铁水保温剂及含钒钛铁矿的冶炼方法
【专利摘要】本发明提供了一种铁水保温剂及含钒钛铁矿的冶炼方法。所述冶炼方法包括将含钒钛铁矿在高炉冶炼得到含钒钛铁水，并在高炉出铁过程中，将铁水保温剂随铁水流加入至承装所述含钒钛铁水的容器中进行保温；其中，所述铁水保温剂按重量百分比计包括45～55%的SiO2、10～20%的Al2O3、10～15%的固定C、8～15%的CaO、5～20%的FeO、不大于0.10%的S、不大于0.10%的P以及不大于5.0%的H2O。本发明能够在不影响铁水质量、生产节奏及生产组织的前提下，降低铁水运输过程的温降，提高铁水进入脱硫站的温度，为后步工序拥有充足的热源提供了保障，同时降低炼钢生产成本。
【专利说明】铁水保温剂及含钒钛铁矿的冶炼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，更具体地讲，涉及一种能够减少铁水温降的铁水保温剂，以及在含钒钛铁矿冶炼过程中使用该铁水保温剂对含钒钛铁水进行保温的方法。【背景技术】
[0002]目前，高炉炼铁普遍采用铁水罐运送铁水，铁水罐由于保温效果差，铁水直接和空气接触，曝露面积较大。在现有技术中，一般采用向铁水中加入碳化稻壳、蛭石、覆盖剂对铁水进行保温，但是上述方法保温效果欠佳，对环境污染较大，铁水温降低速率仍然较大。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
[0004]本发明的目的之一在于提供一种在高炉出铁后对铁水进行保温的保温剂和保温方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种含钒钛铁矿的冶炼方法。所述冶炼方法包括将含钒钛铁矿在高炉中冶炼得到含钒钛铁水，并在高炉出铁过程中，将铁水保温剂随铁水流加入至承装所述含钒钛铁水的容器中进行保温；其中，所述铁水保温剂按重量百分比计包括45~55%的Si02、10~20%的Al203、10~15%的固定C、8~15%的CaO、5~20%的FeO、不大于0.10%的S、不大于0.10%的P以及不大于5.0%的H20。
[0006]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，当所述承装含钒钛铁水的容器中含钒钛铁水装入量达到其容量的20~40%时，开始加入所述铁水保温剂，并在所述承装含钒钛铁水的容器中含钒钛铁水装入量达到其容量的70~90%时完成所述铁水保温剂的加入。
[0007]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，所述铁水保温剂的加入量为
0.5~lKg/t铁水。
[0008]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，所述铁水保温剂的粒度不大于3mm ο
[0009]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，按重量百分比计，粒度不大于Imm的所述铁水保温剂占85%以上。
[0010]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，所述承装含钒钛铁水的容器为铁水罐。
[0011]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，所述含钒钛铁水的成分按重量百分比计含有:C:3.9 ~4.8%、Mn:0.15 ~0.35%、V:0.25 ~0.40%、Si:0.10 ~0.25%、S:0.05~0.16%、P:0.05~0.16%,T1:0.08~0.23%，其余为铁，并且含钒钛铁水中各成分的含量之和为100%，所述含钒钛铁水温度为1330~1410°C。
[0012]根据本发明含钒钛铁矿的冶炼方法的一个实施例，所述高炉冶炼的高炉渣的成分按重量百分比计含有:Ca015 ~30%、FeO ≤ 5%、Mg05 ~10%、Si022 5 ~35%、Ti0215 ~30%和 Al2O3IO ~20%。
[0013]本发明另一方面提供了一种铁水保温剂。所述铁水保温剂用于对含钒钛铁水进行保温，所述铁水保温剂按重量百分比计包括45~55%的Si02、10~20%的Al2O3UO~15%的固定C、8~15%的Ca0、5~20%的FeO、不大于0.10%的S、不大于0.10%的P以及不大于 5.0% 的 H2O。
[0014]根据本发明铁水保温剂的一个实施例，所述铁水保温剂的粒度不大于3mm。
