专利名称：用于半钢炼钢的复合造渣剂及其制备方法及半钢炼钢方法
技术领域：
本发明涉及一种用于半钢炼钢的复合造渣剂，还涉及该复合造渣剂的制备方法和 使用该复合造渣剂的半钢炼钢的方法。
背景技术：
部分钢铁厂采用钒钛磁铁矿进行冶炼，为了保证资源的有效利用，在炼钢之前通 常进行脱硫和提钒工艺，脱硫提钒后的半钢中碳的质量百分含量为3. 2-3. 8%，半钢中磷的 质量百分含量为0. 06-0. 08%，其余硅、锰发热元素的含量均为痕量。由于硅、锰发热元素的 含量均为痕量，因此在半钢炼钢过程中存在热源不足和成渣速度慢等问题，因此，为了有效 进行半钢炼钢，在炼钢过程中需要外加复合造渣材料来保证化渣降碳和脱磷效果。在现有技术中，已有文献报道了转炉污泥无氟复合造渣剂和MnO无氟复合造渣剂 用于普通铁水炼钢。《攀钢炼钢复合造渣剂的研制与应用》(栾秋生等人，“钢铁钒钛”，第21卷第4期， 2000年12月，p55-58)中公开了一种用于半钢转炉炼钢的复合造渣剂，该复合造渣剂含有 SiO2, CaO, MnO和Al2O3以及S、P等杂质。该复合造渣剂可以缩短初期渣的形成时间，有效 保证冶炼过程顺利进行。然而，该复合造渣剂在半钢炼钢的过程中存在用量较大以及终点 钢水中Mn元素含量低(Mn元素质量百分含量只有0. 02-0. 04% )等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的复合造渣剂在半钢炼钢过程中用 量较大以及终点钢水中Mn元素含量低的缺陷，提供一种在半钢炼钢过程中用量较小且有 效提高终点钢水中Mn元素含量的用于半钢炼钢的复合造渣剂，还提供了该复合造渣剂的 制备方法，还提供了使用该复合造渣剂进行半钢炼钢的方法。本发明提供了 一种用于半钢炼钢的复合造渣剂，其中，所述复合造渣剂含有铁氧 化物、MnO和SiO2。本发明还提供了一种本发明的复合造渣剂的制备方法，该方法包括，将硅酸盐型 锰矿、氧化铁皮、石英砂和粘结剂破碎磨细至粒度为Imm以下，并混合均勻得到混合物，将 该混合物压制成球团，将该球团干燥后进行焙烧。本发明还提供了一种半钢炼钢方法，该方法包括通过氧枪对转炉内的半钢钢水供 氧，并向转炉内加入活性石灰和复合造渣剂，所述复合造渣剂为本发明提供的复合造渣剂。根据本发明提供的用于半钢炼钢的复合造渣剂，制备方法简单，而且在半钢炼钢 过程中的用量较小，可以有效用于半钢炼钢化渣脱磷，使半钢炼钢工艺更加顺利进行；同时 能有效提高终点钢水中Mn元素含量，相应地降低炼钢生产后续步骤中添加含Mn合金的用 量，从而降低炼钢生产成本。
具体实施例方式本发明提供的用于半钢炼钢的复合造渣剂含有铁氧化物、MnO和Si02。其中，所述 铁氧化物为Fe2O3和/或FeO。根据本发明提供的复合造渣剂，在优选情况下，以复合造渣剂的总重量为基准，所 述铁氧化物的含量为5-35重量％、优选8-27重量％、更优选10-25重量％，SiO2的含量为 30-70重量％、优选39-62重量％、更优选50-65重量％，MnO的含量为10-35重量％、优选 12-27重量％、更优选15-25重量％，且复合造渣剂的总量为100重量％。当所述铁氧化物 为Fe2O3和FeO时，Fe2O3与FeO的重量比优选为1 1-3。根据本发明提供的复合造渣剂，优选情况下，所述复合造渣剂为球团形，其平均粒 度为10-50mm，含水量小于5重量％，落下强度为8-12次/球。满足上述平均粒度和强度要 求的复合造渣剂，能够方便地从料仓中下料，同时在下料过程中不易粉化和破碎；对复合造 渣剂的水份要求可以保证炼钢安全并减少炼钢时的热损失。本文所使用的术语“落下强度”表示在橡胶板上将试验物体从1米的高度上落下 而不出现裂纹或破碎的次数。