CN114686639B - 一种半钢炼钢造渣剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半钢炼钢造渣剂，属于冶金工程技术领域，该造渣剂包括如下重量份原料：石灰75‑85份、氧化镁15‑20份、粘结剂0.8‑1份、碳氢颗粒2‑3份、助剂6‑8份；将碳氢颗粒、氧化镁、石灰、助剂和粘结剂混合均匀后，碾磨、压制成型，得到造渣剂。本发明通过加入碳氢颗粒和助剂，二者协同作用，促进FeO的生成，促进CaO的溶解，能够加速化渣及脱磷反应，有效缩短转炉吹炼时间，提高转炉炼钢的整体效率；此外，不会在钢水中引入其余杂质，提高钢成品的质量。
Description
技术领域
本发明属于冶金工程技术领域，具体地，涉及一种半钢炼钢造渣剂。
背景技术
对于多数钢种来说，P都是有害元素，会降低钢的强度及力学性能，影响使用效果，严重的会造成安全事故，因此对钢中P含量的要求越来越严格，一般要求终点[P％]≤0.012％。但目前转炉炼钢采用半钢冶炼，终点[P％]平均为0.158％，由于半钢中硅元素几乎被完全氧化、锰元素含量也很少，造成冶炼初期成渣困难，脱磷效率降低。
目前，在生产某些钢种的冶炼过程中，常常加入高铝矾土(熟料)作为造渣剂来调节炉渣中的Al2O3成分，炉渣中Al2O3成分控制的最佳目标值为8％，夹杂物中的Al2O3在20％，这时夹杂物的变形性最好。但是，据资料记载，高铝矾土中的TiO2含量较高，而且其TiO2含量有随Al2O3含量的增加而增加的趋势，一般在2％～4％，TiO2以锐钛矿、金红石、板钛矿等形式存在，而矾土中Al2O3和SiO2含量消长呈相反关系。虽然高铝矾土熔点高达1790℃，其在钢中熔解比较完全。高铝矾土经煅烧(即熟料)主要的物相有：莫来石、刚玉和玻璃相。炼钢厂采用的高铝矾土(熟料)相当于II级矾土，莫来石相组成在35％～72％，莫来石相所占比例较高。由于高铝矾土(熟料)中的TiO2含量较高，造成了一部分对钛夹杂物有要求的成品钢中的钛夹杂物含量偏高。此外，采用此类造渣剂，不能有效提升造渣效率，影响化渣、脱磷效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种半钢炼钢造渣剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种半钢炼钢造渣剂，包括如下重量份原料：石灰75-85份、氧化镁15-20份、粘结剂0.8-1份、碳氢颗粒2-3份、助剂6-8份；
将碳氢颗粒、氧化镁、石灰、助剂和粘结剂混合均匀后，碾磨、压制成型，得到造渣剂。
进一步地，粘结剂采用硼酸；
硼酸具有改善机械强度、助熔、减小膨胀等作用，在硼酸的作用下，造渣剂物料之间空间结构变得更为致密，形成层状的网络结构，这种网络结构较为稳定。
进一步地，碳氢颗粒选自回收的废旧聚乙烯、聚丙烯等碳氢高分子聚合物，碳氢颗粒的破碎粒径为30-40mm；
在转炉高温条件下，碳氢颗粒首先受热分解产生氢气、甲烷、一氧化碳等还原性气体，还原性气体被助剂中的转炉尘泥所吸附，并发生还原反应，将磁铁矿(Fe3O4)和赤铁矿(Fe2O3)还原成FeO，FeO对石灰的熔化速度具有决定性的有利影响，这是因为：第一，它能显著降低炉渣粘度，从而加速石灰熔化过程中的传质；第二，它能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙中的渗透；第三，它的离子半径不大，而且与CaO同属立方晶系，这都有利于它向CaO晶格中迁移并生成低熔点物质；通过促进FeO的生成，能够加速化渣及脱磷反应，有效地缩短了转炉吹炼时间，提高了转炉炼钢的整体效率；
另外，能够使回收的废旧聚乙烯、聚丙烯等碳氢高分子聚合物实现充分氧化分解，降低对环境的污染，符合环保要求。
进一步地，助剂由如下步骤制成：
将转炉尘泥破碎成粒径为5-10mm的颗粒，再加入CaO，混合均匀后，在氮气保护下升高温度至550-600℃，再通入二氧化碳，反应2-3h，得到助剂；
CaO的加入量为转炉尘泥质量的20-25％；通入二氧化碳的过程中，通入流量为300mL/min；
将转炉沉泥经过破碎处理，使其粒度较细，具有更大的比表面积，使得反应新生成的FeO具有更高活性，所以更有利于与石灰及铁水中的硅、磷等元素反应，加速化渣及脱磷反应；此外，转炉尘泥在高温和CO2的处理下，CaO能够转化为碳酸钙，在进行造渣处理时，其中的CaCO3分解吸热，适当降低了初期渣的温度，而分解产生的CO2搅拌熔池加速了石灰的溶解，有助于快速提高炉渣(尤其是初期渣)的碱度，并且能够使炉渣流动性变好，提高炉渣在石灰中的渗透能力，有助于转炉炉渣脱磷；另外，石灰溶解过程中产生的致密C2S产物层遭到FeO破坏，进一步加快了CaO的溶解速度。
