼造白渣工艺已在国内各大钢厂进行广泛应用，用制成的白渣和惰性气体保护钢水，可以使得钢水中的硫及夹杂更容易去除。其中，造白渣工艺是指将渣面的(FeO+MnO)含量降至1.5％以下，渣的颜色呈白色，故而称之为造白渣工艺。而实现这一工艺的实现，需要在工艺过程中加入一定量的脱氧剂，如硅铁、铝粒，再以CaO-SiO2-Al2O3三元相为主的精炼体系中，为了控制渣面碱度和一定的钙铝比，脱氧剂一般以铝粒为主。
经冷压工艺制成的调渣剂球团，在近几年的应用实践中仍发现较多的不足之处，通常以调渣剂球团体积密度低于钢渣体积密度，浮于渣面顶部的现象最为明显，该种现象不但使得调渣剂球团接触的温度降低，增长其熔化时间，还使得调渣剂中的一部分脱氧剂与空气反应，造成铝粒和钢包渣的有效作用效果降低，致使调渣剂脱氧效果不明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种LF炉用高铝调渣剂及其制备方法，以解决现有技术中调渣剂脱氧效果不佳的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种LF炉用高铝调渣剂，包括以下质量百分比的原料：
铝粒40～43％、铁粒15～19％、铸余渣10～12％、刚玉渣24～26％、碳酸钠2～3％、石灰石5～7％以及结合剂0.8～1％。
其中，所用铝粒是由高纯度铝锭，经熔化、拉线、切割制成，金属铝含量在99％以上，是调渣脱氧的主要物质。所用金属铁纯度达95％以上，是调节球团体积密度的主要物质。
所用铸余渣是炼钢厂连铸浇注所产生的尾渣，该尾渣由铝酸钙、余钢以及稳定的烧成相组成，经自然冷却风化，铝酸钙成分的精粉从尾渣块上剥落，经筛分磁选后制得本发明所用铸余渣，该铸余渣是预熔型精炼渣，具有较低的熔点，纯净度高，能加入精炼炉充当精炼渣直接使用，本发明利用其包裹铝粒制成球团，可提升铝粒的脱氧收得率。
所用刚玉渣由钒铁冶炼所产生，主要由三氧化二铝组成，为预熔料，具有熔点低，纯度高的特点，加入精炼炉，起到一定的化渣作用，本发明利用其包裹铝粒制成球团，可提升铝粒的脱氧收得率。
本发明所用碳酸钠可降低渣系熔点，提升钢包渣流动性，配合氩气搅拌加速调渣速率。
其中，上述所用的结合剂为市场采购的结合剂，加入量为0.8％～1％，并且不含P、S，能够有效保证最终成型的调渣剂的粘结能力。
在一种可能的设计中，所述铝粒的粒径为3～5mm，所述铁粒的粒径为 0.074～1mm，所述铸余渣的粒径为0.074～3mm，所述刚玉渣的粒径为 0.074～3mm，所述碳酸钙的粒径为0.074～1mm，所述石灰石的粒径为 0.074～1mm。由此一来，可以在减少原料使用的情况下，保证该调渣剂的脱氧收得率。
在一种可能的设计中，所述铝粒的体积密度为2.6～2.7g/cm3，所述铁粒的体积密度7.5～7.8g/cm3，所述铸余渣的体积密度1.5～2.0g/cm3，所述刚玉渣的体积密度2.9～3.0g/cm3，所述碳酸钙的体积密度0.8～1.0g/cm3，所述石灰石的体积密度2.65～2.8g/cm3。由此可便于控制最终的调渣剂的密度和含水量，继而能够在减少原料使用的情况下，保证该调渣剂的脱氧收得率。
在一种可能的设计中，在所述铝粒中，Al≥99％，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述铁粒中，Fe≥95％，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述铸余渣中，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述刚玉渣中，Al2O3≥60，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述石灰石头中，CaCO3≥50，P≤0.15％，S≤0.15％。
由此，通过这样的方式保证高铝调渣剂的脱氧收得率。
在一种可能的设计中，所述调渣剂的密度为2.5～3.0g/cm3。
一种LF炉用高铝调渣剂的制备方法，包括以下步骤：
将铝粒、铁粒、铸余渣、刚玉渣、碳酸钠以及石灰石按照比例混匀，并加入结合剂和水，搅拌，得到调渣剂混合物；
将调渣剂混合物压制成型；
