CN109929965A - 一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶金领域,公开一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,对炉外还原性的精炼炉渣,在渣型上采用CaO‑Al2O3为基础的渣系,控制精炼炉渣的成分,使精炼炉渣中以质量百分数计,包含有:CaO 50%‑66%、SiO2 8%‑12%、Al2O3 21%‑42%、MgO 7.6%‑10%和FeO+MnO 0.7%‑3%;精炼炉渣的R≧4;将控制完成分后的精炼炉渣按照钢渣梯级利用工艺回用,或在精炼工序循环回用,在回用过程中,精炼炉渣的温度不高于500摄氏度。本发明能够有效减少炼钢精炼渣的粉化,不用另外添加调制物质,便于其返回利用,防止粉化造成的转运过程粉尘飘散,改善操作环境。通过钢渣回用,减少造渣材料消耗和炉渣外排,具有较高的经济和环保价值。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域,特别涉及以钢渣冷态返回利用为目的的炉渣防粉化方法,具体是一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法。
背景技术
我国是钢铁生产大国。2017年全球钢产量达到16.91亿吨,其中我国的粗钢产量为8.32亿吨;2018年钢产量预计突破17亿吨,其中我国产钢近9亿吨。我国钢产量中目前50%以上采用炉外精炼,近90%采用高炉+转炉流程,其中约50%采用了铁水预处理。基于这样的主体工艺结构,产出的各种炉渣,尤其是后面工序产出的炉渣,杂质含量很少,具有返回利用的条件。申请人曾提出“钢渣梯级回用技术”,并获国家发明专利授权。技术中的一些理念及具体操作已在部分钢铁企业应用,并取得了较好效果。
“钢渣梯级回用技术”提出的工艺如图2和图3所示,其中图2为以转炉为核心的钢渣回用工艺流程图;图3为以电弧炉为核心的钢渣回用工艺图。从流程工程学的角度看,渣和金属呈反向运动,符合高效利用的方向。
在炉外精炼渣的返回方式上,有两种选择:高温条件下的热态返回和钢渣凝固后的冷态返回,炉渣返回温度越高越能利用其物理热。但在精炼跨的天车作业比较频繁,有时无法保障炉外精炼渣的热态返回,尤其对三座转炉或生产任务紧的炼钢厂,这一问题更加突出,这时需要采用冷态返回技术,通过机动车或天车作业间隙完成相关工作。由于传统的精炼工艺多采用“白渣”操作,精炼渣中的CaO和SiO2含量都比较高,渣子在冷却的过程中会出现严重的粉化,导致在冷态返回利用时粉尘飞扬,作业环境恶化,直接影响到精炼渣的返回利用。
曾有在炉渣中添加B2O3抑制炉渣粉化的报道,其主要着眼点是控制炉渣粉化,增强其体积安定性,进而在建材等领域得到应用。从返回炼钢工艺出发并不适合,B2O3作为酸性不稳定组元,会对炉渣性能和金属元素含量控制带来不利影响。且精炼渣返回是在钢水浇注结束后随钢包下来,渣温降低且有部分凝块,难以进行调渣作业。
分析“白渣”粉化的原因主要是渣中2CaO·SiO2在降温过程中,会发生晶形转变,产生明显的体积变化,进而使得固态炉渣破碎粉化。要想抑制炉渣粉化,可以从三个方面入手:一是减少2CaO·SiO2是生成,CaO是炉外精炼脱硫必须的组元,可以通过减少渣中SiO2实现;二是提高冷却速度,提高炉渣玻璃化程度,抑制2CaO·SiO2晶体的析出,但实践表明,高碱度炉渣析晶速度很快,急冷效果并不明显;三是添加抑制析晶及晶型转变组元,这受到渣温、炉渣化学性能要求等的限制。
另外,企业在“白渣”作业中,有的粉化比较严重,而有的几乎不粉化,或粉化出现的较晚。可否找到精炼渣不粉化的成分范围及冷却条件被列为调研和试验分析要点。
因此,理想的选择是通过对精炼渣成分设计,在满足精炼工艺要求的前提下,不再添加任何物质,通过冷却方式等控制实现抑制粉化的目的,因此急需一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,本法明能够有效抑制精炼渣的粉化,为冷态返回利用的实施提供支持。
本发明采用的技术方案如下:
一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,对炉外还原性精炼炉渣,主要是LF的精炼渣,在精炼炉渣的渣型上,采用CaO-Al2O3为基础的渣系,尽可能将精炼炉渣中SiO2含量控制在较低的水平,减少2CaO·SiO2的生成,并在泼渣时控制泼渣层厚度,抑制炉渣的粉化。控制精炼炉渣的成分,以质量百分数计,控制完成分后的精炼炉渣中包括:CaO 50%-66%、SiO2 8%-12%、Al2O3 21%-42%、MgO 7.6%-10%和FeO+MnO 0.7%-3%,控制完成分后的精炼炉渣的碱度R≧4。实际操作中,精炼渣成分调控主要是CaO、Al2O3、MgO及FeO。
