CN114737011B - 一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法，所述造渣剂由中心材料和外层材料组成，所述外层材料包裹于所述中心材料的外部，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为6.5‑7.5:2.5‑3.5；其中，所述外层材料由质量分数＞90％的CaO和不可避免的杂质组成；所述中心材料由质量分数＞90％的CaCO3和不可避免的杂质组成。本发明提供的造渣复合剂代替传统的石灰进行造渣，石灰消耗为26‑30kg/t钢，石灰消耗低，转炉终点P为0.0085％‑0.0100％，炉渣量为72‑86kg/t钢，钢铁料消耗为1055‑1070kg/t钢，相比于传统的造渣，在保证脱磷率的基础上，石灰消耗降低，产生的炉渣量少，钢铁料消耗更低，成本更低。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法。
背景技术
转炉造渣最常用的材料是石灰，石灰的有效成分是CaO，在转炉冶炼过程中，石灰可以造碱性渣，脱除铁水中的硫和磷杂质。石灰主要是煅烧制得，在石灰的生产过程中，不可避免会造成粉尘污染，还会造成CO2的排放升高。
目前，由于转炉冶炼后获得的终渣中存在活性CaO，而活性的CaO能与空气中的CO2或H2O发生反应，从而导致转炉炉渣物性的不稳定性，从而难以利用，使得炉渣的处理难度极大；同时，随着目前环保要求越来越严格，粉尘、碳排放也逐渐成为炼钢厂不得不考虑的重要因素。在此背景下，从源头上减少炉渣量成为迫切需求，如何提高石灰的溶解效率，实现高效脱磷的效果，从而减少石灰的使用量，成为冶金工作者面临的重大难题。
为了降低转炉石灰消耗，冶金工作者开发了留渣、双渣等一系列方法，但是，留渣操作会带来钢水中的磷元素富集，影响产品质量；双渣法存在倒渣过程铁损大等问题，石灰消耗降低，但是钢铁料消耗升高，都未从本质上解决降低石灰消耗的难题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法，在保证脱磷效果、钢铁料消耗的前提下，降低石灰的消耗，更具有经济性和环保性。
一方面，本发明提供了一种转炉用造渣剂，所述造渣剂由中心材料和外层材料组成，所述外层材料包裹于所述中心材料的外部，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为6.5-7.5:2.5-3.5；其中，
所述外层材料由质量分数＞90％的CaO和不可避免的杂质组成；
所述中心材料由质量分数＞90％的CaCO3和不可避免的杂质组成。
进一步地，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为7:3。
进一步地，所述造渣剂的粒径为30-80mm。
另一方面，本发明提供了一种降低转炉石灰消耗的方法，所述方法包括，
将铁水和废钢混合，进行吹氧冶炼；
在所述吹氧量为总吹氧量质量的6-10％的时候，向熔池半径＜0.2D的范围内加入上述造渣剂，进行第一造渣；
在所述吹氧量为总吹氧量质量的20-30％的时候，向熔池半径0.3D-0.6D的环形范围内加入上述的造渣剂，进行第二造渣；
所述吹氧冶炼结束时，获得低转炉石灰消耗的钢水。
进一步地，所述第一造渣中，所述造渣剂的加入质量为15-30kg/t钢水。
进一步地，所述第二造渣中，所述造渣剂的加入质量为9-25kg/t钢水。
进一步地，所述铁水中P的质量分数为0.06-0.12％，所述铁水的温度为1300-1400℃。
进一步地，所述总吹氧量为48-52m3/t钢。
进一步地，所述转炉容量为80-300t。
进一步地，所述铁水的装入量为总装入量的80-90％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法，该造渣剂由中心材料和外层材料组成，在吹氧冶炼过程中分批加入，外层材料的CaO会溶解并反应生成的CaO·2SiO2致密壳层，而中心材料的主要成分CaCO3会在高温下分解生成CaO和CO2气体，从而使得造渣剂膨胀，冲破致密壳层，促进致密壳层内的CaO的进一步溶解，生成的CaO也是造渣的原料，从而实现了CaO的有效利用，还提高了生产效率。