CN117925949A - 一种炼钢用高效化渣剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种炼钢用高效化渣剂及制备方法，涉及炼钢的技术领域。所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 20‑35％，SiO210‑25％，Fe2O330‑50％，MgO 5‑10％，Al2O31‑5％。所述制备方法先称量好原料，然后进行预熔处理得到预熔产物，之后进行破碎处理并得到3mm以下的颗粒产物，最后向颗粒产物中添加粘结剂并压制得到炼钢用高效化渣剂。本发明炼钢用高效化渣剂的成分选择和含量的匹配选择使得其化渣充分，加入方式简单，能够协同提高化渣和脱磷效率，原料选择来源广泛，通过不同的破碎方式能够形成不同形貌粒径的颗粒产物，利于工业大规模生产和推广。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢的技术领域，尤其一种炼钢用高效化渣剂及制备方法。
背景技术
在炼钢工艺中，需加入石灰等含CaO的熔剂进行造渣，以生成CaO-SiO2-FeO-X系(X为MgO、MnO、Al2O3等，通常含量较低)的多元多相炉渣，进而通过渣-钢反应达到脱磷、脱硫等目的。
在很多情况下，尤其是低硅铁水及半钢冶炼等工况，石灰表面生成熔点高达2000℃以上的2CaO·SiO2或3CaO·SiO2等物质阻碍其进一步溶解，从而使炉渣固液相比例失衡，表现为化渣困难及脱磷效果差，极易造成氧枪结瘤和钢水P高判废等生产质量事故。因此，通常需要加入化渣剂来促进石灰的溶解，得到液相比例更高、流动性更好的炉渣。
根据产品中主要化渣组分的不同，可将现有的化渣剂产品分为氟系、铁系和复合系，其核心原理都是通过与CaO结合形成低熔点物质，从而促进CaO的溶解并提高炉渣中的液相量。
其中：氟系化渣剂中主要包含萤石或其他含氟原料，加入后与CaO结合生成熔点1400℃左右的CaO·CaF2等物质，具有化渣速度快的特点，但由于氟对环境污染大、严重侵蚀炉衬及萤石资源短缺等原因，其使用受到极大限制；
铁系化渣剂中主要包含铁矿粉或其他高FeO/Fe2O3含量的原料(如转炉污泥等)，加入后与CaO结合生成熔点1200℃左右的CaO·Fe2O3或CaO·FeO·SiO2等物质，虽然能起到较好的化渣效果，但由于FeO/Fe2O3还原反应需大量吸热，而低硅铁水或半钢本就热量不足，容易造成大量补吹升温而增加炼钢吹炼损失；
目前使用最多的是复合系化渣剂，除包含一定量的FeO/Fe2O3之外，通常还包含较高含量的Al2O3、SiO2、MgO等氧化物中的一种或多种，加入后与CaO结合分别生成熔点1400℃左右的12CaO·7Al2O3、熔点1500℃左右的CaO·SiO2或3CaO·2SiO2、熔点1500℃左右的2CaO·MgO·2SiO2或3CaO·MgO·2SiO2等物质，从而增加熔渣液相量并实现化渣的效果。
然而，现有的这些各种复合系化渣剂的配料都较为复杂，成分设计往往与炼钢常规渣系相差较大，使用时对用法、用量等有诸多讲究，加大了生产成本和工艺控制难度；且加入后容易使熔渣渣系发生偏离，虽然有较好的化渣效果，但有可能影响渣系最终的脱磷效果，造成脱磷效率整体偏低。
例如：中国专利CN115820947A公开了一种含钛高炉渣多组元化渣剂，原料包括以下组分：金属硅粉20-25份、萤石10-20份、白云石20-25份、锰矿20-25份、镁铬砖颗粒10-15份，显然该化渣剂属于氟系化渣剂，存在氟系化渣剂的技术缺陷，且解决的是熔融态含钛高炉渣黏度大、风淬工艺无法成球的技术难题。而中国专利CN115747421A的一种新型环保化渣剂、中国专利CN115652184A公开的一种AOD转炉使用化渣剂冶炼超纯铁素体不锈钢的方法和中国专利CN114703339A公开的一种用于精炼炉的新型化渣剂也是如此。
中国专利CN115305313A公开了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，显然该化渣剂属于铁系化渣剂，存在铁系化渣剂的技术缺陷，成分复杂，不含有二氧化硅或者含量非常少，化渣时间短，化渣不充分，吨钢化渣剂加入量少。
中国专利CN114131008A公开了一种半钢罐用高效化渣剂及其制备方法，其化学成分中既包含了氟系化渣剂，也包含了铁系化渣剂，且根据含量选择可以选择为铁系化渣剂，其中的光伏切割肥料一般含量较多的时候，氟含量较少，且吨钢加入料较少，化渣效果一般。
为了使复合系化渣剂的化渣和脱磷效果得到综合优化，同时提高化渣剂的易用性，亟需一种能够协同提高化渣效率、化渣效果、脱磷效率和脱磷效果的炼钢用高效化渣剂的新方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是当前的炼钢用化渣剂氟系化渣剂和铁系化渣剂存在诸多技术缺陷，包括氟对炉衬侵蚀、对环境不友好以及需要补吹供热等，且原料来源虽然广泛，但是成分控制难且难以预期；而复合化渣剂更是会形成多种熔点的物质，成分设计与炼钢常规渣系偏差大，使用时对用法、用量、温度等有诸多讲究，提高了生产成本和工艺控制难度，且化渣效果和脱磷效果不能得到协同提高。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 20-35％，SiO2 10-25％，Fe2O3 30-50％，MgO 5-10％，Al2O3 1-5％。
优选地，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO24-33％，SiO2 11.8-22.1％，Fe2O3 28.5-47.5％，MgO 6.5-8.5％，Al2O3 2.5-4.5％。
优选地，所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率至少提高了4.6％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率至多降低了25.9％。
优选地，所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为2.5-3min，中前期脱磷率至少为63.5％，后期脱磷率至少为51.9％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3-4.5min，中前期脱磷率至多为62.5％，后期脱磷率至少为65.4％。
一种所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，之后冷却至室温，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂。
优选地，S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种。
优选地，所述原料按质量百分比计为25-35％生石灰粉、10-20％石英砂、30-50％铁矿粉、8-13％高镁石灰粉和4-7％铝矾土。
优选地，所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为90-95％，石英砂含SiO2的质量百分含量＞95％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量＞95％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为70-80％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量＞90％。