控制完成分后的精炼炉渣回用时,按照钢渣梯级利用工艺返回应用,或在同一工序(即精炼工序)进行循环利用。在应用中,控制完成分后的精炼炉渣以凝固后的形式返回利用,控制完成分后的精炼炉渣温度不高于500℃。控制完成分后的精炼炉渣中夹带的金属同时回收利用。
当以转炉为核心的钢渣进行控制炼钢精炼渣的粉化及回用时,采用挡渣出钢的手段,减少转炉下渣,这样,精炼炉渣中的SiO2主要来自脱氧产物,SiO2的总量大幅下降。
本发明控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法尤其适合采用铁水“三脱”(预处理脱硫、脱硅、脱磷)冶炼工艺后期的炉外精炼。
控制完成分后的精炼炉渣回用时,用到的设备有冷却渣盘、破碎机、返回渣料斗及临时储存设备。控制完成分后的精炼炉渣回用时,冷却渣盘中每次泼渣厚度以不超过50mm为好,以提高渣冷却速度。控制完成分后的精炼炉渣需要进行破碎,破碎后粒度≦4cm。控制完成分后的精炼炉渣回用时,返回渣料斗按照一次返回渣料量设计,储存设备按照8-12小时返回渣量设计。返回渣应尽快实用,储存时间一般不超过2天。
具体回用方式有两种:一是控制完成分后的精炼炉渣破碎后直接通过返回渣料斗加入等待出钢的空包或载有钢水的钢包,然后进入精炼工位精炼;二是控制完成分后的精炼炉渣破碎后加入LF炉高位料仓,精炼时按照要求加入。
相对于现有技术,本发明的优点在于:
本发明控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法对炉外还原性精炼炉渣,在精炼炉渣的渣型上,采用CaO-Al2O3为基础的渣系,尽可能将精炼炉渣中SiO2含量控制在较低的水平,减少2CaO·SiO2的生成,并在泼渣时控制泼渣层厚度,抑制炉渣的粉化。以质量百分数计,控制完成分后的精炼炉渣中包括:CaO 50%-66%、SiO2 8%-12%、Al2O3 21%-42%、MgO7.6%-10%和FeO+MnO 0.7%-3%,控制完成分后的精炼炉渣的碱度R≧4。将控制完成分后的精炼炉渣按照钢渣梯级利用工艺回用,或在精炼工序循环回用,在回用过程中,精炼炉渣的温度不高于500摄氏度,属于冷态回用。通过本发明的上述方案,能在满足精炼反应需要的同时,不用另外添加调制剂,有效控制精炼渣的粉化;可为精炼渣的冷态返回利用提供有力支持。由于渣粉化很少,冷态返回利用过程中可有效抑制扬尘,操作环境改善,有利于返回利用相关操作;精炼渣返回利用后,渣子利用效率提高,渣产出量降低,对造渣材料的消耗减少,具有明显的经济及环境效益。
附图说明
图1是本发明的提出的粉化控制及返回工艺流程图;
图2是现有技术中以转炉为核心的钢渣回用工艺流程图;
图3是现有技术中以电弧炉为核心的钢渣回用工艺图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
如图1所示,本发明控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法的具体实施方案如下:
(1)对炉外还原性精炼炉渣,主要是LF的精炼炉渣,在渣型上,精炼炉渣采用CaO-Al2O3为基础的渣系,尽可能将炉渣中SiO2含量控制在较低的水平,减少2CaO·SiO2的生成,以抑制炉渣的粉化。控制精炼炉渣成分,控制完成分后的精炼炉渣中以质量百分数计,包含有:CaO 50%-66%、SiO2 8%-12%、Al2O3 21%-42%、MgO 7.6%-10%和FeO+MnO 0.7%-3%,控制完成分后的精炼炉渣的R≧4。
(2)控制完成分后的精炼炉渣在回用时,按照钢渣梯级利用工艺返回应用,或在同一工序(即精炼工序)的循环利用。在应用中,精炼渣以凝固后的冷态形式(温度不高于500℃)返回。
(3)采用挡渣出钢的手段,减少转炉下渣,这样,炉渣中的SiO2主要来自脱氧产物,SiO2的总量大幅下降。本发明分方法尤其适合采用铁水“三脱”(预处理脱硫、脱硅、脱磷)冶炼工艺后期的炉外精炼。
(4)控制完成分后的精炼炉渣中的CaO主要来自加入的石灰及转炉下渣,SiO2主要来自脱氧产物及下渣携带,Al2O3来自添加的含铝渣料、铝脱氧产物及下渣,MgO主要来自下渣、添加及包衬侵蚀,FeO+MnO来自下渣及钢水二次氧化。也就是说精炼渣成分调控主要是CaO、Al2O3及MgO。
