CN115305313B - 一种转炉化渣剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转炉化渣剂及其制备方法和应用，所述转炉化渣剂是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质20‑30份，磁选处理赤泥35‑45份，氧化铁皮20‑30份，炼钢粉尘10‑15份，粘结剂5~10份；其制备方法是：首先将除粘结剂以外的其他原料分别破碎；然后将各种原料按重量份配比称量后加入搅拌机中混合均匀；再放入成型机中压制成型后，置于烘干机中烘干至含水量小于0.5%，即得；所述化渣剂在炼钢工艺中的应用，是将化渣剂随第一批渣料加入转炉中，可以缩短渣料的化渣时间；本发明化渣剂采用工业固废为原料，成本低廉，制备工艺简单，吨钢用量少，且化渣效果好，可有效改善炉渣流动性，实现转炉前期快速高效脱磷，提高生产效率。

Description

一种转炉化渣剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钢铁冶金行业技术领域，特别是一种转炉化渣剂及其制备方法和应用。
背景技术
造渣是转炉炼钢的关键所在，铁水中的磷、硫等杂质主要靠造渣脱除，钢水中的夹杂物主要靠钢渣吸附去除，因此，前期渣快速熔化，尽快形成一定碱度、流动性好的炉渣是造渣操作的关键。而化渣剂的冶金性能良好，有助于前期炉渣的熔化，缩短转炉冶炼周期，提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益，被广泛应用于转炉炼钢中。
公开号为CN103484602A的中国专利，公开了钢铁冶金用化渣剂，可有效降低石灰熔点，起到化渣助熔作用。公开号为CN107674939A的中国专利，公开了一种脱磷化渣剂，使得钢水磷含量低于0.01%，提高钢材性能。公开号为CN111334627A的中国专利，公开了一种冶金含氟化渣剂及其制备方法和应用，制备工艺简便，成渣速度快，提升了生产节奏。但上述专利中的化渣剂含有较高的F或Na，对转炉炉衬有较大的侵蚀作用，缩短炉衬寿命。
公开号为CN103993134A的中国专利，公开了一种炼钢用化渣剂及其使用方法，加入转炉后，利于脱磷，抑制炉渣返干，防止喷溅。公开号为CN103451355A的中国专利，公开了一种炼钢用复合化渣剂的生产工艺，采用固废作为原料，节能降耗，同时化渣效果好，预防后期炉渣返干。但上述专利中的化渣剂吨钢加入量较多，成本较高，且加入次数多，较为不便。
公开号为CN105586467A的中国专利，公开了一种冶金用化渣剂，化渣效果好，改善了熔池反应条件。公开号为CN107881284A的中国专利申请，公开了一种赤泥生产转炉化渣剂的方法，有效利用了赤泥。公开号为CN108018417A的中国专利，公开了炼钢转炉化渣剂及其制备方法，实现资源回收利用，改善转炉化渣情况。但上述专利中生产的化渣剂含有较高的SiO2，需加入较多石灰造碱性渣。
因此，针对现有技术存在的上述问题，研发一种成本低廉，化渣速度快，用量少的转炉炼钢用化渣剂十分必要。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的转炉炼钢用化渣剂存在含氟、钠成分较高、对转炉炉壁有腐蚀作用，或用量较大、成本高且加入次数多，使用不方便，或含有二氧化硅、需要加入更多石灰造碱性渣的问题，提供一种转炉化渣剂及其制备方法和应用，本发明化渣剂制备工艺简单，化渣效果好，可实现转炉前期快速脱磷，并且吨钢用量少，成本较低。
本发明的一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质20-30份，磁选处理赤泥35-45份，氧化铁皮20-30份，炼钢粉尘10-15份，粘结剂5-10份；
所述废弃铝电解质中Na3AlF6含量≥70%；
所述磁选处理赤泥中含有下述质量百分含量的成分：Al2O3：20%-25%，Na2O：15%-20%，Fe2O3：15%-20%，CaO：10%-20%，其余为杂质；
所述氧化铁皮T.Fe含量≥65%。
所述炼钢粉尘中含有下述质量百分含量的成分：T.Fe：50%-55%，CaO：3%-5%，Al2O3：2%-5%，其余为杂质；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
所述粘炼剂使用已申请专利产品：炼钢脱磷剂界面改性剂（CN201911050467.6，一种炼钢脱磷剂界面改性剂及改性脱磷剂制备和使用方法，生产厂家：沈阳钢中宝科技有限公司）和无镁矿相重构剂（CN202110631627.7，一种无镁矿相重构剂及制备方法和转炉炼钢造渣方法，生产厂家：郑州东升冶金新材料有限公司）。
本发明的一种转炉化渣剂，所述转炉化渣剂中含有下述质量百分含量的成分：F：3%-8%，CaO：3%-8%，Al2O3：15%-20%，Fe2O3：35%-45%，Na2O：20%-30%，其余为杂质。