本发明提供的造渣复合剂代替传统的石灰进行造渣，石灰消耗为26-30kg/t钢，石灰消耗低，转炉终点P为0.0085％-0.0100％，炉渣量为72-86kg/t钢，钢铁料消耗为1055-1070kg/t钢，相比于传统的造渣，在保证脱磷率的基础上，石灰消耗降低，产生的炉渣量少，钢铁料消耗更低，成本更低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种降低转炉石灰消耗的方法工艺图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一方面，本发明实施例提供了一种转炉用造渣剂，所述造渣剂由中心材料和外层材料组成，所述外层材料包裹于所述中心材料的外部，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为6.5-7.5:2.5-3.5；其中，
所述外层材料由质量分数＞90％的CaO和不可避免的杂质组成；
所述中心材料由质量分数＞90％的CaCO3和不可避免的杂质组成。
本发明中，外层材料的比重较大，且外层材料由大量石灰组成，在转炉吹炼过程中，可以使得外层材料优先熔化，且温度逐渐升高，待温度升高至中心部材料中的CaCO3的分解温度之后，石灰颗粒中心材料中的CaCO3分解，生成CaO+CO2；而此时，石灰外层材料中的CaO在溶解过程中由于生成的CaO·2SiO2致密壳层，从而导致CaO进一步溶解难以进行，那么内层材料分解生成的CO2气泡外溢可以导致石灰体积膨胀，打破外层材料生成的CaO·2SiO2层，进而促进外出材料中的CaO以及CaCO3分解生成的CaO进一步溶解，从而使CaO都可被有效利用，从而降低了转炉的石灰消耗量，降低生产成本。
外层材料的质量过大，相当于内层材料的CaCO3质量过少，那么分解产生的二氧化碳少，体积膨胀有限，难以打破CaO·2SiO2层；外层材料的质量过小，造渣材料少，不利于脱磷。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为7:3。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述造渣剂的粒径为30-80mm。
控制造渣剂的粒径是为了充分保证造渣剂内部的CaCO3的分解，减少石灰的浪费。造渣剂的粒径过大，可能会导致造渣剂难以膨胀破碎，不利于造渣剂溶解；造渣剂的粒径过小，容易被除尘风机抽走，影响利用率。
另一方面，本发明实施例还提供了一种降低转炉石灰消耗的方法，结合图1，所述方法包括，
S1，将铁水和废钢混合，进行吹氧冶炼；
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉冶炼用铁水中P的质量分数为0.06-0.12％，所述转炉冶炼用铁水的温度为1300-1400℃。
铁水中含有较高的杂质磷，通过造渣，可以脱除铁水中的磷。
S2，在所述吹氧量为总吹氧量质量的6-10％的时候，向熔池半径＜0.2D的范围内加入上述的造渣剂，进行第一造渣；
控制第一批造渣剂的加入时间、加入位置和加入质量，目的是在转炉点火之后石灰尽快加入，以促进造渣剂尽快溶解；此时，由于熔池温度较低，造渣剂中的石灰溶解的难度较大，为了尽快形成高碱度炉渣，要求控制造渣剂的加入位置为转炉熔池中的0.2D以内的位置，目的是利用火点区的高温条件，保证石灰快速溶解；其中D表示熔池液面的半径。
如果造渣剂加入时间过早，不利于其熔化；如果造渣剂加入时间过晚，会使造渣剂来不及溶解造渣，不利于脱磷；如果造渣剂加入位置超过0.2D范围，会延长造渣剂的溶解时间，不利于脱磷。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述第一造渣中，所述造渣剂的加入质量为15-30kg/t钢水。
如果造渣剂的加入质量过多，会造成石灰消耗过大，成本高；如果造渣剂加入质量过少，不利于脱磷。
S3，在所述吹氧量为总吹氧量质量的20-30％的时候，向熔池半径0.3D-0.6D的环形范围内加入上述的造渣剂，进行第二造渣；
加入第二批造渣剂时，铁水中的Si基本已全部被氧化成SiO2，此时，前期加入的造渣剂中的石灰溶解后基本反应生成了CaO·2SiO2，且生成物阻止溶解的继续；此时，铁水中的Si氧化产生了大量的热量，升高了温度，造渣剂内部的CaCO3达到了分解温度，生成的CO2开始起到破坏CaO·2SiO2壳层的作用，使得造渣剂中的CaO全部溶解反应；此时，加入第二批造渣剂，继续造渣，使得第二批造渣剂中的CaO溶解造渣，并且此时，熔池温度已经升高，限制石灰溶解的限制性因素为炉渣中的FeO含量不足，而此时，火点区由于发生直接的氧气与钢水反应，炉渣温度虽然较高，但是FeO含量较低，不利于石灰溶解，此时，将石灰的加入位置设定为0.3D-0.6D之间，该位置的温度较高，同时炉渣FeO含量相对较高，有利于造渣剂的快速溶解。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述第二造渣中，所述造渣剂的加入质量为9-25kg/t钢水。