优选地，S2中所述预熔处理的温度为1450-1550℃，预熔处理的时间为1-2h；炉冷至500-660℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为480-570℃/s。
优选地，S3中破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种。
优选地，S4中粘结剂的添加量为1-3wt.％，所述椭圆或圆形球团产物的直径为20-50mm。
上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
上述方案，本发明提出了一种炼钢用高效化渣剂，本发明的炼钢用高效化渣剂形成与实际炼钢过程渣系成分接近且熔点低于1450℃的低熔点渣系，在炼钢温度下能够快速熔化得到大量液相，促进CaO溶解并形成与前述其他复合系化渣剂类似的低熔点物相，从而实现良好的化渣效果。
本发明本的化渣剂中富含有利于脱磷的2CaO·SiO2固溶体相(完全熔化态炉渣在熔点温度以下时析出，或在熔点温度以上的熔化态炉渣中超出其饱和溶解度时析出，与石灰未溶解时表面的固态相2CaO·SiO2有本质的不同)，并且在促进CaO溶解的过程进一步产生更多的固溶体富磷相2CaO·SiO2-3CaO·P2O5，从而有效提高转炉的脱磷效果。
本发明的炼钢用高效化渣剂加入方式简单，加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率至少提高了2.32％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率至多降低了29.2％。
本发明所炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为2.5-3min，中前期脱磷率至少为63.5％，后期脱磷率至少为51.9％，前期全部加入的综合脱磷率至少为81.8％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3-4.5min，中前期脱磷率至多为62.5％，后期脱磷率至少为65.4％，前期+后期分期加入的综合脱磷率至少为87.0％。
本发明的原料来源广泛，可以通过不同温度的预熔、不同破碎方式来获得不同形貌、不同性能的颗粒产物，之后结合粘结剂压制得到能够满足不同需求的化渣剂，应用范围广，制备成本低，利于工业化生产。
总之，本发明方法相对于其他传统方法，炼钢用高效化渣剂的成分选择和含量的匹配选择使得其化渣充分，加入方式简单，能够协同提高化渣和脱磷效率，且原料选择来源广泛，通过不同的破碎方式能够形成不同形貌粒径的颗粒产物，降低了生产成本和工艺控制难度，所制备的能够满足不同需求的化渣剂利于工业大规模生产和推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 24.0％，SiO2 11.8％，Fe2O3 47.5％，MgO 7.5％，Al2O3 4.5％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为25％生石灰粉、10％石英砂、50％铁矿粉、10％高镁石灰粉和5％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为93％，石英砂含SiO2的质量百分含量为97％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为96％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为76％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为92％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1550℃，预熔处理的时间为1.5h；炉冷至560℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为548℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成35mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了4.6％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率降低了25.9％。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3min，中前期脱磷率为63.5％，后期脱磷率为53.0％，综合脱磷率为82.8％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4.5min，中前期脱磷率为60.7％，后期脱磷率为71.5％，综合脱磷率为88.8％。
实施例2
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 28.5％，SiO2 17.0％，Fe2O3 38.0％，MgO 7.5％，Al2O3 4.5％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为30％生石灰粉、15％石英砂、40％铁矿粉、10％高镁石灰粉和5％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为94％，石英砂含SiO2的质量百分含量为96％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为97％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为74％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为93％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1500℃，预熔处理的时间为1.7h；炉冷至580℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为525℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2.2wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成38mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了7.5％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率降低了23.5％。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3min，中前期脱磷率为65.7％，后期脱磷率为51.9％，综合脱磷率为83.5％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4min，中前期脱磷率为61.1％，后期脱磷率为67.8％，综合脱磷率为87.5％。
