专利名称：转炉炉渣补炉料的制作方法
技术领域：
本发明属于炼钢用耐火材料技术领域，涉及到使用活拨金属作还原剂对转炉炉渣进行改质后做补炉料的一种工艺，具体涉及到一种转炉炉渣补炉料。
背景技术：
自从1956年第一座转炉诞生到现在80%以上的钢都是转炉炼出来的，七十年代以前转炉用的耐火材料，从镁砖到白云石砖又至油侵白云石砖，炉龄均在200 400炉。七十年代中期，日本渡边明发明镁碳砖一下子把转炉炉龄提高到1500次左右，一时间引起了巨大轰动，镁碳砖因此风靡全球。到九十年代，美国LTV公司率先在转炉炼钢造渣材料中加轻烧MgO或白云石，把渣中MgO提高至8% 13%造粘渣，用N2气把炉渣吹溅到炉壁上，使炼钢过程中的前期侵蚀不到镁碳砖，一下子又把转炉炉龄从一千多次提高到了两万次左右， 我国从95年开始引进该项技术，在大型转炉使用寿命也达到一万 两万次，但小型转炉通过喷涂、贴补、浙青镁砂对冲蚀严重部位进行投补，兼溅渣护炉，转炉寿命维持在3000 10000炉之间。这样一下又把日本人提倡的“高纯原料，高压成型，高温烧成”的三高理念给彻底否定，虽然溅渣炉是一种很好很成功的技术，但仍不是一项十全十美的技术，即炼每炉钢后，都要牺牲2 3分钟(小炉子)和3 5分钟(大炉子)时间去溅渣操作，使有效炼钢时间几乎减少1/5 1/4，而且只是改变的渣的粘度，减缓了 !^0对炉渣熔点的溶剂作用，而未真正使炉渣变得更耐火。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种转炉炉渣补炉料，弥补了上述溅渣工艺的不足。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是在转炉冶炼过程中控制转炉渣中 Σ FeO在8% 12%，在出钢后的渣中加入还原剂活泼金属或其合金，使渣中FeO全部被还原，使渣系变成以CaO—SW2 二元系或CaO— MgO—SW2三元系的耐火材料，通过摇炉或用 N2吹溅，使其附着于炉壁从而达到补炉的目的。所述活泼金属或其合金为Ca、CaH2, Mg、Si、硅钙(CaSi2)、CaC2中的一种或二种或多种复合。所述活泼金属或其合金的加入量，以能还原补炉炉渣中全部的FeO为准，考虑自身被空气或其他氧化物氧化、一般过量5% 10%。还原剂一般选择上述活泼金属或其合金中的一种或二种或多种复合，尽可能使改质渣中不增加新组份数(即还原反应生成的新氧化物仍是CaO或Si02或MgO而不是补炉料成分外的其他成分)。
在CaO/ Si02>3. 5 时，CaO-SiO2 二元系中耐火矿物有 CaO (熔点 2570 V )， 3Ca0 · SiO2 (C3S在1900°C时分解为C2S与CaO)硅酸二钙(C2S熔点2130°C )，从二元相图上清楚看出他们的低共熔点在2000°C以上；CaO— MgO—SW2三元相图，在(C/S>3. 5时)存在主要矿物有Ca0、Mg0 (熔点)，C3S、C2S低共熔点在1770°C以上，不论是CaO— SiO2 二元系和CaO—MgO—SW2三元系，都是非常耐高温的材料。正是由于炼钢后期吹化产生了狗0，使他们的共熔温度一下降到了 1100°C左右，熔点分别下降了 1000和600— 900°C。如果用CaO—SW2 二元系或CaO—MgO—SW2三元系做耐火材料，FeO是他们最有害的杂质， 必须予以剔除。加活泼金属或其合金材料把狗0消除外，活泼的金属和FeO发生的或还原反应是放热反应，炉渣本身热焓值比较高，再加上还原反应得到的能量，炉渣耐火材料不会立刻降到熔点以下而凝固，有时间摇炉将炉渣补炉料挂在炉壁上，也有时间用N2将这些还原了 FeO的补炉料吹溅到炉壁上，这就是还原剂选择活泼金属而不用碳的原因。由于本发明采取了上述方案，补炉速度快，溅补3分钟完成，修补大面投补时1一3 分钟完成，喷射10分钟左右可完成。与镁砂浙清补炉料相比，节省的补炉时间可多炼2 3 炉钢，与快速环保补炉料相比，节省时间可多炼一炉钢。转炉不用炉炉溅渣，修补前后大面从此不再是什么问题，炉子到中后期每天至少节省4(Γ60分钟补炉时间；整体溅补一次与溅渣护炉用时差不多，但使用效果可提高几倍或几十倍。几乎可把整个溅渣时间都节省了用于炼钢。该补炉料结构致密、耐火、强度高，与镁碳砖衬结合牢固，不脱落，结构形同熔铸耐火材料，克服了浙青镁砂补炉料气孔率在50%左右的弊端。从节省的补炉时间与省去溅渣时间上考虑，转炉作业率大大提高，从多炼钢的角度讲可为钢铁企业、钢铁行业创造极大的经济效益。补炉层中被还原的狗随着补炉料的侵蚀最终进入钢液中转化为钢材，减少了铁损失。仅此一项多出的钢的价值，就几乎使补炉材料在炼钢领域无成本或大大节约成本。 