CN115029496A - 一种调温剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种调温剂及其制备方法和应用，属于钢水冶炼技术领域，调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：50～80％、燃料：20～40％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％；以燃料和40渣钢球磨水洗过程种产生的球磨粒铁为主要原料，通过调整各个原料的成分及配比，球磨粒铁成分以TFe为主，燃料主要成分为固定碳，配加部分辅料降低成本，制备的调温剂能够满足转炉炼钢要求，在实现转炉缓解钢液降温速度和球磨粒铁高价值利用的同时，降低了转炉的制造成本。
Description
技术领域
本发明属于钢水冶炼技术领域，特别涉及一种调温剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前，为了更好的促进炼钢过程中钢水质量的改善，提高冶炼效果，一般在转炉冶炼过程中加入一定量的调温剂，外购调温剂单价高达3000元/吨以上，每年消耗量调温剂量达到千万元以上，成本高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种调温剂及其制备方法和应用，以解决目前需外购调温剂导致成本高的问题。
本发明实施例提供了一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：
球磨粒铁：50～80％、燃料：20～40％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％。
可选的，所述调温剂的原料以质量分数计包括：
球磨粒铁：60～70％、燃料：25～35％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％。
可选的，所述球磨粒铁通过40渣钢球磨分选后制得。
可选的，所述燃料的粒径＜1mm。
可选的，所述粘结剂为有机粘结剂或玻璃水。
可选的，所述辅料包括胶凝材料。
可选的，所述调温剂的重量含水率＜0.5％，所述调温剂的强度≥800N/球，所述调温剂的粒径为20mm-50mm。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的调温剂的制备方法，所述方法包括：
将各原料混合于溶剂中，得到混合料；
将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
可选的，所述压球成型的压力为20MPa-40MPa，所述压球成型的转速为30r/min-90r/min；所述干燥为自然晾干或烘干，所述烘干的温度为40℃-100℃。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的调温剂的应用，所述应用包括将所述调温剂加入转炉冶炼时的钢水。
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：
本发明实施例提供的调温剂，以燃料和40渣钢球磨水洗过程种产生的球磨粒铁为主要原料，通过调整各个原料的成分及配比，球磨粒铁成分以TFe为主，燃料主要成分为固定碳，配加部分辅料降低成本，制备的调温剂能够满足转炉炼钢要求，在实现转炉缓解钢液降温速度和球磨粒铁高价值利用的同时，降低了转炉的制造成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
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是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的应用的流程图。
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。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
合理利用资源，并最终实现资源可循环利用的循环经济模式，不仅是企业降低成本，提高产品市场竞争能力的重要途径，也是企业发展的必然趋势。钢铁工业从清洁化生产到循环经济模式，是社会进步和实现生态平衡的必然要求。钢铁企业在生产中产生大量的铁红、铁鳞、瓦斯灰、转炉泥、瓦斯泥等含铁废料，回收含铁废料不但可以获得巨大的经济利益，还可以解决环境污染问题。目前常用的回收方法是用于烧结配料，但缺点是不能去除尘泥中的有害元素锌和铅。用直接还原工艺处理含锌、铁尘泥是发展趋势，申请人发现：转炉就是一个直接还原设备。
将含铁废料投入转炉中可以调节钢水的温度，故以40渣钢球磨水洗过程中产生的球磨粒铁为主要原料制备调温剂。
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种调温剂，调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：50～80％、燃料：20～40％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％。
球磨粒铁成分以TFe为主，将其作为调温剂的主要成分，可以实现铁的回收，实现球磨粒铁高价值利用。
燃料主要成分为固定碳，加入转炉后会产生一定的化学热，可以补偿整个温度调节剂加入转炉后吸收的物理热，控制调温剂的含碳量就可以控制其降温效率。若将调温剂作为降温剂使用，则调温剂的含碳量控制得越低越好。
