专利名称：：一种消解转炉钢渣中游离氧化钙fCaO的造渣工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种转炉吹炼的造渣工艺，具体涉及一种在转炉内消解钢渣游离氧化钙(f-CaO)的造渣工艺。
背景技术：
：转炉钢渣是转炉炼钢的副产物，其发生量约在10-15%吨钢。按我国2008年钢产量约5亿咱计，年发生钢渣5000-7500万吨，其中绝大部分为转炉钢渣。钢渣成份研究表明("低碱度钢渣的矿物组成、岩相特征与膨胀研究"《西南工学院学报》1997年Vol.12.No,1),平炉渣、电炉渣碱度Rl.6-2.3属硅酸二钙渣系，无论多年陈渣或新渣经检测，f-CaO均在0-0.5%范围内，不经预处理就可直接使用，而转炉钢渣碱度R>2.4属硅酸三钩渣系，含有较高的游离氧化钙而使其利用受到限制。截止到2008年，我国钢渣利用率不足20%。目前钢渣的利用途径有返回烧结、作铁水脱硅、脱磷剂、部分钢渣用作建材、道路路基填料等，但大部分钢渣都因含有较高f-CaO〉3。/。而无法使用，致使资源浪费、占地面积大、污染严重。长期以来，国内外的科研人员为此做过大量的试验研究工作，相继研发出许多渣处理工艺。目前在使用的工艺方法有弃渣工艺、热泼工艺、水淬工艺、风淬工艺、粒化轮法、滚简法、盘泼工艺、热闷工艺等。这些工艺要么污染重、占地多，如弃渣法、钢渣热泼法；要么对钢渣流动性要求较高，如钢渣水洋工艺、风淬工艺、粒化轮法，而且只能处理约50%;要么投资费用大，如盘泼工艺、热闷工艺。日本还开发了温水陈化、蒸汽陈化和蒸汽加压陈化以加速消解钢渣中f-CaO工艺方法。此外，国内外正在偿试开发转炉外向熔融炉渣添加石英沙、高炉渣等含Si02的材料，并加热或吹氧，用以消解钢渣中f-CaO的工艺方法，如国内的东北大学材料与冶金学院"提高转炉渣体积安定性的实验研究"《中国冶金》2007年第3期，德国炉渣研究所开发的"一种钢渣处理的新工艺"《中国冶金》2007年第10期；"转炉渣熔融改性的实验研究"《硅酸盐通报》2006年第6期，都是在转炉外的装置内向熔融转炉渣中添加Si02与转炉钢渣中fCaO结合生成2CaO'Si02以达到消解钢渣中f-CaO，提髙钢渣稳定性的目的。但这些方法加入的Si02材料量大，约为待处理渣量的26-32%,需加热或吹氧，处理费用高。我国正处在实验探索中，德国尚未大面积推广，只在部分钢厂试用。同时，吹氧使转炉渣中的金属铁氧化，无法回收利用，损失大。
发明内容本发明的目的旨在炼钢过程中并在炼钢结束时就消解钢渣中f-CaO的造渣工艺方法。Oeters在对转炉渣的碱度研究中发现，当炉渣碱度(CaO/Si02)〉2时，炉渣中便产生了f-CaO。因此，转炉冶炼条件下借助控制石灰加入量来避免出现f-CaO是不可能的，也只有在加入一定数量的石灰形成满足冶炼要求的碱度之后，再通过添加f-CaO捕捉剂来消解渣中f-CaO。表l为转炉渣中各化学元素之间的相互制约关系从炼钢工艺原理和对49组渣料进行各元素之间的电算相关分析一致。由表1可见，渣中f-CaO与CaO和Fe203、FeO是显著正相关，而与Si。2、入1203是负相关。即是说，f-CaO含量与渣中CaO和Fe203、FeO成正比关系，但随着酸性氧化物Si02、A1A的增加而减少。表l渣中各元素之间的相关关系SCAFeFeOMgPfc备注s*—0.25104424243243283術604Riy—元素间相cA152440340875326622081176193674653668130关系数*为负相关S-Si02FeFeO518240390288172093589123190C-CaOA-A1203Fe-Fe203MgMn1695671540.330.20FeO-FeOMg—MgOMn-MnOp105p-p2o5fc-fCaOfc4本发明的原理是这样的将Si02材料添加到转炉内熔融的转炉渣中，用以捕捉并消解渣中f-CaO，其反应式是2f-CaO+Si02—2CaOSi02由以上反应式可以看出，用Si02材料使渣中f-CaO消解，其反应产物转而使渣中(2CaOSi02)数量增加。