该类补炉料无烟、无毒，不污染环境。使炉渣变废为宝，节省了大量的镁砂、浙青资源。炉渣补炉材料很好的利用于炉渣固有的热能，和还原反应的热能，使炉渣变化成性能非常好的熔铸型耐火材料，减少了熔铸耐材生产的一切制做工艺，大大节省了能源的消耗。还原氧化铁的过程中几乎不产生任何气体，这和目前使用的浙青一镁砂补炉料的滚滚浓烟相比，达到了无碳、零排放。还原反应产生的!^e沉于炉底或在夹带在补炉料层中，随着补炉料的侵蚀又返回到钢液中，有效的减少了铁损失，这些看似微不足道的铁损失，可抵消了还原用活泼金属一半的成本。这种补炉操作，简单、易行、快捷、效果好，补上的是性能很好的耐火材料而不是炉渣，整个补炉操作可在10分钟左右结束，与其它补炉料相比至少节约1小时补炉烘烤时间。补一次炉至少可炼100炉钢以上，节省了大量的补炉时间和溅渣时间，在每个班次8小时时间内可多炼5 —10炉钢。这项技术能操作地很成功的话，以后的炼钢有可能是在这层补炉料上进行，补炉料侵蚀到未补时的位置时，按补炉操作重新进行一次，炉龄有可能会很长很长，镁碳砖有可能成为炼钢的永久衬材料。总之，转炉渣补炉料是一种高温下很好的耐火材料，很值得大力推广应用。
下面结合附图，对本发明做进一步说明。图 1 是 CaO — SiA 二元相图。图 2 是 CaO — !^eO — SiA 相图。图 3 是 CaO — MgO — S i O2 相图。
具体实施例方式本发明采取的技术方案是在转炉冶炼过程中控制转炉渣中Σ FeO在8% 12%，在出钢后的渣中加入还原剂活泼金属或其合金，使渣中FeO全部被还原，使渣系变成以CaO— SiO2 二元系或CaO—MgO—SW2三元系的耐火材料，通过摇炉或N2吹減，使其附着于炉壁从而达到补炉的目的。所述活泼金属或其合金为Ca、CaH2, Mg、Si、硅钙(CaSi2)、CaC2中的一种或二种或多种复合。所述活泼金属或其合金的加入量，以能还原补炉炉渣中全部的FeO为准，考虑自身被空气或其他氧化物氧化、一般过量5% 10%。还原剂一般选择上述活泼金属或其合金中的一种或二种或多种复合，尽可能使改质渣中不增加新组份数(即还原反应生成的新氧化物仍是CaO或Si02或MgO而不是补炉料成分外的其他成分)。实施例钢厂出钢后留1. 5吨(FeO含量10%)的渣做补炉料，以硅钙合金(Ca含量 32%，Si含量65%)做还原剂去进行补炉操作
1.5 吨 ■ 中含 Fe0 = 150Kg =
^^ =2083. 33molFe0
有 Ca+FeO=CaO+Fe 和 Si+2Fe0=Si02+2Fe 可知
40克Ca可还原ImolFeO，14克Si可以还原Imoli7eO
每Kg硅钙可还原!^eO的量=+ ^^ =54. 43molFe0
1. 5吨渣中FeO正好被还原需硅钙重量=^ =38. 275 (公斤) 根据还原剂过量5% 10%
加入硅钙量=38. 275 X (1+5% 10%) =40. 19 42. 10 (公斤)
因此，若留1.5吨FeO含量在10%的渣的话，硅钙合金(Oi32、Si65)的加入量约为 41 4Ig，即可获得较好补炉效果。
权利要求
1.一种转炉炉渣补炉料，其特征在于在转炉冶炼过程中控制转炉渣中Σ FeO在8% 12%，在出钢后的渣中加入还原剂活泼金属或其合金，使渣中FeO全部被还原，使渣系变成以CaO—SW2 二元系或CaO—MgO—SW2三元系的耐火材料，通过摇炉或用N2吹溅，使其附着于炉壁从而达到补炉的目的。
2.根据权利要求1所述的转炉炉渣补炉料，其特征在于所述活泼金属或其合金为Ca、 CaH2、Mg、Si、——(CaSi2)、CaC2中的一种或二种或多种复合。
3.根据权利要求2所述的转炉炉渣补炉料，其特征在于所述活泼金属或其合金的加入量，以能还原补炉炉渣中全部的狗0为准，一般过量5% 10%。
全文摘要
本发明公开了一种转炉炉渣补炉料，其主要特征是在转炉冶炼过程中控制转炉渣中∑FeO在8%～12%，在出钢后的渣中加入还原剂活泼金属或其合金，使渣中FeO全部被还原，使渣系变成以CaO—SiO2二元系或CaO—MgO—SiO2三元系的耐火材料，通过摇炉或用N2吹溅，使其附着于炉壁从而达到补炉的目的。由于本发明采取了上述方案，与现有技术相比，本发明具有补炉操作简单、易行、快捷、效果好的优点。
文档编号C21C5/28GK102234699SQ201110096709
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者宋金峰, 李明君, 李明建, 李烈选, 李烈钧, 董国防 申请人:西峡县新锦耐化有限责任公司