辅料的加入可以一定程度上的降低调温剂的制备成本。
在一些实施例中，调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：60～70％、燃料：25～35％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％。
在一些实施例中，球磨粒铁通过40渣钢球磨分选后制得。
在一些实施例中，燃料的粒径＜1mm。
控制燃料的粒径＜1mm的原因是有利于成球，能够保证调温剂的强度和粉化率，该粒径取值过大的不利影响是无法保证强度。
在一些实施例中，粘结剂为有机粘结剂或玻璃水；辅料包括胶凝材料。
在一些实施例中，调温剂的重量含水率＜0.5％，所述调温剂的强度≥800N/球，所述调温剂的粒径为20mm～50mm。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的调温剂的制备方法，所述方法包括：
S1.将各原料混合于溶剂中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
在一些实施例中，压球成型的压力为20MPa～40MPa，所述压球成型的转速为30r/min～90r/min；所述干燥为自然晾干或烘干，所述烘干的温度为40℃～100℃。
控制压球成型的压力为20MPa～40MPa、转速为30r/min～90r/min的原因是在转炉中使用时能够充分利用，该取值过大的不利影响是能耗消耗高，过小的不利影响是不易成球，无法保证强度和硬度。
控制烘干的温度为40℃-100℃的原因是保证如炉前的水分要求，该温度取值过大的不利影响是浪费热量，过小的不利影响是水分不达标，无法入炉。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的调温剂的应用，所述应用包括将所述调温剂加入转炉冶炼时的钢水。
该调温剂在转炉炼钢过程中使用时，由于调温剂中的碳含量及FeO含量高，反应相对剧烈，使用不当会造成烟尘外溢、喷溅等现象。由于该调温剂含有30％焦炭，该调温剂理论冷却效果按照每吨2.5℃考虑。转炉半钢冶炼前预投1-2吨，冶炼过程再加入1吨。为避免增硫异常，试验炉次每炉总加入量不超4t，选择判定S≥0.012％钢种进行试验。由于该调温剂粒度较小含有30％焦炭，该调温剂冶炼过程加入应分批多次加入，每批不超过700kg，避免发生溢渣喷溅现象。
转炉吹炼前加入调温剂可显著提高化渣效果，缩短成渣时间，提高冶炼前期的脱磷能力。吹炼过程中根据炉渣实际状态继续补加调温剂，可快速提高渣中FeO含量，避免炉渣返干，提高石灰的利用率，提高脱磷能力。
调温剂在冶炼终点作为降温剂使用时，首先根据所需降温的幅度决定调温剂加入量，然后根据加入量调整底吹后搅的强度和时间，从而使调温剂完全还原。试验证明，加入量小于20kg/t钢时，通过调整底吹后搅的强度和时间，可使调温剂完全还原。
为保证调温剂的完全还原，采用了底吹后搅工艺，即在转炉停吹后，将转炉放置在零位，加入调温剂的同时，调整底吹氩气到适当流量，进行搅拌，在降低钢水温度的同时可降低终渣FeO含量。
实际生产过程中可根据铁水入炉硫含量及冶炼钢种对硫含量的要求调整调温剂的使用量，保证冶炼终点硫含量不超标。调温剂含FeO量为30％～40％，加入炉内后，渣中FeO迅速增加，因此可显著提高化渣效果。
调温剂作为冷料加入转炉要吸收一定的物理热，但由于其含有一定的碳元素，使得加入转炉后会补偿一定的化学热。控制调温剂的含碳量就可以控制其降温效率。若将调温剂作为降温剂使用，则调温剂的含碳量控制得越低越好。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的调温剂及其制备方法和应用进行详细说明。
实施例1
一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：50％、燃料：30％、粘结剂(玻璃水)：5％和辅料：10％，水：5％。
制备方法包括：
S1.将各原料混合于水中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
制备过程各工艺参数具体为：压球设备给料速度为200kg/min，压力控制在20Mpa,转速控制在50r/min，烘干温度为80℃。
实施例2
一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：60％、燃料：20％、粘结剂：4％和辅料：8％，水：8％。
制备方法包括：
S1.将各原料混合于水中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
制备过程各工艺参数具体为：压球设备给料速度为300kg/min，压力控制在40Mpa,转速控制在50r/min，烘干温度为40℃。
实施例3
一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：70％、燃料：20％、粘结剂：2％和辅料：4％，水：4％。
制备方法包括：
S1.将各原料混合于水中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
制备过程各工艺参数具体为：压球设备给料速度为250kg/min，压力控制在30Mpa,转速控制在50r/min，烘干温度为100℃。
实施例4
一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：79％、燃料：20％、粘结剂：0％和辅料：0％，水：1％。
制备方法包括：
