CN106811576A - 一种转炉渣热态循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉渣热态循环利用方法，转炉出钢过程不控制下渣量，在向钢包内倾倒转炉渣的过程中，不间断地向钢包内渣面加入炉渣还原剂；利用LF电极加热形成的高温区实现炉渣还原剂与炉渣中磷、硅、锰、铁氧化物的化学反应，同时进行底吹搅拌，气体流量为0.04～0.12Nm3/h·t，搅拌时间为5-20min；炉渣被充分还原后，根据炉渣还原后对钢水磷、硅、锰成分的影响及钢种要求，对钢水进行合金化处理；浇注结束后，将热态铸余渣倒入扒渣后的铁水表面，随铁水一起兑入转炉中。本发明既节省了钢水合金化过程的合金消耗量及钢铁料消耗，又节省了还原精炼过程的渣料消耗，实现了转炉渣的热态循环利用。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种转炉渣热态循环利用方法。
背景技术
转炉渣是转炉炼钢过程中产生最多的固体废弃物，也是钢铁企业可开发利用的宝贵资源。转炉渣的矿物结构主要取决于化学组成，当炉渣的碱度(CaO/SiO2)<1.8时，主要矿物为CMS(镁橄榄石)、C3MS2(镁蔷薇辉石)；碱度为1.8-2.5时，主要矿物为C2S(硅酸二钙)、C2F(铁酸二钙)及RO相(以FeO为主的Fe、Mn、Mg二价金属氧化物固熔体)；碱度为2.5以上时，主要矿物为C3S(硅酸三钙)、C2S、C2F及RO相，此外钢渣中还含有少量的游离氧化钙，典型的转炉渣成分如下表。
表1典型转炉渣成分，％
| CaO | MgO | MnO | FeO | S | |||
| 40-50 | 10-15 | 8-10 | 1-3 | 0.5-1.5 | 15-25 | <2 | <0.1 |
目前，国内钢厂转炉渣回收主要包括冷态回收和热态回收两种工艺。冷态回收普遍采用滚筒法和热闷法工艺，具有占地小、处理效率高、渣铁分离较彻底、尾渣颗粒小等特点，结合目前的钢渣微粉技术，可以有效地回收转炉渣中的铁资源，同时生产建筑材料。热态回收主要包括转炉双渣、双联和留渣工艺，即将上一炉冶炼的转炉渣留一部分在炉内参与下一炉的冶炼，利用熔融态转炉渣所具有的熔渣特性、较高碱度、较高氧化性等，实现炼钢过程的快速成渣及节省渣料消耗，此工艺实现了转炉渣的部分循环利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种转炉渣热态循环利用方法，即通过对转炉渣进行还原处理，利用还原后的转炉渣对钢水进行脱硫、脱氧处理，同时还能够对转炉渣中的有益元素和铁元素进行回收，另外还可以将还原后的转炉渣重新回到转炉继续循环使用。
一种转炉渣热态循环利用方法，其技术方案包括：
(1)转炉出钢过程不控制下渣量，尽量使转炉内的钢水都进入钢包中，同时使转炉中一部分熔融态转炉渣进入钢包中，保证渣量和钢水重量的比值为0.005-0.02，在向钢包内倾倒转炉渣的过程中，不间断地向钢包内渣面加入炉渣还原剂。
(2)转炉出钢结束后将钢包运至LF处理站，利用LF电极加热形成的高温区实现炉渣还原剂与炉渣中磷、硅、锰、铁氧化物的化学反应，同时利用底吹搅拌气体进行搅拌，气体流量为0.04Nm3/h·t～0.12Nm3/h·t，搅拌时间为5min-20min。
(3)当炉渣被充分还原后，增加底吹气体流量至0.25Nm3/h·t～0.40Nm3/h·t，利用炉渣对钢水进行还原精炼，满足钢水脱硫、脱氧技术要求，同时根据炉渣还原后对钢水磷、硅、锰成分的影响及钢种要求，对钢水进行合金化处理，等钢水成分和温度满足要求后上机浇铸。
(4)浇注结束后，将装有热态铸余渣的钢包运至铁水扒渣工位，将热态铸余渣倒入扒渣后的铁水表面，此后随铁水一起兑入转炉中。由于热态炉渣中的(P2O5)和(SiO2)均被部分还原，因此炉渣具有高碱度、高磷容及熔融态等特点，可以参与转炉内的脱磷反应，节省转炉造渣料消耗，同时可以实现转炉快速成渣，缩短转炉生产时间。
如上所述的一种转炉渣热态循环利用方法，其特征在于：钢水搅拌气体可以是Ar、N2、CO2中的一种或几种。
如上所述的一种转炉渣热态循环利用方法，其特征在于：炉渣还原剂的主要组成元素可以是铝、碳、钙的一种或几种，炉渣还原剂的加入量满足能够把转炉渣中的磷、硅、铁、锰的氧化物全部还原为单质。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
通过将炉渣中的磷、硅、锰、铁氧化物还原，一方面可以实现对转炉渣中有益元素和铁元素的回收，节省钢水合金化过程的合金消耗量及钢铁料消耗，另一方面还可以利用还原后炉渣的高碱度、低氧化性及熔融特性对钢水进行还原精炼，节省还原精炼过程的渣料消耗，还原后的炉渣还可以返回转炉内继续使用，实现转炉渣的热态循环利用。
具体实施方式
实施例1：
(1)转炉出钢量250t，出钢过程未控制下渣量，尽量使转炉内的钢水都进入钢包中，使得转炉中一部分熔融态转炉渣倾倒入钢包中，钢包内渣量为2.1t，在向钢包内倾倒转炉渣的过程中，不间断地向钢包内渣面加入一定量增碳剂作为炉渣还原剂，增碳剂中碳含量为90％，共加入增碳剂470kg。