由"转炉钢渣中磷元素的分布"《中国冶金》(2007年第1期)和"氧气转炉炼钢中炉渣内不同MgO及A1203含量对钢水脱磷的影响"《中国钢铁技术网》(2006.6-25)等大量研究资料表明，钢渣中(2CaO.Si02)尤其是终点渣中的(2CaOSi02)是吸收P的主要矿物相，最多可达的98%的P进入(2CaOSi02)中，终渣中(2CaO.Si02)含量提高，钢渣吸收P的容量增加，炉渣脱P效果提高。由此，本发明旨在开发一种既能消解转炉渣中f-CaO,同时又能提高转炉渣脱P效果而不致渣量增加的造渣工艺方法。本发明造渣工艺方法是这样的首先按常规冶炼工艺向转炉内兑铁水加废钢，下枪吹氧点火后加入石灰和轻烧镁球，其石灰加入量不低于原冶炼工艺石灰用量的70%,吹炼至后半期，用Si02材料或硅酸钙材料取代部分石灰加入炉内继续吹炼至结束，Si02材料取代石灰的量不超过原冶炼工艺石灰用量的20%，约每炉渣量的6%以下；硅酸4丐材料取代石灰的量不超过原冶炼工艺用量的30%。本工艺方法对原转炉冶炼工艺改变主要是在吹炼后半期，用Si02材料或硅酸钙材料取代部分石灰进行吹炼造渣。用Si02材料代替石灰的具体数量依据铁水成份、原工艺转炉渣中碱度R和游离氧化钙f-CaO、钢种等诸因素来确定，其用量应在保证理想碱度的前提下，足以使炉渣中游离氧化钙f-CaO形成2CaO.Si02以消解f-CaO，使终点渣中游离氧化钙f-CaO趋于零。在转炉吹炼后半期，用Si02材料或硅酸钙材料取代部分石灰，一方面加入炉内的石灰(CaO)用量减少，Si02含量增加，渣的碱度R下降，渣中f-CaO减少(见表1);另一方面加入的Si02又起到了石灰稀释剂的作用，即Si02+2f-CaO~>2CaO.Si02。两方面的作用，使终点渣中f-CaO大幅下降，甚至全部消解，渣的流动性改善，渣中吸收P的2Ca0'Si02物相增加。Si02材料或硅酸钙材料取代部分石灰，用量少，渣量未增加，而炉渣吸收P能力提高。图1是新、旧工艺终点P含量的积累频度图图2是碱度和工艺对终点P含量影响的关系图具体实施例方式转炉公积容量120t。平均出钢能力120吨钢。铁水成份Si:0.3—0.77%,平均0.446%;MnO.3-0.65%,平均0,48%;P:0.09-0.119%,平均0.098%;S:0.011-0.018%,平均0.013%。铁水温度1263-1399。C。冶炼钢种Q235B、25Mn、SPHC、X52、X60等钢种。旧造渣冶炼工艺石灰用量每吨钢平均44kg，轻烧镁球每吨钢平均15kg,吹炼开始一次加入。一般铁水Si>0.5%时，釆用双渣搡作，终点钢水P0.009-0.015%,平均0.013%，平均出钢温度1665°C。炉渣碱度2.45-7.08,通常在3.5-4.5之间,炉渣游离氧化钙f-CaO〉5%。为大幅降低炉渣中f-CaO,新造渣工艺釆用单渣法操作，吨钢用约5kg石英砂或约10kg硅灰石取代同样数量的石灰在吹炼后半期加入转炉内进行造渣吹炼。为便于对比，"新工艺"与"旧工艺"的造渣剂的加入量保持在同一水平上。将"新工艺"41炉次结果与"旧工艺"79次炉结果进行了对比，结果如图l所示。由图l可以看出，"新工艺"(图中为A线)的终点P含量明显低于"旧工艺"(图中为B线)的P含量，新工艺的终点P几乎分布在0.009/。上下，而旧工艺的终点钢水P却在0.013%上下。新工艺的终点P分布较窄，因而吹炼命中率更高。图2为新、旧造渣工艺炉渣碱度与终点钢水P的关系。由图2可见，不加Si02材料的旧造渣工艺，在加入大量石灰、炉渣碱度>4的条件下，也只有不到一半的炉次终点钢水P《0.010%;而用Si02材料取代部分石灰在吹炼后半期加入炉内造渣，即使炉渣碱度<3时，也可使大部分炉次终点钢水P^0.010%,石灰量减少，渣量未增加。表2列出了新、旧造渣工艺炉渣碱度R和f-CaO的含量。由表2可见，旧工艺终渣碱度在3.1-4.8范围内时，f-CaO为5.1-11.5%，而新造渣工艺的炉渣R<3.3,f-CaO《2.0%。实施例1:转炉公积容量120t。冶炼钢种X6G管线钢。初炼成份要求C<0.05%,Si《。.10%,MnO.8-1.0%,P《0.010%,S《0.012%。