CN101988137B - 一种转炉低热值铁水用发热剂 - Google Patents
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Abstract
一种转炉低热值铁水用发热剂,其成分重量百分比为:碳质材料31~44%;硅质材料35~48%;铝矾土6~14%;铁粒或/和铁屑4~10%;粘结剂4~8%;发热剂堆比重:2.2~3.5吨/m3。本发明转炉低热值铁水用发热剂,针对低硅、低温铁水,具有升温效果明显,以及促进化渣的特点,可提高转炉炉渣的脱磷能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钢铁冶金的辅料,特别涉及一种转炉低热值铁水用发热剂。
背景技术
转炉炼钢使用的主原料是铁水和废钢,有时也有一部分生铁,转炉铁水和废钢的配比,即铁水比或废钢比,对转炉的操作有着很大的影响。一般各个厂家根据本厂的铁水条件,生铁和废钢的资源,以及产量需要,确定合适的铁水比。在转炉铁水比确定的情况下,当铁水成分、温度波动时,特别是入转炉的铁水[Si]低和铁水温度低时,为满足产能需求,通常在转炉内采取添加发热剂的方法,来避免吹炼终点钢水过氧化。
目前转炉发热剂有碳质发热剂、硅质发热剂、铝质发热剂等,不同的发热剂对转炉炼钢的作用是不一样,碳质发热剂不增加渣量,但由于比重轻,易被转炉风机高速气流抽走,造成发热效果差,并且在铁水[Si]低的情况下,化渣能力差。硅质发热剂的发热量较高,生成的产物为酸性氧化物,为了确保炉渣碱度,必须补加足够的碱性氧化物,造成渣量增加,热量消耗增加,削弱了硅质发热剂发热能力。铝质发热剂发热能力大,生成的产物为中性氧化铝,对转炉炉衬的影响不太大,但该发热剂价格高,增加炼钢生产成本。
中国专利公开号CN1523121A公开了“一种炼钢用碳铁发热剂及生产工艺和使用方法。该专利涉及的发热剂剂由一种炼钢用碳铁发热剂,由含碳材料、添加剂、稳定剂、比重调节剂、粘结剂组成,其特征在于:添加剂占重量的0~10%,稳定剂占重量的0~15%,比重调节剂占重量的1~20%,粘结剂占重量的2~16%,其主要成分为含碳材料。主要用于低温及正常铁水[Si]的情况下,效果较佳,但当入炉铁水[Si]低的情况下,采用该发热剂,由于发热剂中主要是含碳材料,炉渣碱度过高,不利于转炉化渣和去磷,因此不适用于低温、低硅铁水补充热源。
用于转炉炼钢的铁水必须符合一定的成分和温度的要求(见表1),对于转炉而言,如果入炉铁水温度或铁水[Si]含量低于标准要求的铁水,称为低热值铁水。
表1炼钢铁水标准
类别 | C | Mn | S | P | Si | 铁水温度 |
炼钢铁水 | ≥4.0% | ≤0.40% | ≤0.030% | ≤0.120% | 0.25~0.50% | ≥1300℃ |
根据上述现状,本发明将开发一种针对低硅、低温铁水用发热剂,该发热剂的特点在于入炉铁水含硅量[Si]≤0.25%,或在铁水温度≤1300℃的前题下,转炉炉内进行热量补充,转炉终渣TFe含量可降低2.5%以上,转炉的脱磷率可提高2%以上,从而达到降低转炉钢水Free[O],提高钢水纯净度的目的。目前该材料已在现场实施,取得了良好的效果。
发明内容
本发明的目的在于开发一种转炉低热值铁水用发热剂,针对低硅、低温铁水,具有升温效果明显,以及促进化渣的特点,可提高转炉炉渣的脱磷能力。
本发明的技术方案是,
一种转炉低热值铁水用发热剂,其成分重量百分比为:
碳质材料 31~44%;
硅质材料 35~48%;
铝矾土 6~14%;
铁粒或/和铁屑 4~10%;
粘结剂 4~8%;
发热剂堆比重:2.2~3.5吨/m3。
进一步,所述的碳质材料为石墨,或/和电极粉。
又,本发明所述的碳质材料还包括焦碳,0~5.0%,成分重量百分比计。
所述的硅质材料为硅铁、或/和碳化硅。
