專利名稱：一種鋼包渣循環利用的方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼包渣循環利用的方法。
背景技術：
鋼包爐外精煉是一項冶金行業普遍采用的煉鋼技術，而鋼包渣改性及組成控制技術是爐外精煉的關鍵技術，鋼包渣的性質直接影響精煉過程的冶金效果。高堿度還原性鋼包渣具有脫氧、脫硫、去夾雜的作用，當堿性還原渣同鋼液密切接觸時，鋼液中實際的氧、硫的數值大于同渣平衡的氧、硫的數值，使鋼液中氧和硫向渣中擴散；精煉渣中CaO、Al2O3等成分能夠與Si、Al、Mn等的脫氧產物結合成低熔點的化合物，從而降低脫氧產物的活度，強化脫氧反應；同時，由于精煉渣均由氧化物組成，它們之間的界面張力小，易于結合成低熔點化合物，而鋼液與脫氧產物間的界面張力大于渣和脫氧產物之間的界面張力，因此精煉渣可以吸收脫氧產物，使脫氧產物容易從鋼液中排除。但為了提高連鑄鋼坯的質量，在澆注過程要嚴格控制鋼包下渣，澆注完畢的鋼包渣將被倒入渣罐中，運至渣場堆放，由此不僅造成煉鋼過程大量的資源浪費，而且還會對環境造成一定的污染。CN1804047A公開了一種煉鋼澆余熱態鋼渣回收循環利用的方法，該方法是將澆注完畢后的余熱態鋼渣全部倒入空鋼包內，再向該鋼包內出鋼，對鋼水精煉后進行澆注。該方法實現了余熱態鋼渣的回收利用，但該方法存在以下不足(1)余熱態鋼包渣倒入空鋼包的同時要求向鋼包吹氬，如果出現吹氬故障或吹氬強度不合適，容易造成吹氬透氣磚堵塞， 為后步精煉工序帶來很大的困難；( 因鋼種不同，精煉渣的成分控制要求也不同，該方法只能在相同或相近的鋼種內實施，具有一定的局限性；(3)采用余熱態鋼包渣的循環利用方法，不能準確掌握余渣的成分組成，因此，在循環利用過程中很難實現對鋼包渣組成的精確控制，從而會影響鋼水的精煉效果。
發明內容
本發明的目的在于克服上述問題，提供一種能夠對鋼包渣成分精確控制、避免鋼包吹氬故障、縮短精煉時間的鋼包渣循環利用的方法。本發明的發明人經過研究發現，針對澆注后鋼包余渣具有高堿度、低氧化性、低熔點的特性，將鋼包渣加工制成精煉渣與合金化后的鋼水接觸中來循環利用，不僅可以節約造渣材料，提高鋼包渣脫氧、脫硫及吸收夾雜的能力，還可以精確控制鋼包渣成分，提高鋼水的精煉效果，同時，還能縮短精煉時間，降低工業成本。本發明提供了一種鋼包渣循環利用的方法，該方法包括將鋼包渣固化和破碎后進行選鐵，并將選鐵后的殘渣作為精煉渣與加入合金后的鋼水接觸，進行LF精煉。本發明通過將澆注后的鋼包渣固化和破碎后進行選鐵，并將選鐵后的殘渣作為精煉渣與合金化后的鋼水接觸，進行LF精煉，與現有技術中直接回收利用余熱態鋼包渣相比，具有以下優點(1)避免鋼包渣堵塞吹氬透氣磚
將連鑄澆余鋼包渣加工制成精煉渣，再加入到煉鋼爐出鋼并合金化后的鋼水中， 能夠避免因鋼包渣先與鋼包包底接觸而堵塞透氣磚，造成鋼包吹氬障礙；(2)實現對鋼包渣組成的精確控制通過將澆注后余熱態鋼包渣固化、破碎、選鐵后加工成精煉渣，可以實現鋼包渣中余鋼的回收再利用和鋼渣的純化，并能夠準確掌握精煉渣的化學成分，在循環利用過程中， 可以根據不同渣系要求配加石灰和螢石，進一步提高鋼水的精煉效果；(3)擴大使用范圍精煉渣是一種新型的造渣材料，可以根據目標鋼種而與其它造渣材料配合使用， 因此不受鋼種的限制，適用于多種鋼種的制備；(4)縮短精煉時間通過將鋼包渣以精煉渣的形式加入到煉鋼爐出鋼并合金化后的鋼水中，能夠顯著縮短鋼水的精煉過程，在更短時間內精煉得到目標鋼水。本發明的發明人經過分析，認為之所以能夠縮短精煉時間，其原因有可能是，在現有技術中，由于是在空鋼包中加入余熱態鋼渣后再進行出鋼和鋼水合金化，而加入的鋼包渣會在鋼包內的鋼水的表面形成覆蓋層，從而阻礙合金進入到渣層下面的鋼水中并使部分合金殘留在鋼包渣層內，再由于鋼包渣的熔點較合金低，殘留在鋼包渣層內的合金很難熔融進入到鋼水中，這樣在LF精煉過程中就需要加熱更長時間才能實現鋼水的充分合金化。
