CN101532071B - 转炉脱磷复合造渣剂及造渣工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉脱磷复合造渣剂，含有如下重量百分比的组分：活性石灰：30～40％；轧钢铁皮：30～40％；石英砂：13～18％；苏打：11～13％；萤石：0～6％；该复合造渣剂是将上述原料破碎成粉，混匀筛分后造球而成。本发明的复合造渣剂，熔点低，可以快速成渣；成分均匀，性能稳定；脱磷剂磷容量大，脱磷效率高，可应用于中高磷铁水转炉脱磷；化渣情况良好，脱磷终渣碱度低，自由氧化钙含量少；复合造渣剂中萤石含量少，减轻了炉衬耐材侵蚀，在冶炼中高磷铁水时，无氟高磷炉渣可用做钢渣磷肥。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金行业中铁水预处理用脱磷剂，尤其涉及用于转炉双联或MURC法冶炼、中高磷铁水冶炼脱磷的一种复合造渣剂及造渣工艺。
背景技术
自上世纪80年代初，日本开发成功铁水包、鱼雷罐车预处理脱磷工艺技术并迅速为各大钢铁企业采用以来，传统炼钢工艺发生了显著变化。将脱磷放在可以提供更好反应条件的铁水预处理阶段进行，转炉的主要功能则向单纯升温和脱碳反应器的方向演变，由此带来生产效率提高，消耗降低，渣量减少，并使高效率、低成本生产洁净钢成为可能。但由于该工艺存在脱磷前必须进行脱硅处理、过程铁水温降较大、容积小，效率低、废钢比低、脱磷炉渣碱度高难于利用等诸多不足，目前，为了生产纯净钢、超纯净钢和提高钢的质量，适当提高转炉生产率，降低生产成本，许多厂家纷纷研究在转炉内进行脱磷的预处理方法。
与铁水包或鱼雷罐车脱磷相比，转炉脱磷的优点是炉内自由空间大、允许强烈搅拌钢水，脱磷剂以喷粉加入或块状加入结合强底吹，反应速度快、效率高，可在较短的时间内连续完成脱磷处理。不需要预先脱硅，处理后铁水温度高，炉渣碱度低，节省造渣剂的用量，有利于生产超低磷钢，尤其是中高碳的超低磷钢。转炉脱磷的代表方法有转炉双联法和MURC法(Multi-Refining Converter)。转炉双联即用两座转炉进行冶炼，第一座转炉单纯进行脱磷处理，脱磷后的铁水倒入第二座转炉进行脱碳冶炼。MURC法是在同一转炉内进行冶炼，前期脱磷后倒出部分脱磷炉渣，然后进行脱碳冶炼，脱碳炉渣可直接留炉用于下一炉脱磷吹炼。
无论是转炉双联法还是MURC法，共同的特点是冶炼周期短，脱磷期吹炼时间多为8～12min。目前铁水预处理脱磷一般采用CaO系渣剂，由于其熔点高，成渣较缓慢且初期炉渣碱度低。其中混合脱磷剂由于成分偏析往往性能不稳定；固体合成粉状脱磷剂环境污染严重；预熔型脱磷剂则加工复杂，成本高。根据脱磷热力学分析，高氧化性、适当的碱度和良好的熔化性能是保证炉渣及时脱磷并减少回磷的根本保证。在实际生产中，为了促进石灰的快速熔化，往往添加大量萤石做助熔剂，从而加剧转炉炉衬的侵蚀，影响转炉使用寿命且带来环境污染。对于中高磷铁水冶炼，吹炼过程更需保证炉渣的碱度和氧化性。因此，在初期就须快速成渣，形成具有一定碱度、熔点低、流动性好的炉渣，以保证足够的脱磷时间。同时，为利用冶炼中高磷铁水产出的高磷炉渣作钢渣磷肥，脱磷剂中不能添加萤石，因为渣中磷元素会同氟结合成氟磷酸钙，不能被作物吸收。
发明内容
