CN114686643B - 转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转炉炼钢技术领域，公开了一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的原料制备而成：硅铝钙碳合金55～60％，烧结铝酸钙10～15％，木质炭5～10％，烧结返矿5～10％，锰矿10～15％，轻烧白云石5～10％，硬脂酸钠0.3～0.5％。本发明还公开了一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法和使用方法。本发明转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂及其制备和使用方法，具有转炉吹氧燃烧稳定、补热效率高、补热成本低、转炉造渣速度快、脱磷效率高、不增加钢水有害元素和残余元素含量的优点，达到转炉大废钢比优质高效低成本低碳绿色冶炼目的。
Description
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域，具体涉及一种转炉大废钢比冶 炼复合造渣补热剂及其制备和使用方法。
背景技术
对于钢铁联合企业，如何降低转炉铁水比、提高废钢比成为企 业低碳绿色发展的迫切需求。由于转炉废钢比的增加，意味着入炉 铁水量及其带入的物理热、化学热的降低，将导致转炉炼钢热量不 足，为保证冶炼过程的顺利进行，可采取添加发热剂或过度吹氧升温进行热量补充；由于过度吹氧将导致钢水过氧化、钢铁料消耗和 合金消耗上升，不仅影响钢水质量，而且还导致生产成本增加。为 此，转炉添加发热剂进行热量补偿剂技术得到迅速发展，先后开发 了碳质发热剂、碳化硅质发热剂、硅质发热剂、铝质发热剂等转炉 发热剂，但不同发热剂的加入对转炉炼钢的影响也各不一样，其中， 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；碳 化硅与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 损耗增加，削弱了硅质发热剂发热能力，同时价格也高。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，但金属铝的熔点低、易氧化、燃烧速度快、有效补热时间短、 发热剂价格昂贵，导致炼钢过程温度控制困难、生产成本急剧增加。
针对上述常规发热剂的不足，国内学者从提高转炉补热效率、 降低发热剂成本、减少环境污染等角度，发明了系列转炉炼钢用复 合发热剂，相关典型专利如下：
中国专利(公开日：2004年08月25日、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，由含碳材料、 添加剂、稳定剂、比重调节剂、粘结剂组成的铁碳发热剂，其中， 各组分的重量百分比为：添加剂0～10％，稳定剂0～15％，比重调 节剂1～20％，粘结剂2～16％，余量为含碳材料。其中，含碳材料 选自焦炭、煤、石墨、沥青、石油焦、电极粉中的一种，添加剂选 自金属铝、硅、钙中的一种，稳定剂选自碳化硅、硅铁、硅钙合金、 石灰石、白云石中的一种，比重调节剂选自铁粒、铁渣粒、氧化铁 皮、铁屑中的一种，粘结剂选自水玻璃、数值、沥青、塘渣、纸浆、 水中的一种。该发热剂为一定形状的固体颗粒，比重为3.5～4.5g/cm3， 当发热剂加入到转炉后，在炼钢温度下，碳铁发热剂粉化，并在强 大的氧气流作用下，充分氧化燃烧，生成一氧化物或二氧化物及其 渣相，同时放出热量，被废钢或钢水吸收，达到熔化废钢或升温钢 水的目的；该发热剂的主要发热元素为碳，生成物主要为烟气，渣 量少，不会对转炉炉衬造成不利影响，并减少金属损失；其加入方式可以随废钢一起加入到转炉，也可存放在高位料仓中在炼钢过程 中分批加入，不需改变现行工艺；发热剂中添加了延缓碳反应的抑 制添加剂，且颗粒状成品加入到炉内后不会造成发热剂的局部堆积， 也避免了炉内局部反应强度过大造成的喷溅隐患。通过在100吨转炉应用，加入3Kg/t钢，可是铁水单耗达到850Kg/t钢，相同铁水条件 下增加钢产量10～15％；与硅质发热剂相比，石灰消耗降低3～5Kg/t 钢。由专利文件公开的内容可见，专利未能对添加剂、稳定剂的积极 效果进行阐述，同时其添加量变化范围大，甚至可以不添加，但公 开的添加剂为高热值的金属铝、硅、钙，公开的稳定剂为高热值的 合金材料、碳化硅以及高碱性吸热分解的石灰石、白云石组成，因 而，其添加剂、稳定剂控制不当，将严重影响发热剂的化学热、补 热效果与渣的碱度。这可能也是目前未见到大规模应用的主要原因。
中国专利(公开日：2011年03月23日、公开号：CN101988137A) 公开了一种转炉低热值铁水用发热剂，由碳质材料、硅质材料、铝 矾土、铁粒、铁屑、粘结剂等组成的转炉发热剂，各组分重量百分 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％；发热剂堆比重为2.2～3.5 吨/m3。该发明专利针对低硅、低温的低热值铁水，即：入炉铁水含 硅量[Si]≤0.25％，或铁水温度≤1300℃，以石墨、电极粉为发热元 素，在转炉冶炼中，不增加渣量；以硅铁、碳化硅为高热值发热元 素，提供化渣所需的SiO2含量；以铁粒、铁屑为比重添加剂，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，并防止 被转炉风机抽走；配入6～14％的铝矾土，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。并在实际生产中得到应用，不仅实现了转炉补热，而且 转炉终渣TFe含量降低2.5％以上，转炉的脱磷率提高2％以上，达 到降低转炉钢水Free[O]、提高钢水纯净度的目的。但大量硅铁、碳化硅高热值发热元素的利用，导致发热剂成本高、渣量大，并降低 炉渣碱度，增加了转炉石灰消耗。
此外，国内学者通过废弃资源再生利用，达到从降低发热剂成 本、减少环境污染的目的，并形成了系列专利技术，如：
