CN113943848A - 一种aod氩氧精炼炉化渣剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种AOD氩氧精炼炉(即氩氧脱碳法)化渣剂，所需原料为钙渣(或煅烧制成的铝酸钙)50％～70％，工业废冰晶石30％～50％，将所需原料粉碎至5mm以下，然后比例搅拌混合均匀，通过造球设备将物料压成20～50mm椭圆或橄榄球状物料的成品。本发明提供的AOD氩氧精炼炉化渣剂应用在AOD精炼过程中成渣快、脱硫效率高、不增碳、流动性好、对耐材侵蚀小。同时，所用的原料是钙渣、工业废冰晶石，促进了固体废物的综合利用，具有较高的经济价值和社会价值。本发明还提供了一种AOD氩氧精炼炉化渣剂的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于冶炼技术领域，尤其涉及一种AOD氩氧精炼炉化渣剂及其制备方法。
背景技术
AOD是在常压下进行的一种吹入氩氧混合气体脱碳保铬的不锈钢常用精炼方法，由于其在原料选择、生产成本、效率、铬回收率等比较突出的优势而被不锈钢冶炼广泛使用。为了进一步提高炉衬寿命，降低综合成本，提高AOD精炼还原期脱硫渣的流动性，避免萤石的大量使用造成环境及耐材的侵蚀，开发一种新型的化渣材料替代萤石，缩短精炼时间，改进造渣制度成为本领域研究的关键方向之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种AOD氩氧精炼炉化渣剂及其制备方法，本发明提供的化渣剂既能减少钢水增碳，改善脱硫，又可取代萤石加入，改善耐火材料侵蚀，提高耐火材料寿命；提高顶渣脱氧效率，节约铝消耗，降低生产成本；提高钢水纯净度，减少废品率；提高脱硫效率。
本发明提供了一种AOD氩氧精炼炉化渣剂，由包括以下物料的原料制备得到：
50～70wt％的钙渣和/或铝酸钙；
30～50wt％的工业废冰晶石。
优选的，钙渣的主要成分为铝酸钙。
优选的，所述工业废冰晶石的主要成分包括：Al2O3和氟化物；
所述氟化物选自NaF、CaF2、AlF3和MgF2中的一种或几种。
优选的，所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的成分包括：
优选的，所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的直径为20～50mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述的AOD氩氧精炼炉化渣剂的制备方法，包括：
将铝酸钙原料和工业废冰晶石料混合，得到混合物；
将所述混合物进行造球，得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
优选的，所述铝酸钙原料的粒度为0～5mm。
优选的，所述工业废冰晶石的粒度为0～5mm。
优选的，所述造球为干法强造球。
本发明针对AOD精炼环节的特点，还原期造渣过程中碱度(CaO/SiO2)较高，成渣慢，流动性差，吸附夹杂物的性能弱等缺陷，制作出一种对耐火材料侵蚀小，助熔化渣快的产品。而传统的造渣材料普遍采用石灰(CaO)+萤石(CaF2)的方法来实现，尽管低廉，但萤石对耐火材料的侵蚀严重，并且冶金石灰CaO中一般残存CaCO3，有限的CaCO3对冶炼超低碳钢或超纯不锈钢极为不利，造成不可避免的增碳现象。为了降低环境污染，减少萤石用量，提高耐材使用寿命，本发明采用低廉的钙渣50～70％和工业废冰晶石30～50％，经混合挤压造球制成新型超低碳、高碱度化渣材料。本发明将上述原料加工混合后制备的成品具有较低的熔点，高温流动性好，吸附夹杂物的能力强，自身具有脱硫、脱磷、去气功能，并且对耐材的侵蚀很小。为了避免物料偏析不均，以及在使用过程中产生粉尘，本发明采用干法强力挤压造球设备，以实现对环境友好的要求。
附图说明
图1为本发明实施例制备AOD氩氧精炼炉化渣剂的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。实施例中，所用方法如无特别说明，均为常规方法。
本发明提供了一种AOD氩氧精炼炉化渣剂，由包括以下物料的原料制备得到：
50～70wt％的钙渣和/或铝酸钙；
30～50wt％的工业废冰晶石，主要成分为：Al2O3和氟化物。