另外,所述的粘结剂为801胶水、或甲基纤维素钠、或淀粉胶。
在本发明发热剂中,
碳质材料,石墨、电极粉,为发热元素;
焦碳,价格便宜,但目前冶炼的绝大多数是低硫钢种,为防止钢水增硫,应将焦碳的比例控制在5%以内。
硅铁,是强发热元素,并可提供化渣所需的SiO2含量。
铝矾土,配入6~14%,使渣中Al2O3含量控制在2.5~4.5%,加速石灰溶解,促进吹炼前期化渣,提高炉渣去磷、去硫能力。
铁粒、铁屑,比重添加剂,可以增加硅碳球的比重,使硅碳球比重大于炉渣比重,加入转炉炉内,可直接进入钢水,又可防止被转炉风机抽走。
本发明采用碳质材料、含硅材料和铝矾土的理论依据如下:
1)发热剂中添加硅质材料的作用
转炉吹炼过程中,需控制合适的炉渣碱度,炉渣碱度过高,炉渣流动性差,不利于转炉去磷去硫。而转炉脱磷必须有足够的渣量,通过加入石灰和轻烧白云石来确保脱磷所需的渣量,当入炉铁水[Si]含量低时,渣中的SiO2含量低,造成炉渣碱度过高。为了解决上述问题,在铁水温度>1300℃时,入炉铁水[Si]含量低时,通过加入软硅石,其主要成分是SiO2,来调节炉渣的流动性,和控制炉渣碱度。但是当铁水温度低时,加入软硅石,仅起到化渣的作用,无法进行热量补充。
根据刘文辉等人发表的《炼钢铁水硅含量的确定》(《炼钢》,2002年4月,第18卷第2期)的研究结果:(1)铁水中Si的质量分数应当由铁水P的质量分数,出钢时钢水P的质量分数,要求的脱P量,石灰条件等确定。(2)铁水中w(P)为0.122%,石灰有效CaO为88.59%,炉渣碱度为4.0,吨钢炉渣达92.8kg,就有足够的脱P能力,完全可以将钢中w(P)降到0.010%以下,可计算出铁水中的Si最佳质量分数为0.52%。由上述结论推算出在铁水[P]在0.060~0.120%时,入炉铁水的[Si]控制在0.25~0.50%为较佳。
本发明在发热剂中添加硅质材料35~48%,即起到良好地升温效果,又有调节炉渣碱度的作用。1kg/吨钢的硅铁可升温21℃,发热效果是碳质发热剂的3.5倍,并且解决了炉渣去磷所需合适的铁水[Si]含量的要求,在铁水低硅情况下,起到了补充铁水[Si]的作用。
2)发热剂中添加铝矾土的作用
转炉炼钢过程中,石灰的熔解速度直接影响成渣速度和冶炼时间,为促进化渣,萤石是普遍使用的助熔剂,虽然萤石具有促进化渣作用的优点,但是使用萤石易造成转炉喷溅,加速对炉衬的侵蚀降低炉龄。目前国内大多数厂家已停止使用萤石,通过转炉溅渣护炉的留渣方式,解决吹炼初期石灰的溶解问题,但效果不理想。为了进一步促进转炉吹炼初期渣形成,本发明在发热剂中添加6~14%的铝矾土,使初期渣石灰迅速溶解,具体冶金原理如下:
由炼钢原理可知,转炉吹炼初期,生成2CaO.SiO2时反应的G0值最大,因此在液体炉渣和石灰的界面上,首先生成C2S。C2S的熔点很高2403K,而且结构致密很难脱离石灰表面,因而妨碍了液体炉渣向石灰块内部渗透,严重阻碍石灰块的继续溶解。所以吹炼初期石灰块表面2CaO.SiO2层的生成是石灰溶解缓慢的重要原因。
为了加速石灰溶解过程,必须设法破坏并去除C2S壳层。方法之一就是加入能够急剧降低C2S熔点的组元,从图1可见,除了CaF2对降低C2S熔点的作用最大外(但前述萤石不利的因素,目前已停止使用萤石),其次依次是Al2O3、Fe2O3、Fe3O4、TiO2,但是Fe2O3、Fe3O4温降严重,加入这两种物质,在本身热量不足的情况下,进一步降低了炉内温度,因此不宜选用。而Al2O3在降低C2S熔点的作用、价格均优于TiO2,因此目前最佳的方法是添加Al2O3,使转炉炉渣中的Al2O3含量达到2.5~4.5%,铝矾土中的Al2O3能够促使C2S的形态发生改变,形成分散的聚集体状态直至解体,能够急剧降低C2S熔点的组元。
3)发热剂中添加碳质材料的作用