具體實施例方式根據本發明的鋼包渣循環利用的方法，將連鑄澆注完畢后鋼包內的余渣倒入渣罐中，冷卻至室溫后破碎，通過磁選方式進行選鐵后的殘渣作為精煉渣，循環利用到鋼水精煉過程中，實現鋼包渣的回收再利用，同時，通過選鐵可以實現連鑄澆余鋼包渣中的余鋼的回收利用。通過將熔融態的鋼包渣加工成精煉渣，實現對鋼包渣的純化，并可以通過對精煉渣進行成分測定，獲得精煉渣的成分組成，從而便于在鋼水精煉過程中對造渣原料進行控制。將連鑄澆余鋼包渣破碎的方式，可以采用本領域常用的破碎裝置和破碎方法，例如可以使用鄂式破碎機進行破碎。在將轉爐、平爐或電爐等煉鋼爐冶煉后的鋼水注入空鋼包內進行出鋼的過程中， 在優選情況下，向鋼包內連續吹氬。吹氬可以采用本領域常用的吹氬方法進行，可以采用常規的吹氬方式如底吹方式以常規的吹氬量對出鋼全過程的鋼水進行吹氬。另外，在出鋼過程中或出鋼后向鋼水內加入合金進行合金化，并向加入合金后向鋼包內的鋼水中加入精煉渣，使精煉渣與鋼水接觸，相對于每噸加入合金后的鋼水，所述精煉渣的用量可以為3-8千克，優選為4-7千克。在優選的情況下，所述精煉渣在鋼水加入合金后10-20秒內加入。這樣，能夠防止精煉渣加入鋼水后迅速融化而覆蓋鋼水，阻礙合金進入到鋼水中，降低鋼水充分合金化的效果。在進一步優選的情況下，對出完鋼后的鋼包繼續吹氬6-lOmin。根據本發明的鋼包渣循環利用的方法，為了便于使用，優選將精煉渣加工成顆粒狀，例如，可以為精煉渣顆粒。在優選情況下，精煉渣顆粒的直徑可以為5-20mm，優選為 8-15mm。精煉渣顆粒的直徑在上述范圍內時，能夠避免精煉渣顆粒太小而產生粉塵，并避免精煉渣顆粒在加入到鋼水后的化渣時間過長。根據本發明的一種實施方式，在精煉渣與鋼水接觸之前，使精煉渣與螢石和活性石灰混合。根據精煉渣的成分組成以及不同鋼種對精煉渣系的要求，使精煉渣與螢石和活性石灰混合，可得到適合于目標鋼種的混合精煉渣，能夠進一步提高脫氧、脫硫和吸收夾雜的效果。根據本發明的另一種實施方式，在精煉渣與鋼水接觸之后，在鋼水中加入螢石和活性石灰。根據精煉渣的成分組成以及不同鋼種對精煉渣系的要求，在精煉渣與鋼水接觸之后，在鋼水中加入螢石和活性石灰，可精煉制得目標鋼種。對于精煉渣成分組成的測定可以采用本領域常規的固體鋼渣成分分析方法，例如可采用鋼渣化學成分分析儀進行測定。通過將余熱態鋼包渣加工成固態的精煉渣，能夠精確掌握精煉渣的成分組成，從而能夠進一步提高鋼水的精煉效果。在本發明的鋼包渣循環利用的方法中，在優選的情況下，所述螢石中CaF2的含量可以為70-90重量％，優選為80-90重量％，水分含量可以為小于0. 1重量％，優選為小于 0. 01重量％ ；所述活性石灰中CaO的含量可以為80-90重量％，優選為85-90重量％，水分含量可以為小于0. 1重量％，優選為0.01重量％。為了進一步提高脫氧、脫硫和吸收夾雜的效果，所述螢石的顆粒直徑可以為 5-20mm,更優選為10_15mm，所述活性石灰的活性度可以為大于280毫升，更優選為大于 320毫升。所述螢石和活性石灰的添加量可以根據精煉渣的成分組成和目標鋼種對精煉渣系的需求而適當地選擇，在優選情況下，相對于每噸加入合金后的鋼水，所述螢石的用量可以為0. 1-0. 5千克，優選為0. 1-0. 4千克；活性石灰的用量可以為0. 1-2. 5千克，優選為 0.5-2.0千克。在更優選的情況下，加入的螢石與活性石灰的重量比可以為1 5-7，更優選為1 6-7。在上述范圍內配合使用螢石和活性石灰的情況下，可以提高精煉渣的脫氧、 脫硫和吸收夾雜的能力，進一步提高鋼水的精煉效果。根據本發明的鋼包渣循環利用的方法，所述LF精煉可以采用本領域中通用的LF 精煉工藝，例如可以將加入精煉渣的鋼包調運至LF精煉工位，利用LF爐對鋼包進行加熱精煉。在優選的情況下，在LF精煉過程中，向鋼包內連續吹氬，吹氬可以采用本領域常用的吹氬方法進行，可以采用常規的吹氬裝置以常規的吹氬量對精煉全過程的鋼水進行吹氬。在進一步優選的情況下，在鋼包到達精煉工位后，向鋼包內添加如上所述的螢石和活性石灰。對于高品質鋼種，還可以將LF精煉結束后的鋼包運至RH工位進一步精煉處理。精煉結束后，將盛有鋼水的鋼包進行澆注，澆注完畢后的鋼包余渣可以進一步加工成精煉渣，從而完成連鑄鋼包渣循環利用。