在本发明中，所述钙渣的质量含量优选为55～65％，更优选为58～62％，最优选为60％；所述工业废冰晶石的质量含量优选为35～45％，更优选为38～42％，最优选为40％。
在本发明中，所述钙渣的主要成分优选为铝酸钙。
在本发明中，所述钙渣的成分优选包括：
在本发明中，所述CaO的质量含量优选为49～52％，最优选为50～51％；所述Al2O3的质量含量优选为46～48％，更优选为47％；所述SiO2的质量含量优选为0.8～1.1％，更优选为0.9～1.1％，最优选为1.0％；所述Fe2O3的质量含量优选为0.5～0.9％，更优选为0.6～0.8％，最优选为0.7％；所述C的质量含量优选为0.08～0.15％，更优选为0.1～0.13％，最优选为0.11～0.12％。
本发明采用工业废冰晶石将原来作为固体废物的材料充分资源化利用，避免二次堆放，污染土壤，减少排放。
在本发明中，所述工业废冰晶石的主要成分优选包括：
Al2O3和氟化物；
所述氟化物选自NaF、AlF3、CaF2和MgF2中的一种或几种。
在本发明中，所述工业废冰晶石中优选还包括：Fe2O3。
在本发明中，所述Al2O3在工业废冰晶石中的质量含量优选为0.5～1.5％，更优选为0.8～1.2％，最优选为1％；所述Fe2O3在工业废冰晶石中的质量含量优选为2.5～3.5％，更优选为2.6～3％，最优选为2.7～2.8％；所述NaF在工业废冰晶石中的质量含量优选为45～50％，更优选为46～47％，最优选为47.3％；所述AlF3在工业废冰晶石中的质量含量优选为40～45％，更优选为42～43％，最优选为42.6％；所述CaF2在工业废冰晶石中的质量含量优选为3～7％，更优选为5～6％，最优选为5.3％；所述MgF2在工业废冰晶石中的质量含量优选为1～1.5％，更优选为1～1.2％，最优选为1.1％。
在本发明中，所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的成分优选包括：
在本发明中，所述CaO的质量含量优选为25～35％，更优选为28～32％，最优选为30％；所述Al2O3的质量含量优选为25～30％，更优选为26～29％，最优选为27～28％；所述NaF的质量含量优选为16～21wt％，更优选为17～20％，最优选为18～19％；所述AlF3的质量含量优选为15～20wt％，更优选为16～18％，最优选为17％；所述CaF2的质量含量优选为1.5～2.5wt％，更优选为1.8～2.2％，最优选为2％；所述MgF2的质量含量优选为0.3～0.5wt％，更优选为0.4％；所述SiO2的质量含量优选为0.1～0.8％，更优选为0.2～0.6％，最优选为0.3～0.5％；所述Fe2O3的质量含量优选为0.3～1.5％，更优选为0.5～1.2％，最优选为0.8～1％；所述C的质量含量优选为0.01～0.08％，更优选为0.02～0.06％，最优选为0.03～0.05％。
在本发明中，所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的形状优选为椭圆形或橄榄球状；所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的直径优选为20～50mm，更优选为30～40mm，最优选为35mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的制备方法，包括：
将铝酸钙原料和工业废冰晶石料混合，得到混合物；
将所述混合物进行造球，得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
在本发明中，所述铝酸钙原料包括钙渣和/或铝酸钙。
在本发明中，所述铝酸钙原料和工业废冰晶石的成分和质量含量与上述技术方案所述一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述铝酸钙原料的粒度优选为0～5mm，更优选为1～4mm，最优选为2～3mm。
在本发明中，所述工业废冰晶石的粒度优选为0～5mm，更优选为1～4mm，最优选为2～3mm。
在本发明中，优选将钙渣和工业废冰晶石进行粉碎，达到上述粒度范围。
在本发明中，所述造球优选为干法造球，更优选为干法强力造球，优选在干法强力造球设备中进行造球。
在本发明中，所述造球完成后优选还包括：