中国专利(公开日：2018年09月15日、公开号：CN108165697A) 公开了一种转炉炼钢用发热剂及其生产方法，由工业硅粉、AD粉和 氧化铁原料构成的发热剂，其中，工业硅粉的重量百分比为40％～ 60％，AD粉的重量百分比为20％～40％，氧化铁原料的重量百分比为10％～30％，其余为粘结剂、添加剂。其中，工业硅粉为半导 体工业用单晶硅和太阳能电池用多晶硅切割加工产生的工业硅粉， 粒度不大于3mm，金属硅含量为70％～95％；AD粉是炼铝过程中 产生的一种渣料，粒度不大于3mm，金属铝含量为5％～35％；添 加剂占发热剂总重量的重量百分比的0％-15％，由碳化硅、金属铝 粉、硅铁粉、石墨中的至少一种组成，氧化铁粒度不大于5mm；粘 结剂占发热剂总重量的重量百分比为0％～10％，由水玻璃、水泥、 淀粉、片碱、801胶水、黄糊精、CMC中的至少一种组成。将工业 硅粉、AD粉与氧化铁混合，加入添加剂及粘结剂经充分搅拌混匀后， 采用高压对辊压球机压成球状体，获得所需的发热剂。通过工业硅 粉中的金属硅、AD粉中的金属铝高发热量物质的引入，提高发热剂补热量，通过氧化铁的引入，为金属硅与金属铝氧化提供氧源，增 加发热剂比重，避免了发热剂在使用时被除尘直接抽走的可能。根 据专利公开的内容可见，发热剂的主要发热元素为金属硅和金属铝， 仍将会导致转炉渣量增加和碱度降低的不足，同时大量颗粒原料的使用，将大幅增加发热剂球体压制成型的难度，降低球体强度，导 致发热剂运输与加入过程的破碎与粉化。
另外，中国专利(公开日：2012年07月04日、公开号： CN102534091A)公开了一种炼钢用发热剂及其生产方法，由15％～ 50％的光伏切割废料和45％～85％工业碳化硅以及添加剂、粘结剂组 成的发热剂，其中，光伏切割废料粒度不大于3mm，金属硅粉含量 不低于15％、碳化硅含量不低于55％；碳化硅粒度不大于10mm， SiC含量为40％～90％；添加剂由硅粉、金属铝粉、硅铁粉、石墨中 的至少一种组成；粘结剂由水玻璃、水泥、淀粉、片碱、801胶水、 黄糊精中的至少一种组成。发热剂中的主要成分为SiC、固定C和 金属硅，均是良好的还原剂。在冶炼时，不仅会被吹入炉中的氧气 所氧化放出热量，同时会将渣中的氧化铁还原，在放出热量的同时， 降低了铁损，提高了铁水的收得率，降低了冶炼成本。
中国专利(公开日：2020年09月08日、公开号：CN111635979A) 公开了一种低成本转炉用发热剂及生产方法，由工业硅粉和AD粉 为主要发热材料的发热剂，以铝粉、碳化硅、碳粉中的至少一种为 添加剂，水泥、淀粉、水玻璃中至少一种为粘结剂，发热剂升温效 果达到并超过硅铁发热剂，成本降低50％。
上述两个专利主要是采用金属硅、金属铝、碳化硅和碳素材料 为主要发热成分进行复配，通过工业硅粉和AD粉的利用，降低发 热剂成本，实现工业固废的高效再利用，但金属硅、金属铝、碳化 硅等发热成分氧化燃烧后形成的二氧化硅、三氧化二铝，仍将将导 致转炉渣量增大、碱度降低和石灰消耗增加的不足，同时，工业硅 粉和AD粉工业固废二次资源中的发热元素含量波动大，这也是导 致以工业硅粉和AD粉为主要发热剂组份的相关发明专利难以得到 用户认可并推广应用的主要原因；对于以焦丁和无烟煤等碳质组份 为主的发热剂，由于酸性灰分与有害元素含量高，制约了其在高附 加值品种钢冶炼中的应用，大幅度降低了含焦丁、无烟煤组份发热 剂转炉冶炼的适应性和应用前景；此外，发热剂中酸性燃烧产物的 大量生成，导致转炉渣量大、石灰消耗高、成渣过程缓慢，不利于 转炉前期脱磷，制约了转炉的高效冶炼。
综合上述分析可见，有必要从充分发挥金属硅、金属铝、碳化 硅等组份的高热值效应和控制发热剂对转炉造渣的不利影响为突破 口，开展大废钢比条件下转炉高效补热与快速造渣多功能的新型复 合发热剂的研究，提高转炉补热效率、造渣成渣速度、脱磷率等， 达到转炉大废钢比优质高效低成本绿色低碳冶炼的目的。然而，目 前还未见到具备高效补热与快速造渣双重功能的发热剂相关技术资 料报道。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种转炉大废钢 比冶炼复合造渣补热剂及其制备和使用方法，具有转炉吹氧燃烧稳 定、补热效率高、补热成本低、转炉造渣速度快、脱磷效率高、不 增加钢水有害元素和残余元素含量的优点，达到转炉大废钢比优质 高效低成本低碳绿色冶炼目的。
为实现上述目的，本发明所设计的转炉大废钢比冶炼复合造渣 补热剂，由如下重量百分比的原料制备而成：硅铝钙碳合金55～60％， 烧结铝酸钙10～15％，木质炭5～10％，烧结返矿5～10％，锰矿10～15％， 轻烧白云石5～10％，硬脂酸钠0.3～0.5％。
优选的，所述硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质 元素为P、S，其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si， 35～45％，Al，5～12％，Ca，9～19％，C，4～12％，金属Fe的重量百 分比含量范围为：15～25％，杂质元素P、S的重量百分比含量范围 为：P≤0.05％，S≤0.1％。
优选的，所述烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO· 7Al2O3含量≥85％。
优选的，所述木质炭是以荆材、木屑、木块、椰壳、果壳、棉 杆或稻壳为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料。
优选的，所述烧结返矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿。
优选的，所述锰矿为软锰矿或硬锰矿。
一种所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过所述步骤B)处理的原料，加入立 式搅拌机中，搅拌混合10～15分钟，获得辊碾混合料；
D)将所述步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机， 进行干压成球状体，球状体直径为25～50mm，并采取密封包装方式 进行包装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
一种所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应4～6Kg废钢加入量的计 算原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复 合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 防止加废钢时砸坏炉底，垫底造渣熔剂加入量为5～10Kg/t钢，然后 按照所述步骤1)计算取得的废钢加入量加入废钢，再通过料仓加入 转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然 后加入第二批造渣熔剂，吹炼至按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼 工艺总氧耗的30～35％时，加入第三批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温 取样，此后，根据副枪测温取样结果，按照冶炼动态模型进行吹炼， 直至转炉停吹，然后转炉出钢，其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣 补热剂的加入量为所述步骤1)计算取得的转炉大废钢比冶炼复合造 渣补热剂加入量，所述第二批造渣熔剂和垫底造渣熔剂的加入量之 和占所有造渣熔剂的重量百分比为70～80％。