通常同一爐的回收渣可以循環使用3次，第3 次回收的鋼包渣在澆注完畢后倒入渣罐，運至廢渣場作為廢渣處理。實施例以下通過實施例進一步說明本發明的鋼包渣循環利用的方法，但本發明并不限定于下述各實施例。實施例1本實施例用于說明本發明的鋼包渣循環利用的方法。將轉爐冶煉P510L鋼過程中連鑄澆注完畢后的鋼包內的余渣倒入渣罐內，冷卻至室溫后，通過鄂式破碎機破碎成平均粒徑為IOmm的顆粒后，通過磁選選出余渣中殘留的鋼顆粒后得到精煉渣顆粒。利用鋼渣化學成分分析儀對精煉渣顆粒進行成分分析，精煉渣顆粒主要成分為48. 5重量％的Ca0，23. 5重量％的Al2O3，8. 5重量％的SiO2,6. 6重量％的MgO, 0. 9 重量％的 FeO, 0. 76 重量％的 MnO。將轉爐冶煉后的鋼水注入空鋼包內進行出鋼，同時通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-2. 5升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，并在出鋼過程中按照每噸鋼水3. 6kg 的加料量加入鋁錳鐵和釩鐵合金進行合金化，待加完合金15秒后，按照每噸鋼水6kg的加料量向鋼包中的鋼水中加入上述精煉渣顆粒，與鋼水混合，并繼續吹氬8分鐘。將吹氬結束后的鋼包吊運至LF精煉工位，并通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-3. 8標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，以每噸鋼水0. 3kg的加料量向鋼包內加入粒徑為15mm的螢石(CaF2含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，以每噸鋼水
1.8kg的加料量向鋼包內加入活性度為320毫升的活性石灰(CaO含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，利用LF爐對鋼包進行加熱精煉，精煉22分鐘后得目標P510L精煉鋼水。精煉完成后，將盛有鋼水的鋼包吊運至連鑄中間包回轉臺進行澆注，并將澆注完畢后的鋼包內余渣再次加工成精煉渣，作為造渣材料進入下一循環過程。觀察倒出余渣后的空鋼包，發現吹氬通道內無鋼渣殘留。對比例1按照CN1804047A公開的煉鋼澆余熱態鋼渣回收循環利用的方法，對轉爐冶煉 P510L鋼過程中連鑄澆注完畢后的鋼包內的余渣進行回收循環利用。其中，精煉32分鐘后得到目標鋼水。精煉結束后觀察鋼包內側發現部分吹氬通道被鋼渣堵塞。實施例2本實施例用于說明本發明的鋼包渣循環利用的方法。將轉爐冶煉L360MB鋼過程中連鑄澆注完畢后的鋼包內的余渣倒入渣罐內，冷卻至室溫后，鄂式破碎機破碎成平均粒徑為5mm的顆粒后，通過磁選選出余渣中殘留的鋼顆粒后得到精煉渣顆粒。利用鋼渣化學成分分析儀對精煉渣顆粒進行成分分析，精煉渣顆粒主要成分為47. 6重量％的CaO，22. 8重量％的Al2O3，9. 2重量％的SiO2, 5. 9重量％的MgO， 0. 87重量％的FeO, 0. 81重量％的MnO。將轉爐冶煉后的鋼水注入空鋼包內進行出鋼，同時通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-2. 5標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，并在出鋼過程中按照每噸鋼水 4. 2kg的加料量加入鋁錳鐵、釩鐵和鈦鐵合金進行合金化，待加完合金20秒后，按照每噸鋼水4kg的加料量向鋼包中的鋼水中加入精煉渣顆粒，與鋼水混合，并繼續吹氬6分鐘。將吹氬結束后的鋼包吊運至LF精煉工位，并通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-3. 8標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，以每噸鋼水0. 4kg的加料量向鋼包內加入粒徑為5mm的螢石(CaF2含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，以每噸鋼水