晾干，并将晾干后的调渣剂混合物分割成球团，得到高铝调渣剂。
在一种可能的设计中，采用皮带称重机对原料进行称量，其中，所述皮带称重机包括多条用于承载原料的皮带，并且每条皮带下方对应设有称重传感器；每种物料对应地采用一条皮带称量。这样，可以保证称量的精度控制在±0.1％。
在一种可能的设计中，采用压球机将调渣剂混合物压制成型，其中，所述压球机的辊皮球窝呈椭球形。
其中，辊皮球窝的体积计算为：V球＝4πabc/3，其中，(a、b和c分别代表各轴的一半)。其中a和b是赤道半径(沿着x和y轴)，c是极半径(沿着z轴)。这三个数都是固定的正实数，决定了该辊皮球窝的形状。在本发明中，a、b、c分别对应设置为40mm、30mm、25mm。采用该尺寸制取的球团成团率最高。而辊皮辊皮在使用后期，其a、b、c对应的尺寸因磨损可能会减小为32mm、22mm、20mm，在这种情况下几乎不影响球团密度。
在一种可能的设计中，所述调渣剂混合物的含水量为8～9％，由此帮助调渣剂成团。
在一种可能的设计中，搅拌物料的时间不低于3min，从而使各种原料能够充分混合，以便于压制成型。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下结合检测数据对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
其制取的高铝调渣剂球团成品合格指标要求如下表1：
表1高铝调渣剂成品技术指标
Figure RE-GDA0002940698320000041
本实施例所用原材料理化指标检测如下表2：
表2实施例原材料理化指标检测
Figure RE-GDA0002940698320000042
实施例的原料检测指标均在要求范围内。
实施例1
本实施例中LF炉用高铝调渣剂包括以下质量百分比的原料：铝粒40％、铁粒15％、铸余渣10％、刚玉渣25％、碳酸钠3％、石灰石6％以及结合剂 1％。
其中，所述铝粒的粒径为3～5mm，所述铁粒的粒径为0.074～1mm，所述铸余渣的粒径为0.074～3mm，所述刚玉渣的粒径为0.074～3mm，所述碳酸钙的粒径为0.074～1mm，所述石灰石的粒径为0.074～1mm。因原料在碎料的过程中，产生的粒径大小不同，故此处仅示出范围值。
具体地，所述铝粒的体积密度为2.6g/cm3，所述铁粒的体积密度7.5g/cm3，所述铸余渣的体积密度2.0g/cm3，所述刚玉渣的体积密度3.0g/cm3，所述碳酸钙的体积密度0.8g/cm3，所述石灰石的体积密度2.65g/cm3。
在所述铝粒中，Al≥99％，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述铁粒中，Fe≥95％， P≤0.15％，S≤0.15％；在所述铸余渣中，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述刚玉渣中，Al2O3≥60，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述石灰石头中，CaCO3≥50，P≤0.15％， S≤0.15％。
下表3是以实施例1为例，对高铝调渣剂进行分析。
表3高铝调渣(实施例1)
Figure RE-GDA0002940698320000051
本实施例1经上述制备方法生产出的球团，经两天晾晒后，其理化指标检测结果如表4：
表4实施例1高铝调渣剂理化检测结果
Figure RE-GDA0002940698320000052
Figure RE-GDA0002940698320000061
本实施例采用高铝调渣剂作为LF炉钢包调渣材料，本次送往某钢厂LF 精炼作业区共计1.5吨高铝调渣剂，收集了5炉试验料调渣数据和5炉对比调渣剂数据(金属铝含量达42％)，得出数据(为平均值)如下表5所示：
表5实施例应用情况表
Figure RE-GDA0002940698320000062
由表5可以看出，实施例体积密度接近钢渣体积密度，加入量等同的情况下，实施例FeO+MnO＝1.03％小于对比炉次FeO+MnO＝2.51％，调渣效果明显，同时化渣速度平均3.41min低于原高铝调渣剂平均化渣时间5.51min，较大程度节省了工艺时间，改质之后其除杂能力更强，对钢水合金成分的保护能力更优，对中包钢水含氧量也有良好的控制效果。