[0015]根据本发明铁水保温剂的一个实施例，按重量百分比计，粒度不大于Imm的所述铁水保温剂占85%以上。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:在不影响铁水质量和不改变冶炼流程的情况下对含钒钛铁水进行保温，提高了铁水进入脱硫站的温度，为后步工序拥有充足的热源提供了保障，同时降低了炼钢生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中:
[0018]图1是本发明示例性实施例含钒钛铁水的冶炼方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的铁水保温剂及含fL钛铁矿的冶炼方法。
[0020]根据本发明示例性实施例的含钒钛铁矿的冶炼方法包括将含钒钛铁矿在高炉冶炼得到含钒钛铁水，并在高炉出铁过程中，将铁水保温剂随铁水流加入至承装含钒钛铁水的容器(例如，铁水罐)中进行保温。
[0021]通常，高炉出铁后，采用铁水罐将该含钒钛铁水转运至下一工序(例如，脱硫站)，由于转运距离和铁水罐保温效果不好，含钒钛铁水温降大，影响后续工序(例如铁水脱硫、提钥;)。而在本实施例中，在含fL钛铁水出铁至铁水罐的过程中将特制的铁水保温剂随铁水流加入到铁水罐中，可以起到较好的保温效果。
[0022]其中，所采用的铁水保温剂按重量百分比计包括45~55%的Si02、10~20%的Al2O3UO~15%的固定C、8~15%的Ca0、5~20%的FeO、不大于0.10%的S、不大于0.10%的P以及不大于5.0%的H20。
[0023]铁水保温剂在随铁水流加入至铁水罐的过程中，吸收铁水中的热量后熔化，并且与铁水所携带的高炉渣反应生成复合保温层(包括钙钛矿、钛辉石等物质)，并且具有上述组分的铁水保温剂通过控制Si02、Al203、Ca0、Fe0的合理配比，可使保温层的效果更好，若各组分配比不在上述范围(例如配比过小或者过大)，均会使生成保温层的效果较差，导致铁水保温效果较差。另外，固定碳的加入主要是使渣层中用一定量的碳，防止高温条件下将铁水吸氧，同时由于碳燃烧可以产生热量，对铁水有温度补偿的效果，若固定碳含量过低，则温度补偿效果不佳，碳含量过高，则使生产成本大幅度增加。对于S、P的控制主要是基于不影响铁水成本而设定的，若保温剂S、P含量较高，则会使铁水增硫、增磷较多，引起后步炼钢成本的大幅度增加。对于水分含量的限制是基于安全性能考虑的。若水分含量过高，则铁水保温剂加入到铁水中时，易发生爆炸等现象。
[0024]进一步地，铁水保温剂的粒度不大于3mm，按重量百分比计，所述铁水保温剂中粒度不大于Imm的比例在85%以上。铁水保温剂粒度< Imm时熔化效果最好，当铁水保温剂粒度> 3mm时，熔化效果较差，导致保温层的形成效果较差。当保温剂中粒度不大于Imm的比例在85%以上时，保温剂的熔化效果较好，能很好地形成保温渣层，达到较好的保温效果。
[0025]铁水保温剂加入时机的选择是基于与高炉渣反应生成保温层的效果来考虑的:若铁水保温剂在出铁前加入到铁水罐中，当铁水冲入铁水罐后，铁水保温剂将全部浮至铁水表面，不能完全熔化而与进入铁水的高炉渣反应生成保温层；若出铁结束后加入保温剂，也会遇到相同的问题，且更为严重；因此保温剂需要在上述特定地时段内加入。另外，若将保温剂直接加入至铁水罐内而不随铁水流加入，由于高炉铁水出铁时间较长，铁水表面的高炉渣很快受冷转变为固态，保温剂加入到铁水罐内后，无法与铁水罐铁水表面高炉渣反应，不能生成较好的包保温层。因此，保温剂需要在在铁水流的混冲搅拌下加入到铁水中，才能能达到很好的熔化效果，且生成保温层的效果较好。优选地，当铁水罐中含钒钛铁水装入量达到铁水罐容量的20~40%时，开始加入所述铁水保温剂，并在铁水罐中含钒钛铁水装入量达到铁水罐容量的70~90%时完成所述铁水保温剂的加入。
[0026]进一步地，铁水保温剂的加入量为0.5~11^八铁水。当保温剂的加入量小于0.5Kg/ ^时，由于量不够，一次生成保温层的效果较差，若大于lKg/twk，则会造成资源的浪费， 造成成本上升。
[0027]图1是本发明示例性实施例含钒钛铁矿的冶炼方法的工艺流程图。如图1所示，在一个示例性实施例中，采用本发明的铁水保温剂对含钒钛铁水进行保温的工艺包括以下操作:
[0028]钒钛磁铁矿经高炉冶炼结束后，得到含钒钛铁水，其中按重量百分比含有C:
