CN108950141A - 一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法 - Google Patents

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靳亲国
张长喜
靳斐
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Tunliu Binye Calcium Alloy Industry & Trade Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法，属于新材料制备技术领域。该方法将0～50mm不同粒度的钙渣，按精炼渣的级别牌号，需要时配一定比例的石灰石粉，通过电熔，冷却破碎即得预熔精炼渣。该方法使得金属钙渣全部得以应用，代替了全部高铝矾土，实现了废物综合利用，节省了国家铝土矿资源。

Description

一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料制备技术领域，特别是指一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法。
背景技术
钢铁是国民经济发展的重要支撑材料。2017年我国钢产量83170吨，为世界第一，但我国钢材产品实物质量整体水平不高，仅约有30％的产品可以达到国际先进水平，高品质钢满足不了需求，少数关键品种依赖进口，质量亟待升级。为此，国家鼓励钢铁企业走“专、精、特、新”的发展道路，大力推进钢铁技术进步和产品升级换代，开发绿色低碳节能环保型钢材以及装备制造业、航空航天业所需的高性能特钢材料，着重提高轴承钢、镇静钢、齿轮钢、工模具钢、不锈钢、高温合金等特钢产品的质量和性能，延长使用寿命。
炼钢就是炼渣，提高钢材质量，冶金辅料起关键作用，炼钢过程中为了去磷、去硫及脱氧等，需要加入石灰石、萤石等辅料，为了成渣控制出钢温度,还加入氧化铁皮、铝矾土等材料。
铝酸钙精炼渣为氧化铝和氧化钙的复合材料，它作为冶金辅料的一个品种，适用于普碳钢、高碳钢、高低合金钢等钢种的脱硫、脱氧，降低钢中的有害元素及杂质，主要用于LF炉、转炉钢包精炼。铝酸钙精炼渣主晶相为七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3)，熔点低，熔速快，捕捉杂质能力强，缩短冶炼时间，在国外如欧美、韩国、日本等发达国家在二十世纪初已成熟应用。我国在同期也对精炼渣进行了研发，其工艺路线主要以Al2O3大于86％的高品位高铝矾土和CaO大于48％石灰石按比例混合磨细，经烧结或熔融制得，又称预熔型铝钙料，所研发的产品在钢铁企业应用取得了明显效果。该生产工艺生产的精炼渣由于高铝矾土中自身含有SiO2.无法去除，因此早期生产质量标准为SiO2小于3.5％，再后来因高品位高铝矾土短缺，改为SiO2小于4.5％。
金属钙是冶金工业的重要原料，全国每年有5万吨产量，同时产生钙渣约15万吨。我国从2003年开始进行了较大批量的金属钙生产，往往将钙渣作为垃圾被扔掉，造成了环境污染。由于钙渣晶相结构中含有一铝酸钙(CaO·Al2O3)等高温矿相，直接用于炼钢容易钢坯夹杂造成废品，因此需要经熔融或烧结工艺处理为主晶相为七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3)的产品。本技术以生产金属钙产生的废渣为原料，根据精炼渣的系列牌号指标的需要，必要时再加入一定量的石灰石粉，并针对钙渣本身SiO2和TiO2含量低的特殊性能指标，研究了绿色生产和节能工艺，选择电炉高温熔融措施，制备了炼钢用低硅低钛预熔精炼渣系列产品。
该工艺技术与上述提到的高铝矾土和石灰石生产预熔渣的工艺相比，具有如下特点：1)绿色生产：金属钙渣全部得以应用，代替了石灰石和全部的高铝矾土，实现了废物综合利用，节省了铝土矿资源；2)杂质含量低：如在Al2O340～45％的产品中SiO2小于0.85％，TiO2小于0.03％，杂质含量低，特别适用于轴承钢、铝镇静钢等特殊钢种的冶炼，提高了应用价值；3)工艺节能：工艺中直接以热态的金属钙渣入电炉熔融，节省了生产过程中重新加热钙渣需用的大量能源，降低了生产成本，经济效益显著。
炼钢精炼渣系列产品一般以Al2O3多少进行分类分牌号，分别是Al2O345～50％、Al2O3 40～45％、35～40％、30～35％和25～30％。金属钙生产通常采用皮浆法，金属钙生产初期，钙出得率较低，钙渣Al2O3含量多在35～40％，为提高金属钙出得率，采用了高纯原料、均匀混合、高温加热等综合措施，目前金属钙渣中的Al2O3含量多在41～45％，CaO含量50～55％，SiO2小于0.85％，TiO2小于0.03％。因此，在生产炼钢预熔精炼渣时，以钙渣的成份为主，根据牌号指标要求，不加或加入一定比例的石灰石粉进行生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法。
该方法首先，将热态金属钙渣原料直接放入电炉，然后，根据精炼渣的系列牌号指标，加入或不加入石灰粉，通过电炉工艺熔融，最后，冷却后经破碎得到预熔精炼渣。
其中，金属钙渣粒度小于50mm，金属钙渣中含Al2O3为25～50％。
将热态金属钙渣放入电炉内，根据钙渣的Al2O3的实际含量和精炼渣的系列牌号指标，按比例加入石灰石粉，石灰石粉添加量为金属钙渣质量的0～38％，经熔融得到Al2O3 25～40％的铝酸钙系列预熔精炼渣。
当金属钙渣中含Al2O3 40～45％或45～50％时，将热态金属钙渣直接放入电炉内熔融，不加入石灰粉，得到牌号Al2O3 40～45％或45～50％的预熔精炼渣。
电炉工艺具体为：将热态金属钙渣用电炉电熔，分时段出料，其中电炉电熔温度大于2000℃，电熔时间为0.5～2h，出料时间间隔为1～2.5h。
冷却为室温自然冷却，冷却后破碎粒度小于50mm。
本发明工艺设置重点在精炼渣指标为Al2O3 40～45％的牌号，即将热态的Al2O341～45％的金属钙渣直接进入电炉，熔融浇注，冷却破碎至0～50mm,即可得到指标为Al2O340～45％精炼渣。对于Al2O3 35～40％、30～35％、25～30％的精炼渣产品，可将一定比例CaO含量为92～98％的石灰粉和热态铝钙渣同时加入电炉，熔融后浇注，冷却破碎0～50mm，即可得到指标为AI2O3 25～40％的铝酸钙系列精炼渣。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)绿色生产：金属钙渣全部得以应用，代替了石灰石和全部的铝矾土，实现了废物综合利用，节省了铝土矿资源。
(2)杂质含量低：钙渣中SiO2含量小于0.85％，TiO2含量小于0.03％，生产的精炼渣，杂质含量低，特别适用于轴承钢、铝镇静钢等特殊钢种的冶炼，提高了钙渣的应用价值；
(3)工艺节能：直接以热态的钙渣入电炉熔融，节省了生产过程中重新加热钙渣需用的大量能源，降低了生产成本，经济效益显著.
附图说明
图1为本发明的炼钢用预熔精炼渣的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法，如图1所示，该方法首先，将热态金属钙渣原料直接放入电炉，然后，根据精炼渣的系列牌号指标，通过电炉工艺熔融，最后，冷却后经破碎得到预熔精炼渣。其中，在热态金属钙渣放入电炉前，可以根据需要加入石灰石粉。
在实际应用中，首先确定生产的精炼渣产品为Al2O3 40～45％的牌号时，将热态的Al2O3 40～45％的金属钙渣直接进入电炉，熔融浇注，冷却破碎至0～50mm，即可得到指标为Al2O3 40～45％精炼渣。对于Al2O3 25～40％牌号的精炼渣产品，可将CaO含量为92～98％的石灰粉称量一定比例，同时加入电炉，熔融后浇注，冷却破碎0～50mm，即可得到指标为Al2O3 25～40％的系列预熔精炼渣。
该方法具体实施过程如下：
长治市彬烨钙合金工贸有限公司是从事钙合金生产加工的科技型企业，公司采用皮浆发蓄热工艺提取金属钙，实现了工艺、材料与设备的整体技术配套，年生产金属钙1万吨。与此同时，年产Al2O3 40～45％的金属钙渣3万吨。
该企业采用上述方法，生产Al2O3 40～45％牌号的炼钢预熔精炼渣产品时，将0～50mm热态金属钙渣直接进入电炉，熔融浇注，冷却破碎至0～50mm，即可得到指标为Al2O3 40～45％预熔精炼渣。对于Al2O3 25～40％牌号的精炼渣产品，可将CaO 92％的石灰粉称量比例，钙渣:石灰石为94.6:5.4，时加入电炉，熔融后浇注，冷却破碎0～50mm，即可得到指标为Al2O3 35～40％的精炼渣。
制备好的预熔精炼渣与以高铝矾土和石灰石为原料生产的普通精炼渣指标相比，二氧化硅和二氧化钛含量低，为炼钢用精炼渣的新品种，满足了特钢生产需要。
表1本发明低硅精炼渣与普通精炼渣指标对比
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 (7)