如果造渣剂的加入质量过多，会造成石灰消耗过大，成本高；如果造渣剂加入质量过少，不利于脱磷。
S4，所述吹氧冶炼结束时，获得低转炉石灰消耗的钢水。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述总吹氧量为48-52m3/t钢。
通过吹氧可以脱除钢液中的碳和硅，同时还会释放热量，提高温度。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉容量为80-300t。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述铁水的装入量为总装入量的80-90％。
铁水的装入量过大，造成转炉热量不足，影响正常生产；铁水装入量过小，转炉热量富裕，不利于生产过程控制。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法进行详细说明。
实施例1
实施例1提供了一种转炉用造渣剂，该造渣剂由中心材料和外层材料构成，外层材料包裹于中心材料的外部。其中，中心材料的质量为造渣剂质量的30％，中心材料中CaCO3的质量分数为90％，其余为杂质；外层材料的质量为造渣剂质量的70％，外层材料中，CaO的质量分数为92％，其余为杂质。该造渣剂的粒径为30-50mm。
用实施例1提供的造渣剂代替传统工艺的石灰进行造渣，具体如下：
转炉容量为210t，将铁水和废钢加入转炉中，其中铁水的温度为1370℃，铁水中P的质量分数为0.095％，铁水装入量为185t，废钢装入量为40t，采用以下吹氧冶炼工艺：
1、在供氧6％时，加入第一批造渣剂，造渣剂的加入量占总造渣剂加入量的50％，加入位置为转炉熔池中的0.18D的位置；
2、供氧22％时，加入第二批造渣剂，造渣剂的加入量占总造渣剂加入量的50％，加入位置为转炉熔池中的0.35D的位置；
其中，造渣剂的总加入质量为45kg。
采用本发明的方法，石灰消耗为28kg/t钢，较传统工艺降低5kg/t钢以上。
实施例2
实施例2提供了一种转炉用造渣剂，该造渣剂由中心材料和外层材料构成，外层材料包裹于中心材料的外部。其中，中心材料的质量为造渣剂质量的33％，中心材料中CaCO3的质量分数为93％，其余为杂质；外层材料的质量为造渣剂质量的67％，外层材料中，CaO的质量分数为95％，其余为杂质。该造渣剂的粒径为35-60mm。
用实施例2提供的造渣剂代替传统工艺的石灰进行造渣，具体如下：
转炉容量为210t，将铁水和废钢加入转炉中，其中铁水的温度为1350℃，铁水中P的质量分数为0.090％，铁水装入量为195t，废钢装入量为30t，采用以下吹氧冶炼工艺：
1、在供氧8％时，加入第一批造渣剂，造渣剂的加入量占总造渣剂加入量的60％，加入位置为转炉熔池中的0.16D的位置；
2、供氧25％时，加入第二批造渣剂，造渣剂的加入量占总造渣剂加入量的40％，加入位置为转炉熔池中的0.40D的位置；
其中，造渣剂的总加入质量为50kg。
实施例3
实施例3提供了一种转炉用造渣剂，该造渣剂由中心材料和外层材料构成，外层材料包裹于中心材料的外部。其中，中心材料的质量为造渣剂质量的28％，中心材料中CaCO3的质量分数为94％，其余为杂质；外层材料的质量为造渣剂质量的72％，外层材料中，CaO的质量分数为95％，其余为杂质。该造渣剂的粒径为40-70mm。
用实施例3提供的造渣剂代替传统工艺的石灰进行造渣，具体如下：
转炉容量为300t，将铁水和废钢加入转炉中，其中铁水的温度为1380℃，铁水中P的质量分数为0.080％，铁水装入量为290t，废钢装入量为30t，采用以下吹氧冶炼工艺：
1、在供氧10％时，加入第一批造渣剂，造渣剂的加入量占总造渣剂加入量的55％，加入位置为转炉熔池中的0.15D的位置；
2、供氧30％时，加入第二批造渣剂，造渣剂的加入量占总造渣剂加入量的45％，加入位置为转炉熔池中的0.60D的位置；
其中，造渣剂的总加入质量为55kg。