实施例3
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 33.0％，SiO2 22.1％，Fe2O3 28.5％，MgO 7.5％，Al2O3 4.5％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为35％生石灰粉、20％石英砂、30％铁矿粉、10％高镁石灰粉和5％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为95％，石英砂含SiO2的质量百分含量为96％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为97％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为80％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为91％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1520℃，预熔处理的时间为1.3h；炉冷至600℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为510℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2.5wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成36mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了6.56％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率至多降低了20.0％。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为2.5min，中前期脱磷率为66.6％，后期脱磷率为52.3％，综合脱磷率为84.1％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3.5min，中前期脱磷率为62.5％，后期脱磷率为65.4％，综合脱磷率为87.0％。
对比例1
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 15.8％，SiO2 46.4％，Fe2O3 23.8％，MgO 11.3％，Al2O3 0.0％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为15％生石灰粉、45％石英砂、25％铁矿粉、15％高镁石灰粉和0％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为90％，石英砂含SiO2的质量百分含量为97％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为96％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为70％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为93％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1530℃，预熔处理的时间为1.5h；炉冷至560℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为548℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成35mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本对比例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了2.30％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率提高了16.2％。
本对比例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3.5min，中前期脱磷率为62.2％，后期脱磷率为46.6％，综合脱磷率为79.8％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4.5min，中前期脱磷率为60.8％，后期脱磷率为40.1％，综合脱磷率为76.5％。
对比例2
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 4.5％，SiO2 13.8％，Fe2O3 23.8％，MgO 0.0％，Al2O3 54.0％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为5％生石灰粉、10％石英砂、25％铁矿粉、0％高镁石灰粉和60％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为90％，石英砂含SiO2的质量百分含量为97％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为96％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为70％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为93％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1530℃，预熔处理的时间为1.5h；炉冷至560℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为548℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成35mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本对比例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了4.31％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率提高了6.55％。
本对比例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3.5min，中前期脱磷率为60.5％，后期脱磷率为47.2％，综合脱磷率为79.1％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4min，中前期脱磷率为58.0％，后期脱磷率为44.3％，综合脱磷率为76.6％。
对比例3
本实用化渣剂的化渣时间为10min，中前期脱磷率为54.8％，后期脱磷率为45.6％，综合脱磷率为75.4％.。