2.5kg的加料量向鋼包內加入活性度為340毫升的活性石灰(CaO含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，利用LF爐對鋼包進行加熱精煉，精煉M分鐘后得目標L360MB精煉鋼水。精煉完成后，將盛有鋼水的鋼包吊運至連鑄中間包回轉臺進行澆注，并將澆注完畢后的鋼包內余渣再次加工成精煉渣顆粒，作為造渣材料進入下一循環過程。觀察倒出余渣后的空鋼包發現吹氬通道內無鋼渣殘留。實施例3
本實施例用于說明本發明的鋼包渣循環利用的方法。將轉爐冶煉J55鋼過程中連鑄澆注完畢后的鋼包內的余渣倒入渣罐內，冷卻至室溫后，通過鄂式破碎機破碎成平均粒徑為20mm的顆粒后，通過磁選選出余渣中殘留的鋼顆粒后得到精煉渣顆粒。利用鋼渣化學成分分析儀對精煉渣顆粒進行成分分析，精煉渣顆粒主要成分為49. 2重量％的CaO，21.8重量％的Al2O3,8. 5重量％的SiO2,6. 2重量％的MgO， 0. 91重量％的FeO, 0. 79重量％的MnO。將轉爐冶煉后的鋼水注入空鋼包內進行出鋼，同時通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-2. 5標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，并在出鋼過程中按照每噸鋼水
3.8kg的加料量加入鋁錳鐵、釩鐵和鈦鐵合金進行合金化，待加完合金10秒后，按照每噸鋼水7kg的加料量向鋼包中的鋼水中加入精煉渣顆粒，與鋼水混合，并繼續吹氬10分鐘。將吹氬結束后的鋼包吊運至LF精煉工位，并通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-3. 8標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，以每噸鋼水0. Ikg的加料量向鋼包內加入粒徑為IOmm的螢石(CaF2含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，以每噸鋼水 0. 7kg的加料量向鋼包內加入活性度為360毫升的活性石灰(CaO含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，利用LF爐對鋼包進行加熱精煉，精煉23分鐘后得目標L360MB精煉鋼水。精煉完成后，將盛有鋼水的鋼包吊運至連鑄中間包回轉臺進行澆注，并將澆注完畢后的鋼包內余渣再次加工成精煉渣顆粒，作為造渣材料進入下一循環過程。觀察倒出余渣后的空鋼包發現吹氬通道內無鋼渣殘留。實施例4本實施例用于說明本發明的鋼包渣循環利用的方法。將轉爐冶煉J55鋼過程中連鑄澆注完畢后的鋼包內的余渣倒入渣罐內，冷卻至室溫后，通過鄂式破碎機破碎成平均粒徑為20mm的顆粒后，通過磁選選出余渣中殘留的鋼顆粒后得到精煉渣顆粒。利用鋼渣化學成分分析儀對精煉渣顆粒進行成分分析，精煉渣顆粒主要成分為49. 2重量％的CaO，21.8重量％的Al2O3,8. 5重量％的SiO2,6. 2重量％的MgO， 0. 91重量％的FeO, 0. 79重量％的MnO。將轉爐冶煉后的鋼水注入空鋼包內進行出鋼，同時通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-2. 5標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，并在出鋼過程中按照每噸鋼水