(2)将钢包运至LF处理工位，利用LF石墨电极对炉渣和钢水进行加热，同时利用LF石墨电极形成的高温区域完成还原剂与转炉渣中(P2O5)、(SiO2)、(MnO)、(FeO)的反应，电极电压435V，电流50000A。同时利用底吹氩气进行搅拌，底吹氩气流量20 Nm3/h，搅拌时间14min，处理过程未加任何造渣料。
(3)炉渣充分还原后，增加底吹氩气流量至80 Nm3/h对钢水进行脱硫、脱氧及充分搅拌，此后根据钢种成分要求进行相应的合金化后上机浇铸。
转炉出钢和LF合金化前的钢水、炉渣成分如表2所示。从表中可以看出，通过利用还原剂对炉渣进行还原处理，使得LF合金化前炉渣中的(P2O5)、(SiO2)、(MnO)、(FeO)含量比转炉出钢过程均有所降低，同时炉渣被还原后会使钢水的[Si]、[Mn]、[P]含量均有所增加。
表2钢水和炉渣成分变化，％
| [C] | [Si] | [Mn] | [P] | [S] | (MnO) | (FeO) | |||
| 转炉出钢 | 0.04 | 0.01 | 0.05 | 0.013 | 0.020 | 1.2 | 12.3 | 2.1 | 17.8 |
| LF合金化前 | 0.15 | 0.045 | 0.062 | 0.016 | 0.022 | 0.2 | 3.7 | 0.3 | 2.9 |
(4)浇注结束后，将装有热态铸余渣的钢包运至铁水扒渣工位，将热态铸余渣倒入扒渣后的铁水表面，此后随铁水一起兑入转炉中。
实施例2：
(1)转炉出钢量253t，出钢过程未控制下渣量，尽量使转炉内的钢水都进入钢包中，使得转炉中一部分熔融态转炉渣倾倒入钢包中，钢包内渣量为2.5t，在向钢包内倾倒转炉渣的过程中，不间断地向钢包内渣面加入一定量金属铝作为炉渣还原剂，共加入金属铝400kg。
(2)将钢包运至LF处理工位，利用LF石墨电极对炉渣和钢水进行加热，同时利用加热过程形成的高温区域完成金属铝与转炉渣中(P2O5)、(SiO2)、(MnO)、(FeO)的反应。电极电压435V，电流50000A，同时利用底吹氮气进行搅拌，底吹氮气流量15 Nm3/h，搅拌时间10min，处理过程未加任何造渣料。
(3)炉渣还原后，将底吹气体切换为氩气，增加底吹氩气流量至90 Nm3/h，完成钢水的脱硫、脱氧及充分搅拌，此后根据钢种成分要求进行相应的合金化后上机浇铸。
转炉出钢和LF合金化前的钢水、炉渣成分如表3所示。从表中可以看出，通过利用还原剂对炉渣进行还原处理，使得转炉渣中的(P2O5)、(SiO2)、(MnO)、(FeO)被还原，还原后使得钢水的[Si]、[Mn]、[P]含量均有所增加。
表3钢水和炉渣成分变化，％
| [C] | [Si] | [Mn] | [P] | [S] | (MnO) | (FeO) | |||
| 转炉出钢 | 0.035 | 0.01 | 0.05 | 0.015 | 0.025 | 1.1 | 14.2 | 1.8 | 19.3 |
| LF合金化前 | 0.05 | 0.04 | 0.058 | 0.017 | 0.025 | 0.17 | 4.5 | 0.28 | 2.5 |
(4)浇注结束后，将装有热态铸余渣的钢包运至铁水扒渣工位，将热态铸余渣倒入扒渣后的铁水表面，此后随铁水一起兑入转炉中。
Claims (3)
1.一种转炉渣热态循环利用方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)转炉出钢过程不控制下渣量，尽量使转炉内的钢水都进入钢包中，同时使转炉中一部分熔融态转炉渣进入钢包中，保证渣量和钢水重量的比值为0.005-0.02，在向钢包内倾倒转炉渣的过程中，不间断地向钢包内渣面加入炉渣还原剂；
(2)转炉出钢结束后将钢包运至LF处理站，利用LF电极加热形成的高温区实现炉渣还原剂与炉渣中磷、硅、锰、铁氧化物的化学反应，同时利用底吹搅拌气体进行搅拌，气体流量为0.04Nm3/h·t～0.12Nm3/h·t，搅拌时间为5min-20min；
(3)当炉渣被充分还原后，增加底吹气体流量至0.25Nm3/h·t～0.40Nm3/h·t，利用炉渣对钢水进行还原精炼，满足钢水脱硫、脱氧技术要求，同时根据炉渣还原后对钢水磷、硅、锰成分的影响及钢种要求，对钢水进行合金化处理，钢水成分和温度满足要求后上机浇铸；
(4)浇注结束后，将装有热态铸余渣的钢包运至铁水扒渣工位，将热态铸余渣倒入扒渣后的铁水表面，此后随铁水一起兑入转炉中。
2.根据权利要求1所述的一种转炉渣热态循环利用方法，其特征在于：钢水搅拌气体是Ar、N2、CO2中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种转炉渣热态循环利用方法，其特征在于：炉渣还原剂的主要组成元素是铝、碳、钙的一种或几种，炉渣还原剂的加入量满足能够把转炉渣中的磷、硅、铁、锰的氧化物全部还原为单质。
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