3.9 ~4.8%、Mn:0.15 ~0.35%、V:0.25 ~0.40%、S1:0.10 ~0.25%、S:0.05 ~0.16%、P:0.05~0.16%,T1:0.08~0.23%，其余为铁，并且含钒钛铁水中各成分的含量之和为100%，温度为1330°C~1410°C。高炉冶炼的高炉渣的成分按重量百分比计含有:Ca015~30%、FeO ( 5%、Mg05 ~10%、Si0225 ~35%、Ti0215 ~30% 和 Al2O3IO ~20%。
[0029]准备铁水保温剂，铁水保温剂的成分按重量百分比计包括:Si0245~55%，Al2O3IO ~20%，固体 ClO ~15%，S ≤0.10%, P ≤0.10%, H2O ( 5.0%, Ca08 ~15%，Fe05 ~20%，其中，粒度< Imm的所述铁水保温剂比例> 85%，粒度为I~3mm的所述铁水保温剂比例< 15%，粒度> 3mm的所述铁水保温剂比例为零。并使用塑料袋将铁水保温剂包装起来，其中，每小袋10kg，添加时直接将塑料袋加入铁水罐中以减少扬尘，塑料袋遇热燃烧分解，而内部的保温剂有效地被铁水流混冲进入铁水而熔化，然后与进入铁水罐的高炉渣反应生成保温层，起到良好的保温作用。
[0030]在高炉出铁水至铁水罐的过程中，随铁水流向铁水罐加入0.5~IKgAe^的铁水保温剂，具体地，铁水保温剂的加入时机为:铁水罐中铁水装入量达到60~80t时，将铁水保温剂随铁水流加入到铁水罐中，至铁水罐装入量为160~180t时加入完毕。铁水罐完成铁水装入后，对铁水进行取样、测温，待铁水从炼铁厂运输至炼钢厂脱硫站时，再次对铁水进行取样、测温，记录下两次铁水测温之间的时间差，并对比分析两次铁水样成分和温度，得出铁水成分变化和温度变化。
[0031]为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
[0032]示例I
[0033]含钒磁铁矿经高炉冶炼结束后得到含钒钛铁水，并在出铁过程对其进行取样分析，得出该铁水中按重量百分比含有C4.50%、Mn0.22%、V0.350%、Si0.180%、S0.088%、P0.084%,Ti0.210%，余量为Fe，并且各成分的百分含量之和为100%。高炉渣成分按重量百分比计包括Ca020%、Fe02%、Mg08%、Si0230%、Ti022 5%、Al20314%以及少量其它不可避免的杂
质。
[0034]将该铁水出铁至公称容量为200t的铁水罐中，并且，在铁水罐中铁水装入量达到60t时，开始人工将铁水保温剂随铁水流加入到铁水罐中，至铁水罐装入量为160t时加入完毕。其中，铁水保温剂的加入量为0.SKg/t^^，并且铁水保温剂用塑料袋包装好，每袋铁水保温剂重IOKg ;铁水保温剂按重量百分比计包括55%的Si02、10%的Al203、15%的固定C、8%的Ca0、9%的Fe0、0.10%的S、0.09%的P以及2.0%的H2O,铁水保温剂的粒度≤3mm,按重量百分比计，所述铁水保温剂中粒度≤Imm的比例为85%。
[0035]出铁结束后对该铁水进行第一次测温，铁水温度1355.68°C。同时，从铁水测温时刻开始计时。然后，将铁水罐由炼铁厂批量运输至炼钢厂脱硫站，铁水进站后对其取样分析其成分，同时对同一铁水罐中铁水进行第二次测温，得出铁水温度为1321.9°C，并记录下铁水两次测温之间的时间差为78min。经取样分析，铁水中C4.49%、Mn0.22%、V0.350%、Si0.176%、S0.089%、P0.083%、Ti0.210%，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100%。
[0036]经两次对同一罐铁水进行取样分析，可以看出铁水成分基本无变化。并根据两次记录铁水温度以及记录的测温时间，计算出铁水在出铁和运输过程的温降速率为0.433 0C /min。
[0037]示例 2
[0038]含钒磁铁矿经高炉冶炼结束后得到含钒钛铁水，并在出铁过程对其进行取样分析，得出该铁水中按重量百分比含有C4.43%、Mn0.25%、V0.362%、Si0.150%、S0.083%、P0.088%、Ti0.190%，余量为Fe，并且各成分的百分含量之和为100%。高炉渣成分按重量百分比计包括Ca015%、Fe05%、Mg08%、Si0231%、Ti0226%、Al20314%以及少量其它不可避免的杂质。
[0039]将该铁水出铁至公称容量为200t的铁水罐中，并且，在铁水罐中铁水装入量达到80t时，开始人工将铁水保温剂随铁水流加入到铁水罐中，至铁水罐装入量为180t时加入完毕。其中，铁水保温剂的加入量为0.75^/^?#，并且铁水保温剂用塑料袋包装好，每袋铁水保温剂重IOKg ;铁水保温剂按重量百分比计包括45%的Si02、20%的Al203、10%的固定C、15%的CaO,5%的FeO,0.08%的S、0.07%的P以及4.75%的H2O,铁水保温剂的粒度≤3mm,按重量百分比计，所述铁水保温剂中粒度≤Imm的比例为88%。