实施例2
本实施例中LF炉用高铝调渣剂包括以下质量百分比的原料：铝粒42％、铁粒16％、铸余渣10％、刚玉渣24％、碳酸钠2％、石灰石5％以及结合剂1％。
其中，所述铝粒的粒径为3～5mm，所述铁粒的粒径为0.074～1mm，所述铸余渣的粒径为0.074～3mm，所述刚玉渣的粒径为0.074～3mm，所述碳酸钙的粒径为0.074～1mm，所述石灰石的粒径为0.074～1mm。
所述铝粒的体积密度为2.65g/cm3，所述铁粒的体积密度7.65g/cm3，所述铸余渣的体积密度1.75g/cm3，所述刚玉渣的体积密度2.95g/cm3，所述碳酸钙的体积密度0.9g/cm3，所述石灰石的体积密度2.7g/cm3。
在所述铝粒中，Al≥99％，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述铁粒中，Fe≥95％， P≤0.15％，S≤0.15％；在所述铸余渣中，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述刚玉渣中，Al2O3≥60，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述石灰石头中，CaCO3≥50，P≤0.15％， S≤0.15％。
下图表6是以实施例2为例，对高铝调渣剂进行分析。
表6高铝调渣剂
Figure RE-GDA0002940698320000071
本实施例2经上述制备方法生产出的球团，经两天晾晒后，其理化指标检测结果如表7：
表7高铝调渣剂理化检测指标
Figure RE-GDA0002940698320000072
Figure RE-GDA0002940698320000081
本实施例2采用高铝调渣剂作为LF炉钢包调渣材料，本次送往某钢厂 LF精炼作业区共计1.5吨高铝调渣剂，收集了5炉试验料调渣数据和5炉对比调渣剂数据(金属铝含量达41％)，得出数据(为平均值)如下表8所示：
表8实施例应用情况表
Figure RE-GDA0002940698320000082
由表8可以看出，实施例体积密度接近钢渣体积密度，加入量等同的情况下，实施例FeO+MnO＝0.98％小于对比炉次FeO+MnO＝2.51％，调渣效果明显，同时化渣速度平均3.41min低于原高铝调渣剂平均化渣时间5.51min，较大程度节省了工艺时间，改质之后其除杂能力更强，对钢水合金成分的保护能力更优，对中包钢水含氧量也有良好的控制效果。
实施例3
本实施例中LF炉用高铝调渣剂包括以下质量百分比的原料：铝粒43％、铁粒15％、铸余渣10％、刚玉渣24％、碳酸钠2％、石灰石5％以及结合剂 1％。
所述铝粒的粒径为3～5mm，所述铁粒的粒径为0.074～1mm，所述铸余渣的粒径为0.074～3mm，所述刚玉渣的粒径为0.074～3mm，所述碳酸钙的粒径为0.074～1mm，所述石灰石的粒径为0.074～1mm。
所述铝粒的体积密度为2.7g/cm3，所述铁粒的体积密度7.5g/cm3，所述铸余渣的体积密度2.0g/cm3，所述刚玉渣的体积密度2.9g/cm3，所述碳酸钙的体积密度0.95g/cm3，所述石灰石的体积密度2.7g/cm3。
在所述铝粒中，Al≥99％，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述铁粒中，Fe≥95％， P≤0.15％，S≤0.15％；在所述铸余渣中，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述刚玉渣中，Al2O3≥60，P≤0.15％，S≤0.15％；在所述石灰石头中，CaCO3≥50，P≤0.15％， S≤0.15％。
下表9是以实施例3为例，对高铝调渣剂进行分析。
表9高铝调渣
Figure RE-GDA0002940698320000091
本实施例3经上述制备方法生产出的球团，经两天晾晒后，其理化指标检测结果如表10：
表10高铝调渣剂理化检测结果
Figure RE-GDA0002940698320000092
Figure RE-GDA0002940698320000101