1.一种炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：首先，将热态金属钙渣原料直接放入电炉，然后，根据精炼渣的系列牌号指标，加入或不加入石灰粉，通过电炉工艺熔融，冷却后经破碎得到预熔精炼渣。
2.根据权利要求1所述的炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：所述金属钙渣粒度小于50mm，金属钙渣中含Al2O3 25～50％。
3.根据权利要求1所述的炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：将热态金属钙渣放入电炉内，根据钙渣的Al2O3的实际含量和精炼渣的系列牌号指标，按比例加入石灰石粉，石灰石粉添加量为金属钙渣质量的0～38％，经熔融得到Al2O3 25～40％的铝酸钙系列预熔精炼渣。
4.根据权利要求1所述的炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：所述金属钙渣中含Al2O3 40～45％或45～50％时，将热态金属钙渣直接放入电炉内熔融，不加入石灰粉，得到牌号Al2O3 40～45％或45～50％的预熔精炼渣。
5.根据权利要求1所述的炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：所述电炉工艺具体为：将热态金属钙渣用电炉电熔，分时段出料，其中电炉电熔温度大于2000℃，电熔时间为0.5～2h，出料时间间隔为1～2.5h。
6.根据权利要求1所述的炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：所述冷却为室温自然冷却，冷却后破碎粒度小于50mm。
7.根据权利要求1所述的炼钢用预熔精炼渣的制备方法，其特征在于：所述石灰粉中CaO含量为92～98％。
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