本发明提供的复合造渣剂的制备方法包括，将硅酸盐型锰矿、氧化铁皮、石英砂和 粘结剂破碎磨细至粒度为Imm以下，并混合均勻得到混合物，将该混合物压制成球团，将该 球团干燥后进行焙烧，优选进行自然干燥，球团不易形成裂纹。根据本发明提供的复合造渣剂的制备方法，上述进行磨碎混合的设备以及压制球 团的设备可以采用本领域技术人员公知的各种设备，例如磨碎混合设备可以采用破碎机和 球磨机；所述压制球团的设备可以采用对称压球机或造粒机。根据本发明提供的复合造渣剂的制备方法，在优选情况下，所述压制的条件使得 焙烧后球团的落下强度为8-12次/球，所述干燥的时间为48-72小时，所述焙烧的温度为 250-350°C，所述焙烧的时间使焙烧后球团的含水量小于球团总重量的5重量％。在通常情 况下，所述压制的条件为压制的压力为12-20MPa，使焙烧后球团的含水量达到小于球团总 重量的5重量％的焙烧球团的焙烧时间为0. 5-1小时。根据本发明提供的复合造渣剂的制备方法，在优选情况下，基于所述混合物的总 重量，所述硅酸盐型锰矿的用量为40-60重量％，所述氧化铁皮的用量为5-15重量％，所述 石英砂的用量为30-40重量％，所述粘结剂的用量为4-6重量％。根据本发明提供的复合造渣剂的制备方法，在通常情况下，所述硅酸盐型锰矿含 有MnO 35-45重量％，含有SiO2 30-40重量％，含有铁氧化物10_20重量％ ；所述氧化铁 皮含有铁氧化物92-97重量％ ；所述石英砂含有SiO2 95-98重量％ ；所述粘结剂含有SiO2 55-75 重量 ％。根据本发明提供的复合造渣剂的制备方法，所述粘结剂可以选用本领域技术人员 所常用的各种粘结剂，优选采用含硅粘结剂，含硅粘结剂例如选自膨润土、硅藻土、硅凝胶、 硅溶胶和水玻璃中的一种或几种。根据本发明提供的复合造渣剂的制备方法，将该混合物压制成球团后，优选进行 筛分，筛除一些细碎的颗粒，以保证球团的完整性，然后再进行干燥和焙烧。本发明提供的半钢炼钢方法包括，通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧，并向转炉 内加入活性石灰和复合造渣剂，所述复合造渣剂为本发明提供的复合造渣剂。
所述活性石灰的主要成分为CaO，石灰的活性度以中和生石灰消化产生的Ca(OH)2 所消耗的浓度为4mol/L盐酸的毫升数表示。通常活性度为300ml/4N-HCl以上的石灰称为 活性石灰。通常情况下，所述活性石灰中CaO的含量为80-90重量％，优选为84-88重量％， 使用活性石灰可以显著缩短炼钢转炉初期渣化时间，并对脱磷很有利。根据本发明提供的半钢炼钢方法，优选情况下，所述活性石灰中的CaO与所述复 合造渣剂中的SiO2W重量比Ca0/Si02*2. 5-5，所述复合造渣剂的用量为10_15kg/t半钢。根据本发明提供的半钢炼钢方法，优选情况下，向所述转炉内加入的所述活性石灰 和所述复合造渣剂分两批进行，第一批在开始吹氧前1-3分钟加完，第一批复合造渣剂的加 入量为复合造渣剂总重量的1/2-2/3，第一批活性石灰中的CaO与第一批复合造渣剂中的 SiO2的重量比Ca0/Si02为2. 5-3 ；第二批在停止吹氧前3_5分钟加完，第二批复合造渣剂的 加入量为剩余量的复合造渔剂，所述活性石灰的加入量为使终点钢渣中CaO与SiO2的重量比 Ca0/Si02为3-4 ；所述氧枪的供氧条件可以本领域技术人员所公知的条件，例如，所述氧枪的 供氧压力为0. 85-0. 9Mpa，供氧强度3. 5-3. 78m3/t钢水·π η，供氧时间为780-1020秒。上述 CaO与SiO2的含量均为折算值。在第一批加入活性石灰和复合造渣剂时，通过调整Ca0/Si02的 重量比，可以加快钢渣的形成，从而提高半钢炼钢的效率;在第二批加入活性石灰和复合造渔 剂时，通过调整Ca0/Si02的重量比、适当增加活性石灰的量，可以达到充分脱除磷的效果。