[0040]出铁结束后对该铁水进行第一次测温，铁水温度1329.81°C。同时，从铁水测温时刻开始计时。然后，将铁水罐由炼铁厂批量运输至炼钢厂脱硫站，铁水进站后对其取样分析其成分，同时对同一铁水罐中铁水进行第二次测温，得出铁水温度为1321.9°C，并记录下铁水两次测温之间的时间差为93min。经取样分析，铁水中C4.42%、Mn0.24%、V0.361%、Si0.149%、S0.083%、P0.089%、Ti0.190%，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100%。
[0041]经两次对同一罐铁水进行取样分析，可以看出铁水成分基本无变化。并根据两次记录铁水温度以及记录的测温时间，计算出铁水在出铁和运输过程的温降速率为
0.2630C /min。
[0042]示例3
[0043]含钒磁铁矿经高炉冶炼结束后得到含钒钛铁水，并在出铁过程对其进行取样分析，得出该铁水中按重量百分比含有C4.63%、Mn0.18%、V0.370%、Si0.130%、S0.096%、P0.076%、Ti0.180%，余量为Fe，并且各成分的百分含量之和为100%。高炉渣成分按重量百分比计包括Ca024%、Fe03%、Mg07%、Si0235%、Ti0218%、Al20312%以及少量其它不可避免的杂质。
[0044]将该铁水出铁至公称容量为220t的铁水罐中，并且，在铁水罐中铁水装入量达到60t时，开始人工将铁水保温剂随铁水流加入到铁水罐中，至铁水罐装入量为160t时加入完毕。其中，铁水保温剂的加入量为lKg/twp并且铁水保温剂用塑料袋包装好，每袋铁水保温剂重IOKg ;铁水保温剂按重量百分比计包括50%的Si02、15%的A1203、12%的固定C、10%的Ca0、20%的Fe0、0.05%的S、0.05%的P以及2.9%的H2O,铁水保温剂的粒度≤3mm,按重量百分比计，所述铁水保温剂中粒度≤Imm的比例为86%。
[0045]出铁结束后对该铁水进行第一次测温，铁水温度1346.46°C。同时，从铁水测温时刻开始计时。然后，将铁水罐由炼铁厂批量运输至炼钢厂脱硫站，铁水进站后对其取样分析其成分，同时对同一铁水罐中铁水进行第二次测温，得出铁水温度为1321.9°C，并记录下铁水两次测温之间的时间差为94min。经取样分析，铁水中C4.61%、Mn0.17%、V0.360%、Si0.128%、S0.095%、P0.076%、Ti0.175%，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100%。
[0046]经两次对同一罐铁水进行取样分析，可以看出铁水成分基本无变化。并根据两次记录铁水温度以及记录的测温时间，计算出铁水在出铁和运输过程的温降速率为
0.1630C /min。
[0047]对比例
[0048]含钒磁铁矿经高炉冶炼结束后得到含钒钛铁水，并在出铁过程对其进行取样分析，得出该铁水中按重量百分比含有C4.48%、Mn0.29%、V0.330%、Si0.20%、S0.0108%、P0.089%、Ti0.140%，余量为Fe，并且各成分的百分含量之和为100%。高炉渣成分按重量百分比计包括Ca020%、Fe05%、Mg010%、Si0230%、Ti0220%、Al20314%以及少量其它不可避免的杂质。
[0049]将该铁水出铁至公称容量为210t的铁水罐中，在出铁过程中，不向铁水罐中添加任何保温剂，出铁结束后对该铁水进行第一次测温，铁水温度1346.46°C。同时，从铁水测温时刻开始计时。然后，将铁水罐由炼铁厂批量运输至炼钢厂脱硫站，铁水进站后对其取样分析其成分，同时对同一铁水罐中铁水进行第二次测温，得出铁水温度为1297.36°C，并记录下铁水两次测温之间的时间差为82min。经取样分析，铁水中C4.46%、Mn0.28%、V0.325%、Si0.20%、S0.0108%、P0.089%、Ti0.137%，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100%。
[0050]经两次对同一罐铁水进行取样分析，可以看出铁水成分基本无变化。并根据两次记录铁水温度以及记录的测温时间，计算出铁水在出铁和运输过程的温降速率为0.743 0C /min O