本发明原理如下：
通过硅铝钙碳合金中的高热值Si、Al、Ca合金元素，在转炉补 热过程中形成相应合金元素氧化物，避免高温烟气的形成与外排热 损失，提高发热剂补热过程中的传热速度和转炉补热效率，同时， 多种合金元素吹氧燃烧形成的多种高活性氧化物，不仅增加了转炉 造渣材料的物质组成和低熔点复合氧化物的形成条件，而且高活性 氧化产物促进了复合氧化物的形成速度与转炉造渣成渣速度。
通过硅铝钙碳合金中适量的C合金元素以及木质炭的复配，延 缓硅铝钙碳合金在转炉内的氧化燃烧速度和补热时效，改善转炉冶 炼温度制度，提高脱磷效率。
通过硅铝钙碳合金中Ca合金元素氧化生产的CaO，提高补热剂 燃烧产物碱度，降低转炉熔剂消耗，促进转炉成渣进程。
通过以低熔点12CaO·7Al2O3为主要成分的烧结铝酸钙和轻烧 白云石的复合加入，不仅提高了转炉造渣成渣速度，而且提高了成 渣的碱度，促进转炉冶炼的渣金反应，同时，提高炉渣碱度与MgO 含量，降低熔剂消耗与炉衬侵蚀速度。
通过烧结返矿、锰矿的配加，降低了转炉造渣熔点，缩短了造 渣成渣时间，改善了转炉脱磷热力学与动力学条件，提高了脱磷效 率，同时，通过烧结返矿和锰矿中的氧化铁与氧化锰对碳素材料燃 烧的催化作用，提高了补热剂中碳素材料的燃烧速度和燃烧效率，增进了补热剂补热效果。
通过硬脂酸钠的引入，提高了转炉大废钢比冶炼复合造渣补热 剂的防水性，避免了补热剂存储与运途中的吸湿受潮，同时通过硬 脂酸钠的中温分解与搅拌，改善了转炉造渣成渣热力学与动力学行 为，提高了成渣速度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂具有氧化燃烧热值高、有 害元素含量低、成本低、制备方便、促进转炉造渣成渣、提高转炉 脱磷效率等特点；
2、作为转炉冶炼补热剂应用，具有转炉吹氧燃烧稳定、补热效 率高、补热成本低、转炉造渣速度快、脱磷效率高、不增加钢水有 害元素和残余元素含量的优点，达到转炉大废钢比优质高效低成本 低碳绿色冶炼目的；
3、通过转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备和使用方法， 保证了转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备质量和应用效果， 通过工业性试验，实现了转炉高效补热与快速造渣的同步实施，达 到了降低转炉补热剂与熔剂消耗、提高转炉废钢比与金属收得率、 缩短冶炼周期、稳定出钢质量等综合目的，满足了转炉大废钢比优 质高效低成本低碳绿色冶炼的生产需求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金55％，烧结铝酸钙10％，木质炭8％， 烧结返矿6％，锰矿13％，轻烧白云石7.5％，硬脂酸钠0.5％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，35％，Al，12％， Ca，18％，C，9％，金属Fe的重量百分比含量范围为：25％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 比为85％。
其中，木质炭是以荆材为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料， 烧结返矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为软锰矿， 轻烧白云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合10分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为25mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应4Kg废钢加入量的计算 原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为5Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废钢 加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补热 剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼至 按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的30％时，加入第三 批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样结 果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为70％。
实施例2
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金60％，烧结铝酸钙12％，木质炭10％， 烧结返矿5％，锰矿7％，轻烧白云石5.7％，硬脂酸钠0.3％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，45％，Al，10％， Ca，9％，C，12％，金属Fe的重量百分比含量范围为：24％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 为83％。