S1.将各原料混合于水中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
制备过程各工艺参数具体为：压球设备给料速度为275kg/min，压力控制在35Mpa,转速控制在50r/min，烘干温度为60℃。
对比例1
一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：90％、燃料：5％、粘结剂：1％和辅料：0％，水：4％。
制备方法包括：
S1.将各原料混合于水中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
制备过程各工艺参数具体为：压球设备给料速度为275kg/min，压力控制在35Mpa,转速控制在50r/min，烘干温度为60℃。
对比例2
一种调温剂，所述调温剂的原料以质量分数计包括：球磨粒铁：38％、燃料：50％、粘结剂：5％和辅料：2％，水：5％。
制备方法包括：
S1.将各原料混合于水中，得到混合料；
S2.将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
制备过程各工艺参数具体为：压球设备给料速度为275kg/min，压力控制在35Mpa,转速控制在50r/min，烘干温度为60℃。
相关实验：
将实施例1-4和对比例1-2制得的调温剂进行检测，结果如下表所示：
由上表可得，采用本发明实施例提供的方法制备的调温剂的含水率＜0.5％，强度≥800N/球，粒径为20～50mm，通过对比例和实施例的比较可得，当某项参数不在本申请范围内时，会出现含水率偏高、强度偏低或者粒度不足的情况。
将实施例1-4和对比例1-2制得的调温剂加入转炉中，结果如下表所示：
由以上两表可知，加入实施例提供的调温剂和未加调温剂的炉次相比较，在供氧时间和冶炼周期略有延长的情况下，终点温度提高了9℃，由于调温剂是依赖吹入熔池中的氧发生C-O反应放热，达到补充炉内热量、提高温度的目的，故而吹氧时间延长，氧气消耗量有所增加。说明该转炉调温剂加入后达到钢水提温的要求。加入对比例提供的调温剂和实施例的炉次比较，调温剂的原料配比与本发明不同，制得的调温剂不能有效降低钢渣熔点和粘度，无法有效缓解钢液降碳速度。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的调温剂以球磨粒铁和燃料为主要原料，通过调整各个原料的成分及配比，制备的调温剂能够满足转炉炼钢要求，在实现球磨粒铁高价值利用的同时，降低了转炉用调温剂的制造成本，其原理在于，球磨粒铁成分以TFe为主，燃料主要成分为固定碳，配加部分辅料降低成本，调温剂应用于转炉冶炼可以使回硫量稳定，当加入调温剂使钢水的回硫量升高。作为化渣剂使用，可缩短成渣时间延长，炉渣的去磷能力提高；
(2)本发明实施例提供的调温剂采用球磨粒铁、燃料、粘结剂、辅料等成分并按照特定比例进行组织，可确保调温剂加入转炉后，未造成钢渣过氧化，未增加钢中氧化夹杂物增加，对钢水质量无明显负面影响。由于调温剂是依赖吹入熔池中的氧发生C-O反应放热，达到补充炉内热量、提高温度的目的，故而吹氧时间延长，氧气消耗量有所增加，为进一步提高调温剂的反应速度，缩短反应时间以缩短吹氧时间，以达到缩短冶炼周期的目的，还需进一步提高供氧强度、扩大反应面积、使用新型高效燃料喷头等方面为重点展开研究；
(3)本发明实施例提供的调温剂中含FeO量为30％～40％，加入炉内后，渣中FeO迅速增加，因此可显著提高化渣效果；
(4)本发明实施例提供的调温剂转炉吹炼前加入调温剂可显著提高化渣效果，缩短成渣时间，提高冶炼前期的脱磷能力。吹炼过程中根据炉渣实际状态继续补加调温剂，可快速提高渣中FeO含量，避免炉渣返干，提高石灰的利用率，提高脱磷能力。
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 (10)
1.一种调温剂，其特征在于，所述调温剂的原料以质量分数计包括：
球磨粒铁：50～80％、燃料：20～40％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％。
2.根据权利要求1所述的调温剂，其特征在于，所述调温剂的原料以质量分数计包括：
球磨粒铁：60～70％、燃料：25～35％、粘结剂：≤5％和辅料：≤10％。
3.根据权利要求1所述的调温剂，其特征在于，所述球磨粒铁通过40渣钢球磨分选后制得。
4.根据权利要求1所述的调温剂，其特征在于，所述燃料的粒径＜1mm。
5.根据权利要求1所述的调温剂，其特征在于，所述粘结剂为有机粘结剂或玻璃水。
6.根据权利要求1所述的调温剂，其特征在于，所述辅料包括胶凝材料。
7.根据权利要求1所述的调温剂，其特征在于，所述调温剂的重量含水率＜0.5％，所述调温剂的强度≥800N/球，所述调温剂的粒径为20mm-50mm。
8.一种权利要求1至7中任意一项所述的调温剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将各原料混合于溶剂中，得到混合料；
将所述混合料进行压球成型，后进行干燥，得到调温剂。
9.根据权利要求7所述的调温剂的制备方法，其特征在于，所述压球成型的压力为20MPa-40MPa，所述压球成型的转速为30r/min-90r/min；所述干燥为自然晾干或烘干，所述烘干的温度为40℃-100℃。
10.一种权利要求1至7中任意一项所述的调温剂的应用，其特征在于，所述应用包括将所述调温剂加入转炉冶炼时的钢水。
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