4.Okg的加料量加入鋁錳鐵、釩鐵和鈦鐵合金進行合金化，待加完合金10秒后，按照每噸鋼水5kg的加料量向鋼包中的鋼水中加入精煉渣顆粒，與鋼水混合，并繼續吹氬10分鐘。將吹氬結束后的鋼包吊運至LF精煉工位，并通過底吹方式以每噸鋼水氬氣的流量為1-3. 8標準升/分鐘的吹氬速度向鋼包內吹氬，以0. 15kg/t的加料量向鋼包內加入粒徑為IOmm的螢石(CaF2含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，以0. 6kg/t的加料量向鋼包內加入活性度為360毫升的活性石灰(CaO含量為85重量％，水分含量為0. 05重量％ )，利用LF爐對鋼包進行加熱精煉，精煉18分鐘后得目標L360MB鋼精煉鋼水。精煉完成后，將盛有鋼水的鋼包吊運至連鑄中間包回轉臺進行澆注，并將澆注完畢后的鋼包內余渣再次加工成精煉渣顆粒，作為造渣材料進入下一循環過程。觀察倒出余渣后的空鋼包發現吹氬通道內無鋼渣殘留。通過本發明的實施例1-4可以看出，通過將連鑄澆余鋼包渣加工制成精煉渣并與加入合金后的鋼水接觸，進行鋼水LF精煉，實現了鋼渣的回收利用并能夠對回收利用過程中的鋼渣成分精確控制，進而進一步提高鋼水精煉的效果，并且，本發明通過將精煉渣加到合金化后的鋼水中，解決了將鋼包渣加入到空鋼包后再出鋼時發生的吹氬故障的問題，并大大縮短了鋼水精煉的時間。
權利要求
1.一種鋼包渣循環利用的方法，其特征在于，該方法包括將鋼包渣固化和破碎后進行選鐵，并將選鐵后的殘渣作為精煉渣與加入合金后的鋼水接觸，進行LF精煉。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，相對于每噸加入合金后的鋼水，所述精煉渣的用量為3-8千克。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述精煉渣在鋼水加入合金后10-20秒內加入。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述精煉渣為精煉渣顆粒。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述精煉渣顆粒的直徑為5-20mm。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括在精煉渣與鋼水接觸之前，使精煉渣與螢石和活性石灰混合。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括在精煉渣與鋼水接觸之后，在鋼水中加入螢石和活性石灰。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中，相對于每噸加入合金后的鋼水，所述螢石的用量為0. 01-0. 05千克，活性石灰的用量為0. 01-0. 25千克。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，螢石與活性石灰的重量比為1 5-7。
10.根據權利要求6、7或9所述的方法，其中，所述螢石中CaF2W含量為70-90重量％， 水分含量為小于0. 1重量所述活性石灰中CaO的含量為80-90重量％，水分含量為小于 0. 1重量％。
11.根據權利要求6、7或9所述的方法，其中，所述螢石的顆粒直徑為5-20毫米；所述活性石灰的活性度為大于280毫升。
全文摘要
本發明提供了一種鋼包渣循環利用的方法，其中，該方法包括將鋼包渣固化和破碎后進行選鐵，并將選鐵后的殘渣作為精煉渣與加入合金后的鋼水接觸，進行LF精煉。該方法實現了鋼渣的回收利用并能夠對回收利用過程中的鋼渣成分精確控制，進而進一步提高鋼水精煉的效果，并且，該方法通過將精煉渣加到合金化后的鋼水中，解決了將鋼包渣加入到空鋼包后再出鋼時發生的吹氬故障的問題，并大大縮短了鋼水精煉的時間。
文檔編號C21C7/076GK102337379SQ20101023633
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者馮遠超, 張敏, 曾建華, 李桂軍, 肖明富, 陳永, 陳靚 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司