优选地，本发明的一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质26份，磁选处理赤泥41份，氧化铁皮26份，炼钢粉尘13份，粘结剂8份。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在150-250 ℃下烘干60-100min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用，是在转炉吹炼开始时，化渣剂随着第一批造渣料一起加入转炉中造渣，化渣剂的加入量为1-3 kg/t钢水,化渣时间15 s。
本发明中所采用的各种原料，在本发明中所起作用如下：所述废弃铝电解质，可以起到降低炉渣熔点、黏度，提高磷分配比，利于化渣脱磷；所述磁选处理赤泥，提供部分氧化铝化渣助熔；所述氧化铁皮，提供氧化铁助熔；所述炼钢粉尘，属于回收再利用物质；所述粘合剂用于将上述各种原料粘结在一起，利于成型。
本发明的转炉化渣剂，含有下述质量百分含量的成分：F：3%-8%，CaO：3%-8%，Al2O3：15%-20%，Fe2O3：35%-45%，Na2O：20%-30%，其余为杂质。上述物质在本发明中分别起到如下作用：F起到化渣助熔的作用，CaO提供一定量石灰，Al2O3也起到化渣助熔的作用，Fe2O3提高氧化铁含量，利于化渣；Na2O可以降低熔点、黏度，提高磷分配比，利于化渣脱磷。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的化渣剂制备工艺简单，流程短，并且吨钢用量较少，成本低；
（2）本发明的化渣剂化渣效果好，可有效改善炉渣流动性，减少化渣不良造成的喷溅，实现转炉前期快速高效脱磷，提高生产效率；
（3）本发明的化渣剂含有较多Fe2O3，有利于提高金属收得率，降低生产成本，并且含有的杂质少，避免造成环境污染；
（4）本发明的化渣剂原材料主要为钢铁冶炼所产生的固废，有效解决了冶金固废堆砌处置造成的环境污染，经济环保，符合绿色发展理念。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
实施例1
一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质26份，磁选处理赤泥41份，氧化铁皮26份，炼钢粉尘13份，粘结剂10份；
所述废弃铝电解质中Na3AlF6含量≥70%，下同；
所述磁选处理赤泥中含有下述质量百分含量的成分：Al2O3：20%-25%，Na2O：15%-20%，Fe2O3：15%-20%，CaO：10%-20%，其余为杂质，下同；
所述氧化铁皮T.Fe含量≥65%，下同；
所述炼钢粉尘中含有下述质量百分含量的成分：T.Fe：50%-55%，CaO：3%-5%，Al2O3：2%-5%，其余为杂质，下同；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
所述粘炼剂使用已申请专利产品：炼钢脱磷剂界面改性剂（CN201911050467.6，一种炼钢脱磷剂界面改性剂及改性脱磷剂制备和使用方法，生产厂家：沈阳钢中宝科技有限公司）和无镁矿相重构剂（CN202110631627.7，一种无镁矿相重构剂及制备方法和转炉炼钢造渣方法，生产厂家：郑州东升冶金新材料有限公司）（下同）。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在200 ℃下烘干83min至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
经检测，本实施例制得的转炉化渣剂中含有下述质量百分比含量的成分：F含量4.6%、CaO含量5.3%、Al2O3含量17.2%、Fe2O3含量39.6%，Na2O含量26.7%，其余为杂质。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本实施例是在130 t转炉中冶炼为例，铁水重量129 t，废钢重量39.1 t，铁水温度为1376 ℃，铁水成分为：C含量4.32%，Si含量0.38%，Mn含量0.28%，P含量0.109%，S含量0.021%。
转炉吹炼开始，第一批造渣料加入石灰2730 kg，镁球780 kg，白云石520 kg，并加入化渣剂260 kg进行造渣；化渣后，第二批造渣料加入1280 kg石灰和280 kg镁球。前期造渣缩短了成渣时间，提高了冶炼效率，终点钢水P含量为0.018%。
通过在本实施例转炉冶炼过程中加入化渣剂，第一次造渣时间由常规的60-90 s减少到15 s，不仅缩短了化渣时间，钢水终点P含量也较常规冶炼降低0.018%。
实施例2
一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质20份，磁选处理赤泥45份，氧化铁皮22份，炼钢粉尘13份，粘结剂8份；
所述废弃铝电解质、磁选处理赤泥、氧化铁皮、炼钢粉尘的原料要求同实施例1；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在210℃下烘干78min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