木质炭是以木屑为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料，烧结返 矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为硬锰矿，轻烧白 云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合15分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为50mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应6Kg废钢加入量的计算 原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为10Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废 钢加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补 热剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼 至按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的35％时，加入第 三批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样 结果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为80％。
实施例3
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金58％，烧结铝酸钙15％，木质炭5％， 烧结返矿6.6％，锰矿10％，轻烧白云石5％，硬脂酸钠0.4％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，43％，Al，10％， Ca，19％，C，12％，金属Fe的重量百分比含量范围为：15％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 比为82％。
木质炭是以木块为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料，烧结返 矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为硬锰矿，轻烧白 云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合13分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为35mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应5Kg废钢加入量的计算 原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为8Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废钢 加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补热 剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼至 按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的33％时，加入第三 批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样结 果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为75％。
实施例4
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金56％，烧结铝酸钙10.6％，木质炭6％， 烧结返矿10％，锰矿11％，轻烧白云石6％，硬脂酸钠0.4％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，43％，Al，5％， Ca，17％，C，11％，金属Fe的重量百分比含量范围为：23％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 比为85％。
木质炭是以椰壳为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料，烧结返 矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为软锰矿，轻烧白 云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合12分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为40mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应4.5Kg废钢加入量的计 算原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为8Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废钢 加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补热 剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼至 按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的32％时，加入第三 批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样结 果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为76％。
实施例5
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金55％，烧结铝酸钙11％，木质炭5％， 烧结返矿7％，锰矿11.5％，轻烧白云石10％，硬脂酸钠0.5％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，44％，Al，10％， Ca，17％，C，4％，金属Fe的重量百分比含量范围为：24％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 比为82％。