对比例1
对比例1提供了一种传统石灰作为造渣剂进行造渣冶炼的方法，石灰的粒径为40-80mm，石灰中CaO的质量分数为85％。
转炉容量为300t，将铁水和废钢加入转炉中，其中铁水的温度为1370℃，铁水中P的质量分数为0.09％，铁水装入量为290t，废钢装入量为30t，采用以下吹氧冶炼工艺：
1、在供氧10％时，加入第一批石灰，石灰的加入量占总石灰加入量的60％，加入位置为转炉熔池中的0.15D的位置，其中D表示熔池液面的直径；
2、供氧30％时，加入第二批石灰，石灰的加入量占总石灰加入量的40％，加入位置为转炉熔池中的0.60D的位置；
其中，石灰的总加入质量为50kg。
表1
表1中，实施例1-3的石灰消耗的计算方法是按照分子量，以CaCO3质量乘以0.56计算。
实施例1-3提供的造渣复合剂代替传统的石灰进行造渣，石灰消耗为26-30kg/t钢，转炉终点P为0.0085％-0.0100％，炉渣量为72-86kg/t钢，钢铁料消耗为1055-1070kg/t钢。对比例1提供的石灰进行造渣，石灰消耗为50kg/t钢，高于本发明实施例1-3；转炉终点P为0.0095％，炉渣量为105kg/t钢，钢铁料消耗为1090kg/t钢，炉渣量和钢铁料消耗均高于本发明实施例1-3。
本发明提供了一种转炉用造渣剂及降低转炉石灰消耗的方法，该造渣剂由中心材料和外层材料组成，在吹氧冶炼过程中分批加入，外层材料的CaO会溶解并反应生成的CaO·2SiO2致密壳层，而中心材料的主要成分CaCO3会在高温下分解生成CaO和CO2气体，从而使得造渣剂膨胀，冲破致密壳层，促进致密壳层内的CaO的进一步溶解，生成的CaO也是造渣的原料，从而实现了CaO的有效利用，还提高了生产效率。本发明提供的造渣复合剂代替传统的石灰进行造渣，石灰消耗为26-30kg/t钢，石灰消耗低，转炉终点P为0.0085％-0.0100％，炉渣量为72-86kg/t钢，钢铁料消耗为1055-1070kg/t钢，相比于传统的造渣，在保证脱磷率的基础上，石灰消耗降低，产生的炉渣量少，钢铁料消耗更低，成本更低。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，所述方法包括：
将铁水和废钢混合，进行吹氧冶炼；所述铁水中P的质量分数为0.090-0.12%；
在吹氧量为总吹氧量质量的6-10%的时候，向熔池半径＜0.2D的范围内加入造渣剂，进行第一造渣；所述第一造渣中，所述造渣剂的加入质量为15-30kg/t钢水；
在吹氧量为总吹氧量质量的20-30%的时候，向熔池半径0.3D-0.6D的环形范围内加入所述造渣剂，进行第二造渣；所述第二造渣中，所述造渣剂的加入质量为9-25kg/t钢水；
所述吹氧冶炼结束时，获得低转炉石灰消耗的钢水；
所述造渣剂由中心材料和外层材料组成，所述外层材料包裹于所述中心材料的外部，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为6.5-7.5:2.5-3.5；其中，
所述外层材料由质量分数＞90%的CaO和不可避免的杂质组成；
所述中心材料由质量分数＞90%的CaCO3和不可避免的杂质组成。
2.根据权利要求1所述的降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，所述外层材料的质量与所述中心材料的质量比为7:3。
3.根据权利要求1所述的降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，所述造渣剂的粒径为30-80mm。
4.根据权利要求1所述的降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，，所述铁水的温度为1300-1400℃。
5.根据权利要求1所述的降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，所述总吹氧量为48-52m3/t钢。
6.根据权利要求4所述的降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，所述转炉容量为80-300t。
7.根据权利要求4所述的降低转炉石灰消耗的方法，其特征在于，所述铁水的装入量为总装入量的80-90%。
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