经检测，本实施例制得的转炉化渣剂中含有下述质量百分比含量的成分：F含量3.5%、CaO含量6.2%、Al2O3含量16.3%、Fe2O3含量37.2%，Na2O含量28.7%，其余为杂质。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本实施例是在130 t转炉中冶炼为例，铁水重量128 t，废钢重量38.9 t，铁水温度为1390 ℃，铁水成分为：C含量4.25%，Si含量0.32%，Mn含量0.3%，P含量0.111%，S含量0.017%。
转炉吹炼开始，第一批造渣料加入石灰2800 kg，镁球750 kg，白云石510 kg，并加入化渣剂230 kg进行造渣；化渣后，第二批造渣料加入1200 kg石灰和320 kg镁球。前期造渣缩短了成渣时间，提高了冶炼效率，终点钢水P含量为0.026%。
通过在本实施例转炉冶炼过程中加入化渣剂，第一次造渣时间由常规的60-90 s减少到16 s，不仅缩短了化渣时间，钢水终点P含量也较常规冶炼降低0.015%。
实施例3
一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质23份，磁选处理赤泥42份，氧化铁皮30份，炼钢粉尘10份，粘结剂5份；
所述废弃铝电解质、磁选处理赤泥、氧化铁皮、炼钢粉尘的原料要求同实施例1；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在220 ℃下烘干75 min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
经检测，本实施例制得的转炉化渣剂中含有下述质量百分比含量的成分：F含量4.2%、CaO含量7.3%、Al2O3含量18.1%、Fe2O3含量43.4%、Na2O含量26.8%，其余为杂质。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本实施例是在130 t转炉中冶炼为例，铁水重量125 t，废钢重量28 t，铁水温度为1338 ℃，铁水成分为：C含量4.11%，Si含量0.3%，Mn含量0.25%，P含量0.098%，S含量0.023%。
转炉吹炼开始，第一批造渣料加入石灰2520 kg，镁球770 kg，白云石545 kg，并加入化渣剂200 kg进行造渣；化渣后，第二批造渣料加入1080 kg石灰和330 kg镁球。前期造渣缩短了成渣时间，提高了冶炼效率，终点钢水P含量为0.032%。
通过在本实施例转炉冶炼过程中加入化渣剂，第一次造渣时间由常规的60-90 s减少到18 s，不仅缩短了化渣时间，钢水终点P含量也较常规冶炼降低0.012%。
实施例4
一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质26份，磁选处理赤泥37份，氧化铁皮28份，炼钢粉尘11份，粘结剂6份；
所述废弃铝电解质、磁选处理赤泥、氧化铁皮、炼钢粉尘的原料要求同实施例1；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在180 ℃下烘干85 min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
经检测，本实施例制得的转炉化渣剂中含有下述质量百分比含量的成分：F含量5.7%、CaO含量4.2%、Al2O3含量15.3%、Fe2O3含量41.3%、Na2O含量22.5%，其余为杂质。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本实施例是在130 t转炉中冶炼为例，铁水重量130 t，废钢重量35.6 t，铁水温度为1373 ℃，铁水成分为：C含量4.41%，Si含量0.32%，Mn含量0.27%，P含量0.104%，S含量0.019%。
转炉吹炼开始，第一批造渣料加入石灰2870 kg，镁球840 kg，白云石555 kg，并加入化渣剂250 kg进行造渣；化渣后，第二批造渣料加入1230 kg石灰和360 kg镁球。前期造渣缩短了成渣时间，提高了冶炼效率，终点钢水P含量为0.022%。
通过在本实施例转炉冶炼过程中加入化渣剂，第一次造渣时间由常规的60-90 s减少到19 s，不仅缩短了化渣时间，钢水终点P含量也较常规冶炼降低0.016%。
实施例5
一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质28份，磁选处理赤泥40份，氧化铁皮20份，炼钢粉尘15份，粘结剂9份；
所述废弃铝电解质、磁选处理赤泥、氧化铁皮、炼钢粉尘的原料要求同实施例1；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在150℃下烘干100 min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