本发明的有益效果：
本发明在造渣剂中加入了碳氢颗粒，在转炉高温条件下，碳氢颗粒首先受热分解产生氢气、甲烷、一氧化碳等还原性气体，还原性气体被助剂中的转炉尘泥所吸附，并发生还原反应，将磁铁矿(Fe3O4)和赤铁矿(Fe2O3)还原成FeO，FeO对石灰的熔化速度具有决定性的有利影响，这是因为：第一，它能显著降低炉渣粘度，从而加速石灰熔化过程中的传质；第二，它能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙中的渗透；第三，它的离子半径不大，而且与CaO同属立方晶系，这都有利于它向CaO晶格中迁移并生成低熔点物质；通过促进FeO的生成，能够加速化渣及脱磷反应，有效地缩短了转炉吹炼时间，提高了转炉炼钢的整体效率；
本发明在造渣剂中加入了自制的助剂，转炉尘泥在高温和CO2的处理下，CaO能够转化为碳酸钙，在进行造渣处理时，其中的CaCO3分解吸热，适当降低了初期渣的温度，而分解产生的CO2搅拌熔池加速了石灰的溶解，有助于快速提高炉渣(尤其是初期渣)的碱度，并且能够使炉渣流动性变好，提高炉渣在石灰中的渗透能力，有助于转炉炉渣脱磷；
本发明通过加入碳氢颗粒和助剂，二者协同作用，促进FeO的生成，促进CaO的溶解，能够加速化渣及脱磷反应，有效缩短转炉吹炼时间，提高转炉炼钢的整体效率；此外，不会在钢水中引入其余杂质，提高钢成品的质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备助剂：
将转炉尘泥破碎成粒径为5-10mm的颗粒，再加入CaO，混合均匀后，在氮气保护下升高温度至550℃，再通入二氧化碳，反应2h，得到助剂；CaO的加入量为转炉尘泥质量的20％；通入二氧化碳的过程中，通入流量为300mL/min。
实施例2
制备助剂：
将转炉尘泥破碎成粒径为5-10mm的颗粒，再加入CaO，混合均匀后，在氮气保护下升高温度至600℃，再通入二氧化碳，反应3h，得到助剂；CaO的加入量为转炉尘泥质量的25％；通入二氧化碳的过程中，通入流量为300mL/min。
实施例3
制备造渣剂：
将石灰75份、氧化镁15份、粘结剂0.8份、碳氢颗粒2份、实施例1制得的助剂6份混合均匀后，碾磨、压制成型，得到造渣剂。
实施例4
将石灰80份、氧化镁18份、粘结剂0.9份、碳氢颗粒2.5份、实施例2制得的助剂7份混合均匀后，碾磨、压制成型，得到造渣剂。
实施例5
将石灰85份、氧化镁20份、粘结剂1份、碳氢颗粒3份、实施例1制得的助剂8份混合均匀后，碾磨、压制成型，得到造渣剂。
对实施例3-5制得的造渣剂进行模拟转炉造渣实验：将铁样置于中频感应炉中熔融后，加入镁钙造渣剂并开始通氧吹炼；吹炼完成后将钢水浇注在圆形模具中，冷却后钢样用直读光谱仪测定其成分。
经测试，实施例3-5中造渣剂对磷的脱除率分别为：83.4％、85.6％、84.7％，具有较高的脱磷率；成渣时间分别为2.5min、2.4min、2.8min，成渣时间短，化渣效率高。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种半钢炼钢造渣剂，其特征在于，包括如下重量份原料：石灰75-85份、氧化镁15-20份、粘结剂0.8-1份、碳氢颗粒2-3份、助剂6-8份；
所述造渣剂由如下步骤制得：
将碳氢颗粒、氧化镁、石灰、助剂和粘结剂混合均匀后，碾磨、压制成型，得到造渣剂；
其中，所述碳氢颗粒选自回收的废旧聚乙烯、聚丙烯，碳氢颗粒的破碎粒径为30-40mm；
所述助剂由如下步骤制成：
将转炉尘泥破碎成粒径为5-10mm的颗粒，再加入CaO，混合均匀后，在氮气保护下升高温度至550-600℃，再通入二氧化碳，反应2-3h，得到助剂。
2.根据权利要求1所述的一种半钢炼钢造渣剂，其特征在于，所述粘结剂采用硼酸。
3.根据权利要求1所述的一种半钢炼钢造渣剂，其特征在于，CaO的加入量为转炉尘泥质量的20-25％。
4.根据权利要求1所述的一种半钢炼钢造渣剂，其特征在于，通入二氧化碳的过程中，通入流量为300mL/min。
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