根据本发明提供的半钢炼钢方法，优选情况下，在吹氧结束后所述转炉的熔池温 度为 1650-1685°Co根据本发明提供的半钢炼钢方法，最终得到合格的钢水，该合格钢水中P的质量 百分含量小于0. 015%、Mn质量百分含量为0. 1-0. 25%,C的质量百分含量为0. 05-0. 15%、 S的质量百分含量小于0.015%。下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。实施例1所采用的氧化铁皮、硅酸盐型锰矿、石英砂和作为粘结剂的膨润土的主要组成如 表1所示。表 1 1、制备复合造渣剂将上述表1中的氧化铁皮、硅酸盐型锰矿粉、石英砂、和膨润土按质量比为 10 50 35 5加入碾轮混砂机中磨碎并混合搅拌均勻，所得到的混合物的粒度在1.0mm 以下。然后将该混合物加入到对称压球机中，在对称压球机的压力为15Mpa的条件下，挤压 出直径为10-50mm的球团，将球团自然干燥48小时，并在温度为300°C的条件下焙烧0. 5小时，得到球团形复合造渣剂，该复合造渣剂的含水量为4重量％。采用化学分析方法对所得到复合造渣剂的成分进行检测，得到该复合造渣剂的主 要成分为=Fe2O3为4. 23重量％、FeO为9. 07重量％、MnO 20. 06重量％、Si02 54. 63重量％。对所得到的复合造渣剂的落下强度进行测试，结果为，落下强度为9次/球。2、进行半钢炼钢所采用的活性石灰中CaO的含量为87. 2重量％。将上述制得的复合造渣剂用于120吨的复吹转炉半钢炼钢，半钢钢水的主要成分 为3. 78重量％ C、0. 02重量％ Μη、0. 005重量％ S、0. 068重量％ P，余量为Fe。将上述半钢钢水兑入转炉后，降下氧枪(拉瓦尔535型氧枪)开始吹氧，吹氧压力 为0. 9Mpa，供氧强度为3. 6m3/t钢水·π η ；在开始吹氧的同时，向转炉内加入第一批复合造 渣剂和活性石灰，并在开始吹氧后3min内将第一批复合造渣剂和活性石灰全部加完，活性 石灰和复合造渣剂的加入量分别为16kg/t半钢和8kg/t半钢(Ca0/Si02重量比为2. 96)。初期渣形成后，向转炉内加入第二批复合造渣剂和活性石灰，并在停止吹氧前 3min内全部加完，活性石灰和复合造渣剂的加入量分别为18kg/t半钢和5kg/t半钢。供氧 时间为810秒时提升氧枪停止供氧。测得熔池温度为1667°C。出炉并获得合格的钢水，终点钢渣中CaCVSiO2的重量比为3. 96。采用化学分析方 法测得钢水的主要成分为0. 12重量％ C、0. 176重量％ Mn、0. 011重量％ P.O. 008重量％ S，余量为Fe。对比例1按《攀钢炼钢复合造渣剂的研制与应用》中的描述来进行半钢炼钢。复合造渣剂含有SiO2 42. 68 重量％、CaO 15. 03 重量％、Al2O3 4. 30 重量％、MnO 7. 89重量％、以及P、S等杂质。粒度为30-40_。按照实施例1中第2步进行半钢炼钢的方法进行，不同的是，采用上述复合造渣 剂，复合造渣剂的用量为18. 45kg/t半钢。出炉并获得合格的钢水，采用化学分析方法测得钢水的主要成分为0. 08重量％ C、0. 034 重量％ Μη、0· 022 重量％ Ρ、0· 008 重量％ S，余量为 Fe。实施例2将上述表1中的氧化铁皮、硅酸盐型锰矿粉、石英砂、和膨润土按质量比为 15 40 40 5加入碾轮混砂机中磨碎并混合搅拌均勻，所得到的混合物的粒度为1.0mm 以下。