木质炭是以果壳为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料，烧结返 矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为软锰矿，轻烧白 云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合15分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为45mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应6Kg废钢加入量的计算 原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为8Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废钢 加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补热 剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼至 按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的35％时，加入第三 批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样结 果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为75％。
实施例6
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金56％，烧结铝酸钙11％，木质炭5％， 烧结返矿6％，锰矿15％，轻烧白云石6.7％，硬脂酸钠0.3％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，42％，Al，11％， Ca，18％，C，8％，金属Fe的重量百分比含量范围为：20％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 比为83％。
木质炭是以棉杆为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料，烧结返 矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为软锰矿，轻烧白 云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合12分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为30mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应5Kg废钢加入量的计算 原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为6Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废钢 加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补热 剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼至 按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的32％时，加入第三 批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样结 果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为72％。
实施例7
一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，由如下重量百分比的 原料制备而成：硅铝钙碳合金56.7％，烧结铝酸钙12％，木质炭7％， 烧结返矿7％，锰矿11％，轻烧白云石6％，硬脂酸钠0.3％。
硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S， 其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，43％，Al，9％， Ca，16％，C，11％，金属Fe的重量百分比含量范围为：21％，杂质 元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分 比为85％。
木质炭是以稻壳为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料，烧结返 矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿，锰矿为硬锰矿，轻烧白 云石为市售产品，硬脂酸钠为工业级硬脂酸钠。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，包括 如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm 网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结 铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛 下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目 筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过步骤B)处理的原料，加入立式搅 拌机中，搅拌混合10分钟，获得辊碾混合料；
D)将步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进 行干压成球状体，球状体直径为30mm，并采取密封包装方式进行包 装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
本实施例转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，包括 如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用 转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转 炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应5Kg废钢加入量的计算 原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底， 垫底造渣熔剂加入量为10Kg/t钢，然后按照步骤1)计算取得的废 钢加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补 热剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼 至按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的35％时，加入第 三批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样 结果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢， 其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为步骤1)计算取 得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，第二批造渣熔剂和 垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为75％。