(5)控制完成分后的精炼炉渣冷态返回有冷却渣盘、破碎机、返回渣料斗及临时储存设备。冷却渣盘中每次泼渣厚度以不超过50mm为好。返回渣应尽快实用,储存时间一般不超过2天。
实施例1:年产200万吨低合金钢铸坯炼钢厂LF炉上的应用
(1)基本情况:
年生产谱碳钢连铸坯200万吨的转炉炼钢厂,铁水KR脱硫装置1套(年处理铁水100万吨),100吨氧气顶吹转炉2座,110吨LF精炼炉1座,年处理钢水120万吨。精炼主要采用CaO-SiO2-Al2O3渣系,并根据钢种情况,配加部分CaO-Al2O3预熔渣,约3-6kg/t钢。精炼渣总产出量约15-25kg/t钢,炉渣有明显的粉化现象,没有返回利用。
(2)应用方式
按照如图1所示的本发明提出的工艺方案,进行了如下步骤:
对LF炉精炼炉渣的效能发挥情况进行评价,发现其中50%以上的炉渣硫含量水平在0.045%以下,具有较高的返回利用价值,80%左右的炉渣可以在冶炼相关钢种时返回LF炉使用。
企业根据生产组织及质量控制情况,先对其中50%以上的炉渣硫含量水平在0.045%以下的精炼渣进行冷态返回利用。
重新设计了渣盘,使得控制完成分后的精炼炉渣能快速冷却;设置了一台颚式破碎机;增设了返回渣料斗,用于直接将控制完成分后的精炼炉渣加入钢包。
根据本发明的工艺方案,加强了转炉出钢下渣控制,以质量百分数计,控制完成分后的精炼炉渣中包括:CaO 50%-60%、SiO2 8%-12%、Al2O3 21%-35%、MgO 7.6%-9.5%和FeO 0.7%-1.5%,R≧4。用后的精炼渣返回2-3次后开路外排。在炉渣返回的同时适当减少新渣料的使用,返回渣+新渣料总量按照原LF渣量的1.0-1.2倍控制。
(3)应用结果。
采用本发明的方法后,炉渣粉化得到有效控制,已实现了对硫含量在0.045%以下LF炉精炼炉渣的返回利用,返回利用率50%以上(包括第二次返回利用)以经不再使用预熔渣,仅此一项年节约成本500多万元。石灰消耗降低4kg/t钢,节约成本约150万元。炉渣减排1.6-2.0万吨。经济和环境效益明显。
实施例2:年产360万吨连铸坯钢厂的应用
(1)基本情况:
年生产谱碳钢连铸坯360万吨连铸坯的转炉炼钢厂,120吨氧气顶吹转炉3座,配有方坯6流连铸机2台,板坯连铸机2台。年生产谱碳钢连铸坯。精炼主要采用CaO-SiO2-Al2O3渣系,并根据钢种情况,配加部分CaO-Al2O3预熔渣,约4-6kg/t钢。精炼渣总产出量约12-25kg/t钢,炉渣有明显的粉化现象,没有返回利用。
(2)应用方式
按照如图1所示的本发明提出的工艺方案,进行了如下步骤:
对LF炉精炼炉渣的效能发挥情况进行评价,发现其中30%以上的炉渣硫含量水平在0.06%以下,具有较高的返回利用价值;硫含量在0.06%-0.1%的约50%;其余硫含量0.1%以上。根据企业生产品种及质量控制状况,对硫含量在0.1%以下的炉渣冷态返回LF炉使用。总返回利用率按照70%-80%设计。
重新设计了渣盘,泼渣厚度按照5cm设计;设置了一台颚式破碎机;在LF炉增设了返回渣料仓,容积按照8小时返回渣量设计。
根据本发明的工艺方案,加强了转炉出钢下渣控制,以质量百分数计,控制完成分后的精炼炉渣中包括:CaO 50%-60%、SiO2 8%-10%、Al2O3 25%-35%、MgO 7.0%-9.5%以及FeO≦1.5%,控制完成分后的精炼炉渣中,R4.5-6.0。用后的精炼渣返回2-3次后开路外排。在炉渣返回的同时适当减少新渣料的使用,返回渣+新渣料总量按照原LF渣量的1.1倍控制。
(3)应用结果
采用本技术后,实现了LF炉渣24小时内返回利用,期间炉渣基本无粉化;企业已停止预熔渣外购,仅此一项年节约成本700多万元。石灰消耗降低3kg/t钢,炉渣减排2.5-3.0万吨;同时,直接回收利用渣中金属4000余吨/a。经济和环境效益明显。
实施例3:年产265万吨铸坯炼钢厂钢水精炼LF炉的应用
(1)基本情况:
年生产普碳钢连铸坯265万吨的转炉炼钢厂,KR铁水预处理脱硫装置1套,年处理能力150万吨;120吨顶底复吹转炉2座;LF精炼炉2座,VD真空精炼装置1套。配有方坯4流连铸机2台,板坯连铸机1台。精炼主要采用CaO-SiO2-Al2O3渣系,并根据钢种情况,配加部分CaO-Al2O3预熔渣,约3-6kg/t钢。精炼渣总产出量约12-20kg/t钢,炉渣有明显的粉化现象,没有返回利用。
(2)应用方式