[0051]与对比例相比，示例I的铁水温降速率降低了 0.31°C /min,示例2的铁水温降速率降低了 0.480C /min,示例3的铁水温降速率降低了 0.58°C /min,也就是说，与不添加任何保温剂，采用本发明的铁水保温剂对含钒钛铁水进行保温后，在含钒钛铁水转运的过程中可将铁水温降速率降低0.310C /min以上。此外，铁水成分含量变化为:[C] ( 0.02%、[Mn] ( 0.01%、[V] ( 0.01%、[Si] ( 0.005%、[S] ( 0.001%、[P] ( 001%、[Ti] ( 0.005%,即加入铁水保温剂对铁水成分基本无影响。
[0052]综上所述，本发明的铁水保温剂是针对含钒钛铁水设计的，其能够与含钒铁铁水表面高炉渣反应生成具有良好保温效果的保温层。本发明的含钒钛铁矿的生产方法在高炉出铁过程中以合理的加入方式、加入时机和加入量向承载铁水的容器中加入铁水保温剂，实现在不影响铁水质量、生产组织和生产节奏的前提下，降低铁水运输过程的温降，提高铁水进入脱硫站的温度，为后步工序(例如铁水脱硫、提钒、炼钢)拥有充足的热源提供了保障，同时降低了炼钢生产成本。
[0053]尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
【权利要求】
1.一种含钒钛铁矿的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法包括将含钒钛铁矿在高炉冶炼得到含钒钛铁水，并在高炉出铁过程中，将铁水保温剂随铁水流加入至承装所述含钒钛铁水的容器中进行保温； 其中，所述铁水保温剂按重量百分比计包括45~55%的SiO2、10~20%的Al2O3UO~15%的固定C、8~15%的Ca0、5~20%的FeO、不大于0.10%的S、不大于0.10%的P以及不大于5.0%的H2O0
2.根据权利要求1所述的含钒铁钛矿的冶炼方法，其特征在于，当所述承装含钒钛铁水的容器中含钒钛铁水装入量达到其容量的20~40%时，开始加入所述铁水保温剂，并在所述承装含钒钛铁水的容器中含钒钛铁水装入量达到其容量的70~90%时完成所述铁水保温剂的加入。
3.根据权利要求1所述的含钒钛铁矿的冶炼方法，其特征在于，所述铁水保温剂的加入量为0.5~lKg/t铁水。
4.根据权利要求1所述的含钒钛铁矿的冶炼方法，其特征在于，所述铁水保温剂的粒度不大于3mm。
5.根据权利要求4所述的含钒钛铁矿的冶炼方法，其特征在于，按重量百分比计，粒度不大于Imm的所述铁水保温剂占85%以上。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的含钒钛铁矿的冶炼方法，其特征在于，所述含钒钛铁水的成分按重量百分比计含有:C3.9~4.8%、Mn0.15~0.35%、V0.25~0.40%、Si0.10 ~0.25%、S 0.05 ~0.16%、P0.05 ~0.16%、Ti0.08 ~0.23%，其余为铁，并且含钒钛铁水中各成分的含量之和为100%，所述含钒钛铁水温度为1330~1410°C。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的含钒钛铁矿的冶炼方法，其特征在于，所述高炉冶炼的高炉渣的成分按重量百分比计含有:Ca015~30%、FeO ( 5%、Mg05~10%、Si0225 ~35%、Ti0215 ~30% 和 Al2O3IO ~20%。
8.一种铁水保温剂，其特征在于，所述铁水保温剂用于对含钒钛铁水进行保温，所述铁水保温剂按重量百分比计包括45~55%的Si02、10~20%的A1203、10~15%的固定C、8~15%的Ca0、5~20%的FeO、不大于0.10%的S、不大于0.10%的P以及不大于5.0%的H20。
9.根据权利要求8所述的铁水保温剂，其特征在于，所述铁水保温剂的粒度不大于3mm ο
10.根据权利要求8所述的铁水保温剂，其特征在于，按重量百分比计，粒度不大于Imm的所述铁水保温剂占85%以上。
【文档编号】C21C7/076GK103627852SQ201310628862
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】蒋龙奎, 戈文荪, 陈永, 陈炼, 杜丽华, 黄正华, 董克平, 黄东平, 施敏, 张家利 申请人:攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团西昌钢钒有限公司