将实施例1-3和对比例1-3对比研究发现，采用本发明技术方案得到的炼钢用高效化渣剂用于转炉半钢冶炼或低硅铁水冶炼，能够有效缩短化渣时间，且同等操作条件下化渣效果优于同类产品；与其他同类产品在后期加入可能导致后期脱磷效果变差相比，本发明技术方案所制得的高效化渣剂产品加入方式更加灵活，无论是前期加入还是前、后期分批加入，都能使综合脱磷效率得到大幅度改善，其化渣效果和脱磷效果得到了协同提高。
实施例4
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 30.0％，SiO2 20.8％，Fe2O3 30.5％，MgO 7.5％，Al2O3 4.5％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为33％生石灰粉、17％石英砂、36％铁矿粉、10％高镁石灰粉和5％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为93％，石英砂含SiO2的质量百分含量为97％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为96％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为76％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为92％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1550℃，预熔处理的时间为1.5h；炉冷至610℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为500℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2.3wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成39mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了7.12％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率降低了21.4％。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3min，中前期脱磷率为66.2％，后期脱磷率为52.1％，综合脱磷率为83.8％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4min，中前期脱磷率为61.8％，后期脱磷率为66.3％，综合脱磷率为87.1％。
实施例5
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 26.3％，SiO2 15.2％，Fe2O3 43.7％，MgO 7.5％，Al2O3 4.5％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为27％生石灰粉、13％石英砂、44％铁矿粉、10％高镁石灰粉和5％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为93％，石英砂含SiO2的质量百分含量为96％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为97％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为78％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为93％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1550℃，预熔处理的时间为1.5h；炉冷至630℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为490℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2.5wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成42mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了6.25％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率降低了24.8％。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3min，中前期脱磷率为64.6％，后期脱磷率为52.4％，综合脱磷率为83.1％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4.3min，中前期脱磷率为60.8％，后期脱磷率为69.7％，综合脱磷率为88.1％。
实施例6
一种炼钢用高效化渣剂，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 22.0％，SiO2 10％，Fe2O3 48.7％，MgO 7.5％，Al2O3 4.5％。
一种上述炼钢用高效化渣剂的制备方法，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种；
所述原料按质量百分比计为25％生石灰粉、13％石英砂、47％铁矿粉、10％高镁石灰粉和5％铝矾土；
所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为94％，石英砂含SiO2的质量百分含量为96％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量为97％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为78％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量为93％；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，预熔处理的温度为1550℃，预熔处理的时间为1.7h；炉冷至660℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为480℃/s，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，破碎处理为挤压破碎、劈裂破碎、冷冻破碎、研磨破碎、折断破碎、冲击破碎中的至少一种，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将2.4wt.％的粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成45mm的椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂；其中，粘结剂为水玻璃、冶金用无硫粘结剂或焦油中的至少一种。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率提高了2.32％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率降低了29.2％。