按常规冶炼工艺先向炉内加入铁水106t和废钢18.3吨下枪吹氧点火约1分钟后，向炉内加入4365kg石灰(约为石灰原用量的87.5%)和轻烧镁球1825kg,下枪吹氧11分钟后加入600kg石英沙(约为原石灰用量12%),继续吹炼3分钟37秒提枪、倒炉、测温、取样、倒渣、出钢。本炉出钢116吨。本炉铁水成份及温度为[P%][Mn%][S%]温度0.520.1010.360.0121316°C本炉终点钢水成份及温度为[P%][Mn%][S%]温度0.040.00860.0490.0111660°C炉渣碱度R=2.78fCaO=l.50%。实施例2:转炉公积容量120t。冶炼钢种Q235B。初炼成份要求C《0.05%,Si<0.03°/。，MnO.25-0.35%,P<0.015%,S<0.015%。按常规冶炼工艺先向炉内加入铁水110吨和废钢20.3吨，吹氧点火约1分钟提枪向炉内加入石灰4456kg(约为原石灰用量的87.5%)和轻烧镁球1903kg,下枪吹氧10分钟后力口600kg石英砂(约为原石灰用量11.7%)继续吹炼4分钟35秒结東，提枪、倒炉、本炉出钢为118吨。本炉铁水成份及温度为關[S%]0.590.1020.480.013本炉终点钢水成份及温度为[P%]歸][S%]0.060.,0.0860.013取样、倒渣、出钢,温度1299°C温度1680°C炉渣碱度R=2.66实施例3:fCaO-1.30%c7转炉公积容量120t。冶炼钢种Q235B。初炼成份要求C《0.05%,Si《0.03%，MnO.25-0.35%,P《0.015%，S《0.015%。按常规冶炼工艺先向炉内加入铁水116吨和废钢19.8吨，吹氧点火约1分钟提枪向炉内加入石灰4536kg(约为原石灰用量的80。/。)和轻烧镁球1588kg，下枪吹氧约12分钟后加入硅灰石1136吨(约为原石灰用量20%)继续吹炼4分7秒钟后结東，提枪、倒炉、测温、取样、倒渣、出钢。本炉出钢量119.5吨。本炉铁水成份及温度为[P%][Mn%][S%]温度0.630.1020.520.014134(TC本炉终点钢水成份及温度为[Mn%][S%]温度0.060.0100.0990.0131670°C炉渣碱度R=2.46f-CaO=l.1%。表2旧、新造渣工艺渣碱度R与f-CaO含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本消解转炉渣中游离氧化钙的造渣工艺方法简单，成本低廉，不增加渣量，炉渣碱度下降，流动性改善，炉渣脱磷能力提高，渣中(FeO)降低，渣中金属铁下降，钢水收得率提高，大幅降低炉渣中f-CaO。权利要求1、一种消解转炉钢渣中游离氧化钙fCaO的造渣工艺，其特征在于对转炉炼钢工艺的改变是在吹炼后半期，用SiO2材料或硅酸钙材料取代原冶炼工艺中部分石灰进行造渣冶炼。2、如权利要求1所述的一种消解转炉钢渣中游离氧化钙fCaO的造渣工艺方法，其特征在于Si02材料或硅酸钙材料取代石灰的量依据铁水成份、转炉渣的碱度R和游离氧化钩fCaO、钢种等诸因素来确定，其加入量应在保证理想碱度的前提下，足以使炉渣中游离氧化钙形成2Ca(PSi02，以消解fCaO,使终点渣中游离氧化《丐fCaO趋于零。3、如权利要求1所述的一种消解转炉钢渣中游离氧化钙fCaO的造渣工艺方法，其特征在于在炼钢吹炼后半期所添加Si02材料可以是石英砂、碎玻璃、废旧铸砂，其取代原冶炼工艺的石灰用量不超过20%。4、如权利要求1所述的一种消解转炉钢渣中游离氧化钙fCaO的造渣工艺方法，其特征在于在炼钢吹炼后半期所添加的硅酸钙材料可以是硅灰石、含P低的氧化铝赤泥，或者含S低的高炉渣来替代，其取代原冶炼工艺的石灰用量不超过30%。全文摘要本发明公开了一种消解转炉钢渣中游离氧化钙fCaO的造渣工艺，其特点是对常规转炉冶炼工艺没有大的改变，其工艺改变是在吹炼后半期，用SiO<sub>2</sub>材料或硅酸钙材料取代原工艺中部分石灰进行造渣冶炼。本工艺方法成本低廉，不增加渣量，炉渣碱度下降，流动性改善，炉渣脱磷能力提高，大幅降低渣中fCaO。文档编号C21C5/28GK101638708SQ200910144030公开日2010年2月3日申请日期2009年7月3日优先权日2009年7月3日发明者虎王申请人:虎王