针对现有脱磷剂存在的缺陷或不足，针对转炉双联或MURC法脱磷和中高磷铁水脱磷的具体特点，本发明的目的在于，提供一种熔点低，成渣速度快，脱磷效率高，尤其是成渣初期即具有高脱磷能力的复合脱磷造渣剂及其造渣工艺。
为了达到上述目的，本发明所述的转炉脱磷复合造渣剂含有如下重量百分比的组分：
活性石灰：30～40％
轧钢铁皮：30～40％
石英砂：13～18％
苏打：11～13％
萤石：0～6％
本发明的复合造渣剂的使用工艺方法，是将上述原料破碎成粉，混匀筛分后造球而得到球团状复合造渣剂；在开吹前加入占总渣量1/3～1/2的复合造渣剂，吹炼过程中根据化渣情况及炉渣成分变化情况逐渐补加活性石灰和化渣剂，转炉终渣二元碱度控制在2.2～2.5。
上述组分中：
石灰为高活性石灰，其CaO含量≥90％；复合造渣剂快速熔化后，与渣中P2O5生成3CaO·P2O5。
轧钢铁皮的化学式为FetO，是轧钢后产生的废料；石英砂用于调节碱度，降低脱磷剂熔点；苏打一方面作为助熔剂降低脱磷剂熔点；另一方面增加渣系磷容量，极大地提高石灰系脱磷的脱磷能力；萤石为助熔剂，在不考虑利用脱磷渣做肥料的情况下用于提高石灰的熔化速度。
为提高本发明的应用效果，复合造渣剂的二元碱度控制在1.8～2.2之间。
与现有技术的脱磷剂相比较，本发明具有以下优点：
(1)复合造渣剂熔点低，可以快速成渣；
(2)复合造渣剂成分均匀，性能稳定；
(3)脱磷剂磷容量大，脱磷效率高，可应用于中高磷铁水转炉脱磷；
(4)脱磷过程中，具有一定的脱硫能力；
(5)化渣情况良好，脱磷终渣碱度低，自由氧化钙含量少；
(6)复合造渣剂中萤石含量少，减轻了炉衬耐材侵蚀，在冶炼中高磷铁水时，无氟高磷炉渣可用做钢渣磷肥。
具体实施方式
本发明所述的转炉脱磷复合造渣剂适用于转炉双联法脱磷和MURC法脱磷，尤其适合中高磷铁水脱磷时初期快速成渣，具有快速化渣的功能，极大地改善了脱磷的动力学条件。造渣工艺路线为：预制二元碱度1.8～2.2的复合造渣剂球团，作为第一批加入料，加入量为总渣量的1/3～1/2，使其在吹炼初期即快速形成具有一定碱度、熔点低、流动性好的炉渣，促进初期脱磷。入炉铁水温度应保证在1250℃以上，1300℃以上为佳。随冶炼的进行，炉温升高，再多批次补加石灰及化渣剂，保证较高的炉渣氧势及将碱度逐渐提高到2.2-2.5的终渣水平。冶炼中高磷铁水时，若要考虑到高磷渣的综合利用，造渣工艺走无氟路线，以确保渣中不生成难溶于水和作物根系分泌酸的氟磷酸钙。
本发明所述的转炉脱磷复合造渣剂含有如下重量百分比的组分：
活性石灰：30～40％；轧钢铁皮：30～40％；石英砂：13～18％；苏打：11～13％；萤石：0～6％；该复合造渣剂是将上述原料破碎成粉，混匀筛分后造球而成。
上述组分中：
石灰为高活性石灰，其CaO含量≥90％；复合造渣剂快速熔化后，与渣中P2O5生成3CaO·P2O5。
轧钢铁皮的化学式为FetO，是轧钢后产生的废料；轧钢铁皮作为氧化剂，提供氧源使铁水中的P元素氧化；同时铁皮有助于降低复合造渣剂的熔点，增加熔渣的流动性，改善脱磷的动力学条件。
石英砂用于调节碱度，降低脱磷剂熔点；其化学式为SiO2。
苏打一方面作为助熔剂降低脱磷剂熔点；另一方面增加渣系磷容量，极大地提高石灰系脱磷的脱磷能力；其化学式为Na2CO3。