本实施例采用高铝调渣剂作为LF炉钢包调渣材料，本次送往某钢厂LF 精炼作业区共计1.5吨高铝调渣剂，收集了5炉试验料调渣数据和5炉对比调渣剂数据(金属铝含量达42％)，得出数据(为平均值)如下表11所示：
表11应用情况表
Figure RE-GDA0002940698320000102
由表8可以看出，实施例体积密度接近钢渣体积密度，加入量等同的情况下，实施例FeO+MnO＝1.1％小于对比炉次FeO+MnO＝2.63％，调渣效果明显，同时化渣速度平均3.8min低于原高铝调渣剂平均化渣时间5.4min，较大程度节省了工艺时间，改质之后其除杂能力更强，对钢水合金成分的保护能力更优，对中包钢水含氧量也有良好的控制效果。
根据本发明的背景技术以及实施例1～3的内容可以得出：本发明高铝调渣剂的特殊制备方法，在炼钢钢包LF炉上应用，调渣效果比起原铝质调渣料更为明显，熔化时间更为迅速，能显著提升除杂能力，对钢水合金成分起到一定的保护作用，其应用前景广阔
以上结合实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种LF炉用高铝调渣剂，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：
铝粒40～43％、铁粒15～19％、铸余渣10～12％、刚玉渣24～26％、碳酸钠2～3％、石灰石5～7％以及结合剂0.8～1％。
2.根据权利要求1所述的LF炉用高铝调渣剂，其特征在于，所述铝粒的粒径为3～5mm，所述铁粒的粒径为0.074～1mm，所述铸余渣的粒径为0.074～3mm，所述刚玉渣的粒径为0.074～3mm，所述碳酸钙的粒径为0.074～1mm，所述石灰石的粒径为0.074～1mm。
3.根据权利要求1所述的LF炉用高铝调渣剂，其特征在于，所述铝粒的体积密度为2.6～2.7g/cm3，所述铁粒的体积密度7.5～7.8g/cm3，所述铸余渣的体积密度1.5～2.0g/cm3，所述刚玉渣的体积密度2.9～3.0g/cm3，所述碳酸钙的体积密度0.8～1.0g/cm3，所述石灰石的体积密度2.65～2.8g/cm3。
4.根据权利要求1所述的LF炉用高铝调渣剂，其特征在于，在所述铝粒中，Al≥99％，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述铁粒中，Fe≥95％，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述铸余渣中，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述刚玉渣中，Al2O3≥60，P≤0.15％，S≤0.15％；
在所述石灰石头中，CaCO3≥50，P≤0.15％，S≤0.15％。
5.根据权利要求1所述的LF炉用高铝调渣剂，其特征在于，所述调渣剂的密度为2.5～3.0g/cm3。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述的LF炉用高铝调渣剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铝粒、铁粒、铸余渣、刚玉渣、碳酸钠以及石灰石按照比例混匀，并加入结合剂和水，搅拌，得到调渣剂混合物；
将调渣剂混合物压制成型；
晾干，并将晾干后的调渣剂混合物分割成球团，得到高铝调渣剂。
7.根据权利要求6所述的LF炉用高铝调渣剂的制备方法，其特征在于，采用皮带称重机对原料进行称量，其中，所述皮带称重机包括多条用于承载原料的皮带，并且每条皮带下方对应设有称重传感器；每种物料对应地采用一条皮带称量。
8.根据权利要求6所述的LF炉用高铝调渣剂的制备方法，其特征在于，采用压球机将调渣剂混合物压制成型，其中，所述压球机的辊皮球窝呈椭球形。
9.根据权利要求6所述的LF炉用高铝调渣剂的制备方法，其特征在于，所述调渣剂混合物的含水量为8～9％。
10.根据权利要求6所述的LF炉用高铝调渣剂的制备方法，其特征在于，搅拌物料的时间不低于3min。
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