本发明在发热剂中添加碳质材料31~44%,利用石墨、电极粉或焦碳价格便宜的优点,仅为硅质材料价格的1/5左右,并且碳质材料在转炉冶炼中,不增加渣量。与硅质材料、铝矾土、铁屑做成球状后,明显增加了碳质材料的比重,可直接进入钢水,又可防止被转炉风机抽走。
本发明的有益效果:
在转炉入炉铁水Si、温度低的情况下,由于热值不足,加入适量的本发明发热剂,由于发热剂中的硅质材料,起到了强发热效果,和促进化渣作用。而发明的关键点发热剂中添加铝矾土,加速石灰溶解,促进吹炼前期化渣,提高炉渣去磷能力。而发热剂中配加碳质材料,是利用碳质材料价格便宜的优点,并且制成比重为2.2~3.5吨/m3球体,大于炉渣比重,可直接进入钢水,提高碳质材料的利用率。
本发明发热剂可避免转炉终点钢水过氧化,使用后,转炉钢水终点Free[O]、终渣TFe以及脱磷率均有不同程度地改善。
在入转炉铁水温度、成分正常的情况下,使用本发明发热剂,还可以提高废钢比例。使用本发明发热剂10kg/t钢,可使废钢比例增加2.62%,即在出钢量为175t的转炉,加入1吨该发热剂,可熔化废钢7~8吨的废钢。
附图说明
图1为各种添加剂对2CaO.SiO2熔点的影响的示意图。
具体实施方式
在转炉装入废钢、铁水后,在点火开吹前由炉顶料仓加入,利用铁水温度,使硅碳球尽早熔化。
实施例成分参见表2:
表2
实施例 | 硅质材料 | 碳质材料 | 铝矾土 | 铁粒、铁屑 | 粘结剂 |
1 | 47.5 | 31.3 | 6.0 | 7.3 | 7.9 |
2 | 35.0 | 43.5 | 10.3 | 7.2 | 4.0 |
3 | 36.8 | 32.5 | 14.0 | 10.0 | 6.7 |
4 | 43.2 | 38.3 | 8.3 | 4.0 | 6.2 |
5 | 41.5 | 37.5 | 10.0 | 7.0 | 4.0 |
6 | 40.5 | 41.0 | 7.5 | 5.5 | 5.5 |
实施结果表明(见表3、表4),在转炉入炉铁水Si均值为0.179%、温度均值在1268℃(低于入炉铁水标准要求)的低热值铁水,加入适量的本发明发热剂,转炉钢水终点Free[O]均值为594ppm,转炉终渣TFe均值为16.95%,转炉脱磷率均值达到了93.73%。较实施前,转炉钢水终点Free[O]降低了83ppm,转炉终渣TFe降低了3.61%,转炉脱磷率提高了2.72%,有效地避免转炉终点钢水过氧化。
各实施例均取得了不同的效果,其中例5效果最为明显,在转炉入炉铁水Si均值为0.19%、温度在1271℃的条件下,在出钢量为175t的转炉上,加入1600kg的发热剂,转炉钢水终点Free[O]降低了134ppm,转炉终渣TFe降低了7.89%,转炉的脱磷率提高了2.54%。
表3:实施后的效果
表4:实施前后数据对比明细
Claims (5)
1.一种转炉低热值铁水用发热剂,其成分重量百分比为:
碳质材料31~44%;
硅质材料35~48%;
铝矾土6~14%;
铁屑4~10%;
粘结剂4~8%;
发热剂堆比重:2.2~3.5吨/m3。
2.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂,其特征是,所述的碳质材料为石墨,或/和电极粉。
3.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂,其特征是,所述的碳质材料还包括焦碳,0~5.0%,成分重量百分比计。
4.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂,其特征是,所述的硅质材料为硅铁、或/和碳化硅。
5.如权利要求1所述的转炉低热值铁水用发热剂,其特征是,所述的粘结剂为801胶水、或甲基纤维素钠、或淀粉胶。
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