将造球后的不合格的块状物料返回破碎机粉碎，然后继续进行造球制备得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
本发明提供的AOD氩氧精炼炉化渣剂尤其适用于合金钢、不锈钢的AOD氩氧精炼过程中的化渣。
本发明提供的AOD氩氧精炼炉化渣剂的用量根据冶炼过程中炉渣的流动性和渣皮状态进行调整，正常选取渣量的8～12％，优选为9～11％，更优选为10％。
本发明提供的AOD氩氧精炼炉化渣剂成渣速度快，脱硫效率达85％以上，终渣成分稳定，流动性好，有利于净化钢水；本发明中的化渣剂几乎不含碳，不会向钢水尤其是超纯不锈钢中增碳，使钢水成分得到保证，最适合Al脱氧不锈钢的批量使用。从冶金效果看，钙渣和工业废冰晶石的价格低廉且为工业副产品，成分稳定，对钢水有害元素含量低，有利于钢水洁净，耐材寿命可提高5～15％。由于挤压造球设备的使用，本发明球状化渣材料使用时对环境友好。本发明提供的化渣剂的制备方法工艺简单，资源利用充分，生产成本低，可以降低炼钢成本。本发明所使用的制备原料是钙渣(主要成分铝酸钙)、工业废冰晶石(主要成分为Al2O3及氟化物NaF、AlF3、CaF2、MgF2)，避免了上述原料的堆存对环境、水、土壤造成严重的污染，以及安全隐患，具有很大的社会效益、环境效益和经济效益。
本发明以下实施例中的钙渣的成分为主要为铝酸钙，成分包括：CaO51.5wt％；Al2O3 46.9wt％；SiO2 0.9wt％；Fe2O3 0.6wt％；C 0.1wt％；工业废冰晶石的成分主要为：Al2O3：1wt％；Fe2O3：2.7wt％；NaF：47.3wt％；AlF3：42.6wt％；CaF2：5.3wt％；MgF2：1.1wt％。
实施例1
按照图1所示的工艺流程图，将钙渣50wt％，工业废冰晶石50wt％，按比例混合均匀；将混合好的物料加入进料斗；通过强力给料机把物料压入造球机，经过轧辊和轧辊之间凹槽压成椭圆形或橄榄球形料，再经过筛分将20mm粒度以下的物料筛出，做返料再进入造球系统重新制球，20mm以上的球团经检验后作为成品包装入库，得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
按照YBT 140-2009《钢渣化学分析方法》检测本发明实施例1制备的化渣剂的化学成分；采用GB219-74《煤灰熔融性的测定方法》检测本发明实施例1制备的化渣剂的熔点；
检测结果如下表所示：
| 成分 | 含量wt％ |
| CaO | 25.8 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 23.9 |
| SiO<sub>2</sub> | 0.45 |
| Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 1.64 |
| C | 0.05 |
| NaF | 23.66 |
| AlF<sub>3</sub> | 21.3 |
| CaF<sub>2</sub> | 2.65 |
| MgF<sub>2</sub> | 0.55 |
| 熔点℃ | 826 |
实施例2
按照图1所示的工艺流程图，将钙渣70wt％，工业废冰晶石30wt％，按比例混合均匀；将混合好的物料加入进料斗；通过强力给料机把物料压入造球机，经过轧辊和轧辊之间凹槽压成椭圆形或橄榄球形料，再经过筛分将20mm粒度以下的物料筛出，做返料再进入造球系统重新制球，20mm以上的球团经检验后作为成品包装入库，得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
按照实施例1的方法，对本发明实施例2制备的化渣剂进行检测。
检测结果如下表所示：
| 成分 | 含量wt％ |
| CaO | 36 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 33.2 |
| SiO<sub>2</sub> | 0.6 |
| Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 1.2 |
| C | 0.07 |
| NaF | 14.2 |
| AlF<sub>3</sub> | 12.8 |
| CaF<sub>2</sub> | 1.6 |