经统计，上述实施例中，相比现有技术，每公斤补热剂平均废 钢消耗增加以及转炉冶炼周期缩短如下表所示：
在上述实施例中，每公斤补热剂平均废钢消耗增加5Kg，入炉 铁水比0.8～0.85条件下转炉冶炼周期缩短了1.5min以上。
本发明转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂及其制备和使用方法， 制得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂具有氧化燃烧热值高、有 害元素含量低、成本低、制备方便、促进转炉造渣成渣、提高转炉 脱磷效率等特点；作为转炉冶炼补热剂应用，具有转炉吹氧燃烧稳 定、补热效率高、补热成本低、转炉造渣速度快、脱磷效率高、不 增加钢水有害元素和残余元素含量的优点，达到转炉大废钢比优质 高效低成本低碳绿色冶炼目的；通过转炉大废钢比冶炼复合造渣补 热剂的制备和使用方法，保证了转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂 的制备质量和应用效果，通过工业性试验，实现了转炉高效补热与 快速造渣的同步实施，达到了降低转炉补热剂与熔剂消耗、提高转 炉废钢比与金属收得率、缩短冶炼周期、稳定出钢质量等综合目的， 满足了转炉大废钢比优质高效低成本低碳绿色冶炼的生产需求。
Claims (7)
1.一种转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，其特征在于：由如下重量百分比的原料制备而成：硅铝钙碳合金55～60％，烧结铝酸钙10～15％，木质炭5～10％，烧结返矿5～10％，锰矿10～15％，轻烧白云石5～10％，硬脂酸钠0.3～0.5％，所述硅铝钙碳合金由Si、Al、Ca、C和Fe组成，杂质元素为P、S，其中，Si、Al、Ca、C的重量百分比含量范围为：Si，35～45％，Al，5～12％，Ca，9～19％，C，4～12％，金属Fe的重量百分比含量范围为：15～25％，杂质元素P、S的重量百分比含量范围为：P≤0.05％，S≤0.1％。
2.如权利要求1所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，其特征在于：所述烧结铝酸钙的成分为12CaO·7Al2O3，12CaO·7Al2O3的重量百分比≥85％。
3.如权利要求1所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，其特征在于：所述木质炭是以荆材、木屑、木块、果壳、棉杆或稻壳为原材料，通过蒸馏获得的炭质材料。
4.如权利要求1所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，其特征在于：所述烧结返矿为钢厂烧结矿破碎筛分后的筛下烧结矿。
5.如权利要求1所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，其特征在于：所述锰矿为软锰矿或硬锰矿。
6.一种如权利要求1所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)对原料进行备料；
B)将硅铝钙碳合金、木质炭和烧结返矿分别进行破碎，选取5mm网孔筛网筛分筛下料，获得粒径≤5mm自然级配的颗粒料；将烧结铝酸钙、锰矿、轻烧白云石分别进行球磨，选取150目筛网筛分筛下料，获得粒径小于150目的粉料；将硬脂酸钠碾压，选取100目筛网筛分筛下料，获得粒径小于100目的粉料；
C)按照重量百分比称取经过所述步骤B)处理的原料，加入立式搅拌机中，搅拌混合10～15分钟，获得辊碾混合料；
D)将所述步骤C)获得的辊碾混合料加入到大强度对辊压球机，进行干压成球状体，球状体直径为25～50mm，并采取密封包装方式进行包装入库，获得转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂。
7.一种如权利要求1所述转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)根据转炉入炉铁水化学成分、温度、铁水量与废钢量，采用转炉冶炼静态模型，进行转炉热平衡与物料平衡计算，按照1Kg转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量对应4～6Kg废钢加入量的计算原则，确定当下大废钢比转炉冶炼条件下的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量与废钢加入量；
2)在出钢倒渣后的转炉内，先加入垫底造渣熔剂进行转炉垫底，垫底造渣熔剂加入量为5～10Kg/t钢，然后按照所述步骤1)计算取得的废钢加入量加入废钢，再通过料仓加入转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂，兑入铁水后下枪开始吹炼，然后加入第二批造渣熔剂，吹炼至按照转炉冶炼静态模型确定的吹炼工艺总氧耗的30～35％时，加入第三批造渣熔剂继续吹炼至副枪测温取样，此后，根据副枪测温取样结果，按照冶炼动态模型进行吹炼，直至转炉停吹，然后转炉出钢，其中，转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂的加入量为所述步骤1)计算取得的转炉大废钢比冶炼复合造渣补热剂加入量，所述第二批造渣熔剂和垫底造渣熔剂的加入量之和占所有造渣熔剂的重量百分比为70～80％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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