萤石为助熔剂，在不考虑利用脱磷渣做肥料的情况下用于提高石灰的熔化速度；其化学式为CaF2。
不考虑炉渣综合利用作肥料时可走低氟造渣路线，考虑利用高磷渣做肥料时应走无氟造渣路线。
一种使用所述转炉脱磷复合造渣剂进行造渣的工艺方法，将造渣剂的上述组分破碎成粉，经混合造球而得到球团状复合造渣剂；在开吹前加入占总渣量1/3～1/2的复合造渣剂，吹炼过程中根据化渣情况及炉渣成分变化情况逐渐补加活性石灰和化渣剂，转炉终渣二元碱度控制在2.2～2.5。入炉铁水温度应≥1250℃，以1300℃以上为佳，以保证复合造渣剂的快速熔化。
实施例1
本实施例中，转炉脱磷复合造渣剂的成分及重量百分比为：活性石灰34％、轧钢铁皮34％、石英砂15％、苏打11％、萤石6％。根据实测结果，脱磷剂二元碱度约为1.8，半球点温度为1231℃。使用时将2t复合造渣剂投入废钢料槽中(大约占总渣量的1/2)，随废钢一起进入80t转炉，吹炼过程中逐渐补加活性石灰和化渣剂，转炉终渣二元碱度按2.5控制。实施效果：复合造渣剂快速形成具有较好流动性的液渣，后续化渣情况良好，利于石灰的溶解。
实施例2
本实施例中，转炉脱磷复合造渣剂的成分及重量百分比为：活性石灰36％、轧钢铁皮36％、石英砂16％、苏打12％。脱磷剂中不添加萤石。根据实测结果，脱磷剂二元碱度约为1.9，半球点温度为1220℃。使用时将2t复合造渣剂投入废钢料槽中(大约占总渣量的1/2)，随废钢一起进入80t转炉，吹炼过程中逐渐补加活性石灰和化渣剂，转炉终渣二元碱度按2.5控制。实施效果：复合造渣剂快速形成具有较好流动性的液渣，后续化渣情况良好，利于石灰的溶解。
实施例3
本实施例中，转炉脱磷复合造渣剂的成分及重量百分比为：活性石灰40％、轧钢铁皮30％、石英砂18％、苏打11％、萤石1％。实施效果：复合造渣剂快速形成具有较好流动性的液渣，后续化渣情况良好，利于石灰的溶解。
实施例4
本实施例中，转炉脱磷复合造渣剂的成分及重量百分比为：活性石灰30％、轧钢铁皮40％、石英砂14％、苏打11.5％、萤石4.5％。实施效果：复合造渣剂快速形成具有较好流动性的液渣，后续化渣情况良好，利于石灰的溶解。
本发明不限于上述实施例，经发明人实验证明，在本发明的配方范围内，均可以达到本发明的目的。
Claims (4)
1.一种转炉脱磷复合造渣剂，其特征在于：所述造渣剂含有下述重量百分比的组分：活性石灰：30～40％；轧钢铁皮：30～40％；石英砂：13～18％；苏打：11～13％；萤石：0～6％。
2.根据权利要求1所述的转炉脱磷复合造渣剂，其特征在于：所述造渣剂的二元碱度在1.8～2.2之间。
3.一种使用权利要求1所述转炉脱磷复合造渣剂进行造渣的工艺方法，其特征在于：将造渣剂的组分破碎成粉，经混合造球而得到球团状复合造渣剂；在开吹前加入占总渣量1/3～1/2的复合造渣剂，吹炼过程中根据化渣情况及炉渣成分变化情况逐渐补加活性石灰和化渣剂，转炉终渣二元碱度控制在2.2～2.5。
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：入炉铁水温度应≥1250℃，以保证复合造渣剂的快速熔化。
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