| MgF<sub>2</sub> | 0.33 |
| 熔点℃ | 883 |
实施例3
按照图1所示的工艺流程图，将钙渣60wt％，工业废冰晶石40wt％，按比例混合均匀；将混合好的物料加入进料斗；通过强力给料机把物料压入造球机，经过轧辊和轧辊之间凹槽压成椭圆形或橄榄球形料，再经过筛分将20mm粒度以下的物料筛出，做返料再进入造球系统重新制球，20mm以上的球团经检验后作为成品包装入库，得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
按照实施例1的方法，对本发明实施例3制备的化渣剂进行检测。
检测结果如下表所示：
| 成分 | 含量wt％ |
| CaO | 30.85 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 28.54 |
| SiO<sub>2</sub> | 0.54 |
| Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 1.42 |
| C | 0.06 |
| NaF | 18.9 |
| AlF<sub>3</sub> | 17.1 |
| CaF<sub>2</sub> | 2.14 |
| MgF<sub>2</sub> | 0.45 |
| 熔点℃ | 852 |
性能检测
将实施例1、实施例2、实施例3的制备的化渣剂在国内某大型不锈钢厂45吨AOD炉上进行了9炉试用，与添加的萤石进行比较，结果如下：
(注：流动性：好＞较好＞较稠)
本发明通过实施例1、实施例2、实施例3的制备的化渣剂具有较好的造渣功能，熔点低，不仅降低冶炼时的消耗，且能完全替代萤石的用量，用量仅为原来冶炼工艺采用萤石量的60％，单价比萤石低，综合成本优势明显。
由以上实施例可知本发明提供的化渣剂成渣速度快，脱硫效率达85％以上，终渣成分稳定，流动性好，有利于净化钢水；本发明中化渣剂几乎不含碳，不会向钢水尤其是超纯不锈钢增碳，使钢水成分得到保证，最适合Al脱氧不锈钢的批量使用。从冶金效果看，钙渣价格低廉且为工业副产品，成分稳定，对钢水有害元素含量低，有利于钢水洁净，耐材寿命可提高5～15％。由于挤压造球设备的使用，本发明球状化渣材料使用时对环境友好。本发明化渣剂的制备方法工艺简单，资源利用充分，价格便宜，生产成本低，可以降低炼钢成本。本发明所使用的原料是钙渣和工业废冰晶石氟化物，避免了上述原料的堆存对环境、水、土壤造成严重的污染，以及安全隐患，具有很大的社会效益、环境效益和经济效益。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种AOD氩氧精炼炉化渣剂，由包括以下物料的原料制备得到：
50～70wt％的钙渣和/或铝酸钙；
30～50wt％的工业废冰晶石。
2.根据权利要求1所述的AOD氩氧精炼炉化渣剂，其特征在于，所述钙渣的主要成分为铝酸钙。
3.根据权利要求1所述的AOD氩氧精炼炉化渣剂，其特征在于，所述工业废冰晶石的主要成分包括：Al2O3和氟化物；
所述氟化物选自NaF、CaF2、AlF3和MgF2中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的AOD氩氧精炼炉化渣剂，其特征在于，所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的成分包括：
5.根据权利要求1所述的AOD氩氧精炼炉化渣剂，其特征在于，所述AOD氩氧精炼炉化渣剂的直径为20～50mm。
6.一种权利要求1所述的AOD氩氧精炼炉化渣剂的制备方法，包括：
将铝酸钙原料和工业废冰晶石混合，得到混合物；
将所述混合物进行造球，得到AOD氩氧精炼炉化渣剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铝酸钙原料的粒度为0～5mm。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述工业废冰晶石的粒度为0～5mm。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述造球为干法造球。
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