经检测，本实施例制得的转炉化渣剂中含有下述质量百分比含量的成分：F含量6.5%、CaO含量5.1%、Al2O3含量19.2%、Fe2O3含量35.7%、Na2O含量24.3%，其余为杂质。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本实施例是在130 t转炉中冶炼为例，130 t转炉，铁水重量126.2 t，废钢重量31.42 t，铁水温度为1346 ℃，铁水成分为：C含量4.87%，Si含量0.4%，Mn含量0.29%，P含量0.105%，S含量0.017%。
转炉吹炼开始，第一批造渣料加入石灰2800 kg，镁球955 kg，白云石0 kg，并加入化渣剂300 kg进行造渣；化渣后，第二批造渣料加入1200 kg石灰和409 kg镁球。前期缩短了成渣时间，提高了冶炼效率，终点钢水P含量为0.031%。
通过在本实施例转炉冶炼过程中加入化渣剂，第一次造渣时间由常规的60-90 s减少到15 s，不仅缩短了化渣时间，钢水终点P含量也较常规冶炼降低0.011%。
实施例6
一种转炉化渣剂，是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质30份，磁选处理赤泥35份，氧化铁皮25份，炼钢粉尘12份，粘结剂7份；
所述废弃铝电解质、磁选处理赤泥、氧化铁皮、炼钢粉尘的原料要求同实施例1；
所述粘结剂是炼钢脱磷剂界面改性剂和无镁矿相重构剂，重量比为1:1。
本发明的转炉化渣剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在250 ℃下烘干60 min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
经检测，本实施例制得的转炉化渣剂中含有下述质量百分比含量的成分：F含量7.6%、CaO含量3.3%、Al2O3含量17.3%、Fe2O3含量39.6%，Na2O含量20.7%，其余为杂质。
本发明的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
本实施例是在130 t转炉中冶炼为例，铁水重量127 t，废钢重量38.3t，铁水温度为1382 ℃，铁水成分为：C含量4.21%，Si含量0.34%，Mn含量0.32%，P含量0.115%，S含量0.015%。
转炉吹炼开始，第一批造渣料加入石灰2700 kg，镁球740 kg，白云石500 kg，并加入化渣剂240 kg进行造渣；化渣后，第二批造渣料加入1230 kg石灰和310 kg镁球。前期造渣缩短了成渣时间，提高了冶炼效率，终点钢水P含量为0.026%。
通过在本实施例转炉冶炼过程中加入化渣剂，第一次造渣时间由常规的60-90 s减少到17 s，不仅缩短了化渣时间，钢水终点P含量也较常规冶炼降低0.016%。
从上述六个实施例可以看出，采用本发明的转炉化渣剂，可有效缩短化渣时间，并提高脱磷效率，进而提高生产效率，为企业节能降本起到关键作用。

Claims (6)

1.一种转炉化渣剂，其特征在于是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质20-30份，磁选处理赤泥35-45份，氧化铁皮20-30份，炼钢粉尘10-15份，粘结剂5-10份；
所述废弃铝电解质中Na3AlF6含量≥70%；
所述磁选处理赤泥中含有下述质量百分含量的成分：Al2O3：20%-25%，Na2O：15%-20%，Fe2O3：15%-20%，CaO：10%-20%，其余为杂质；
所述氧化铁皮T.Fe含量≥65%。
2.根据权利要求1所述的一种转炉化渣剂，其特征在于：所述转炉化渣剂中含有下述质量百分含量的成分：F：3%-8%，CaO：3%-8%，Al2O3：15%-20%，Fe2O3：35%-45%，Na2O：20%-30%，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的一种转炉化渣剂，其特征在于是由下述重量份的物质组成：废弃铝电解质26份，磁选处理赤泥41份，氧化铁皮26份，炼钢粉尘13份，粘结剂8份。
4.如权利要求1-3任一项所述的转炉化渣剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）原料破碎：将除粘结剂以外的其他原料分别破碎至粒度为1-3 mm；
（2）配料混匀：将各种原料按重量份配比称量配料后加入搅拌机中进行混合处理，原料混合好后加入粘结剂继续搅拌混合均匀；
（3）压制成型：将混合好的原料放入成型机中压制成型；
（4）烘干：将压制成型的化渣剂放置于烘干机中，在150-250 ℃下烘干60-100 min，烘干至化渣剂含水量小于0.5%，分装，密封储存即得。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用。
6. 根据权利要求5所述的一种转炉化渣剂在转炉炼钢中的应用，其特征在于：是在转炉吹炼开始时，化渣剂随着第一批造渣料一起加入转炉中造渣，化渣剂的加入量为1-3 kg/t钢水，化渣时间15-20 s。
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