按照如图1所示的本发明提出的工艺方案,进行了如下步骤:
对LF炉精炼炉渣的效能发挥情况进行评价,发现其中50%以上的炉渣硫含量水平在0.05%以下,具有较高的返回利用价值,35%左右的炉渣在0.05%-0.08%。最终决定对这两部分炉渣进行冷态返回利用。
原渣盘比较大,可直接利用,对泼渣方式进行了改变,泼渣厚度按照5cm左右执行;设置了一台颚式破碎机;在LF炉增设了返回渣料仓,容积按照8小时返回渣量设计。
根据本发明提出的工艺方案,加强了转炉出钢下渣控制,以质量百分数计,控制完成分后的精炼炉渣中包括:CaO 45%-55%、SiO2 9%-12%、Al2O3 25%-35%、MgO 7.6%-9.5%、FeO≤1.0%,控制完成分后的精炼炉渣中,R≧5。用后的精炼渣返回2-3次后开路外排。在炉渣返回的同时适当减少新渣料的使用,返回渣+新渣料总量按照原LF渣量的1.2倍控制。
另,按照钢渣梯级利用工艺,对部分破碎后的碎料用于KR脱硫配料。
(3)应用结果
采用本技术后,已经不再使用预熔渣,仅此一项年节约成本500多万元。石灰消耗降低3kg/t钢,炉渣减排1.4-1.8万吨/a。另有约1000吨LF精炼渣用于KR铁水预处理配料,替代外购脱硫剂,节约成本约200万元。经济和环境效益明显。
由上述可以看出,现有的钢铁企业在采用铁水预处理等技术后,炉外精炼渣中杂质元素含量降低,具有较高的返回利用价值。热态返回是理想的方式,但部分企业由于天车作业繁忙难以实现。采用冷态返回时,由于炉渣易粉化,导致转运及回用时粉尘飞扬,直接限制了其应用。本发明的控制炼钢精炼炉渣成分及冷态回用方法,可以有效减少炼钢精炼渣的粉化,不用另外添加调制物质,便于其返回利用,防止粉化造成的转运过程粉尘飘散,改善操作环境。通过钢渣回用,减少造渣材料消耗和炉渣外排,具有较高的经济和环保价值。
Claims (9)
1.一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,包括如下过程:
对炉外还原性的精炼炉渣,在渣型上采用CaO-Al2O3为基础的渣系,控制精炼炉渣的成分,使精炼炉渣中以质量百分数计,包含有:CaO 50%-66%、SiO2 8%-12%、Al2O3 21%-42%、MgO 7.6%-10%和FeO+MnO 0.7%-3%;精炼炉渣的R≧4;
将控制完成分后的精炼炉渣按照钢渣梯级利用工艺回用,或在精炼工序循环回用,在回用过程中,精炼炉渣的温度不高于500摄氏度。
2.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,控制完成分后的精炼炉渣回用时,泼渣厚度每次不超过5cm。
3.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,控制完成分后的精炼炉渣回用时,控制完成分后的精炼炉渣冷却破碎后,加入等待出钢的空包或载有钢水的钢包,然后进入精炼工位进行精炼。
4.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,控制完成分后的精炼炉渣回用时,在控制完成分后的精炼炉渣破碎后,储存于精炼工位上方的高位料仓,在精炼时按照精炼需求加入。
5.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,精炼炉渣为LF炉的精炼炉渣。
6.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,控制完成分后的精炼炉渣回用时,粒度≦4cm。
7.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,当以转炉为核心的钢渣进行控制炼钢精炼渣的粉化及回用时,采用挡渣出钢的手段,减少转炉下渣。
8.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,精炼炉渣中,CaO来自加入的石灰及转炉下渣,SiO2来自脱氧产物及下渣携带,Al2O3来自添加的含铝渣料、铝脱氧产物及下渣,MgO来自下渣、添加及包衬侵蚀,FeO+MnO来自下渣及钢水二次氧化。
9.根据权利要求1所述的一种控制炼钢精炼渣的粉化及回用的方法,其特征在于,控制完成分后的精炼炉渣储存时间不超过2天。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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