本实施例所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3min，中前期脱磷率为61.7％，后期脱磷率为52.5％，综合脱磷率为81.8％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为4.5min，中前期脱磷率为60.3％，后期脱磷率为74.2％，综合脱磷率为89.8％。
上述方案，本发明提出了一种炼钢用高效化渣剂，本发明的炼钢用高效化渣剂形成与实际炼钢过程渣系成分接近且熔点低于1450℃的低熔点渣系，在炼钢温度下能够快速熔化得到大量液相，促进CaO溶解并形成与前述其他复合系化渣剂类似的低熔点物相，从而实现良好的化渣效果。
本发明本的化渣剂中富含有利于脱磷的2CaO·SiO2固溶体相(完全熔化态炉渣在熔点温度以下时析出，或在熔点温度以上的熔化态炉渣中超出其饱和溶解度时析出，与石灰未溶解时表面的固态相2CaO·SiO2有本质的不同)，并且在促进CaO溶解的过程进一步产生更多的固溶体富磷相2CaO·SiO2-3CaO·P2O5，从而有效提高转炉的脱磷效果。
本发明的炼钢用高效化渣剂加入方式简单，加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率至少提高了2.32％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率至多降低了29.2％。
本发明所炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为2.5-3min，中前期脱磷率至少为63.5％，后期脱磷率至少为51.9％，前期全部加入的综合脱磷率至少为81.8％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3-4.5min，中前期脱磷率至多为62.5％，后期脱磷率至少为65.4％，前期+后期分期加入的综合脱磷率至少为87.0％。
本发明的原料来源广泛，可以通过不同温度的预熔、不同破碎方式来获得不同形貌、不同性能的颗粒产物，之后结合粘结剂压制得到能够满足不同需求的化渣剂，应用范围广，制备成本低，利于工业化生产。
总之，本发明方法相对于其他传统方法，炼钢用高效化渣剂的成分选择和含量的匹配选择使得其化渣充分，加入方式简单，能够协同提高化渣和脱磷效率，且原料选择来源广泛，通过不同的破碎方式能够形成不同形貌粒径的颗粒产物，降低了生产成本和工艺控制难度，所制备的能够满足不同需求的化渣剂利于工业大规模生产和推广。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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 (10)
1.一种炼钢用高效化渣剂，其特征在于，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 20-35％，SiO2 10-25％，Fe2O3 30-50％，MgO5-10％，Al2O3 1-5％。
2.根据权利要求1所述的炼钢用高效化渣剂，其特征在于，所述炼钢用高效化渣剂的主要成分含量按质量百分比计为：CaO 24-33％，SiO2 11.8-22.1％，Fe2O3 28.5-47.5％，MgO6.5-8.5％，Al2O3 2.5-4.5％。
3.根据权利要求1所述的炼钢用高效化渣剂，其特征在于，所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，对比发现，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的中前期脱磷率至少提高了4.6％，前期加入所述炼钢用高效化渣剂比前期+后期加入所述炼钢用高效化渣剂的后期脱磷率至多降低了25.9％。
4.根据权利要求1所述的炼钢用高效化渣剂，其特征在于，所述炼钢用高效化渣剂的加入方式为前期+后期或前期，化渣剂加入量为10kg/t；其中，前期全部加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为2.5-3min，中前期脱磷率至少为63.5％，后期脱磷率至少为51.9％；前期+后期分期加入所述炼钢用高效化渣剂的化渣时间为3-4.5min，中前期脱磷率至多为62.5％，后期脱磷率至少为65.4％。
5.一种权利要求1-4任一所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下步骤：
S1、按炼钢用高效化渣剂的主要成分含量选择原料，并进行原料配比称量，得到称量好的原料；
S2、将S1中称量好的原料进行预熔处理，之后冷却至室温，得到预熔产物；
S3、将S2中预熔产物进行破碎处理，得到3mm以下的颗粒产物；
S4、将粘结剂添加到S3的颗粒产物中，压制成椭圆或圆形球团产物，即得到炼钢用高效化渣剂。
6.根据权利要求5所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，其特征在于，S1中原料为包含炼钢用高效化渣剂成分的矿石、废弃物、市售原料中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，其特征在于，所述原料按质量百分比计为25-35％生石灰粉、10-20％石英砂、30-50％铁矿粉、8-13％高镁石灰粉和4-7％铝矾土。
8.根据权利要求7所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，其特征在于，所述原料中的生石灰粉含CaO的质量百分含量为90-95％，石英砂含SiO2的质量百分含量＞95％，铁矿粉含Fe2O3的质量百分含量＞95％，高镁石灰粉含MgO的质量百分含量为70-80％，铝矾土含Al2O3的质量百分含量＞90％。
9.根据权利要求5所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，其特征在于，S2中所述预熔处理的温度为1450-1550℃，预熔处理的时间为1-2h；炉冷至500-660℃，之后进行水冷直至室温，水冷的冷却速率为480-570℃/s。
10.根据权利要求5所述的炼钢用高效化渣剂的制备方法，其特征在于，S4中粘结剂的添加量为1-3wt.％，所述椭圆或圆形球团产物的直径为20-50mm。
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| CN202311614129.7A CN117925949A (zh) | 2023-11-29 | 2023-11-29 | 一种炼钢用高效化渣剂及制备方法 |
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| CN202311614129.7A CN117925949A (zh) | 2023-11-29 | 2023-11-29 | 一种炼钢用高效化渣剂及制备方法 |
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2023
- 2023-11-29 CN CN202311614129.7A patent/CN117925949A/zh active Pending
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