然后将该混合物加入到对称压球机中，在对称压球机的压力为15Mpa的条件下，挤压 出直径为10-50mm的球团，将球团自然干燥48小时，并在温度为250°C的条件下焙烧1. O小 时，得到球团形复合造渣剂，该复合造渣剂的含水量为2重量％。采用化学分析方法对所得到复合造渣剂的成分进行检测，得到该复合造渣剂的主 要成分为=Fe2O3为5. 83重量％、FeO为13. 6重量％、MnO 17. 22重量％、Si02 59. 42重量％。对所得到的复合造渣剂的落下强度进行测试，结果为，落下强度为11次/球。2、进行半钢炼钢所采用的活性石灰中CaO的含量为87. 2重量％。将上述制得的复合造渣剂用于120吨的复吹转炉半钢炼钢，半钢钢水的主要成分 为3. 84重量％ C、0. 024重量％ Μη、0· 008重量％ S、0. 074重量％ P，余量为Fe。
将上述半钢钢水兑入转炉后，降下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为 3. 6m3/t钢水· min ；在开始吹氧的同时，向转炉内加入第一批复合造渣剂和活性石灰，并在 开始吹氧后3min内将第一批复合造渣剂和活性石灰全部加完，活性石灰和复合造渣剂的 加入量分别为13kg/t半钢和7. 5kg/t半钢(Ca0/Si02重量比为2. 57)。初期渣形成后，向转炉内加入第二批复合造渣剂和活性石灰，并在停止吹氧前 3min内全部加完，活性石灰和复合造渣剂的加入量分别为13kg/t半钢和3. 5kg/t半钢。供 氧时间为930秒时提升氧枪停止供氧。测得熔池温度为1680°C。出炉并获得合格的钢水，终点钢渣中CaCVSiO2的重量比为3. 64。采用化学分析方 法测得钢水的主要成分为0. 11重量％ C、0. 13重量％ Μη、0· 013重量％ Ρ、0· 011重量％ S， 余量为Fe。实施例3将上述表1中的氧化铁皮、硅酸盐型锰矿粉、石英砂、和膨润土按质量比为 5 60 30 5加入碾轮混砂机中磨碎并混合搅拌均勻，所得到的混合物的粒度为1.0mm 以下。然后将该混合物加入到对称压球机中，在对称压球机的压力为15Mpa的条件下，挤压 出直径为10-50mm的球团，将球团自然干燥48小时，并在温度为350°C的条件下焙烧0. 5小 时，得到球团形复合造渣剂，该复合造渣剂的含水量为3重量％。采用化学分析方法对所得到复合造渣剂的成分进行检测，得到该复合造渣剂的主 要成分为=Fe2O3为3. 24重量％、FeO为6. 95重量％、MnO 25. 21重量％、Si02 51. 27重量％。对所得到的复合造渣剂的落下强度进行测试，结果为，落下强度为9次/球。2、进行半钢炼钢所采用的活性石灰中CaO的含量为87. 2重量％。将上述制得的复合造渣剂用于120吨的复吹转炉半钢炼钢，半钢钢水的主要成分 为3. 63重量％ C、0. 028重量％ Μη、0· 008重量％ S、0. 071重量％ P，余量为Fe。将上述半钢钢水兑入转炉后，降下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为 3. 6m3/t钢水· min ；在开始吹氧的同时，向转炉内加入第一批复合造渣剂和活性石灰，并在 开始吹氧后3min内将第一批复合造渣剂和活性石灰全部加完，活性石灰和复合造渣剂的 加入量分别为16kg/t半钢和9kg/t半钢(Ca0/Si02重量比为2. 92)。初期渣形成后，向转炉内加入第二批复合造渣剂和活性石灰，并在停止吹氧前 3min内全部加完，活性石灰和复合造渣剂的加入量分别为15kg/t半钢和5kg/t半钢。供氧 时间为1020秒时提升氧枪停止供氧。测得熔池温度为1656°C。出炉并获得合格的钢水，终点钢渣中CaCVSiO2的重量比为3. 63。采用化学分析方 法测得钢水的主要成分为0. 09重量％ C、0. 21重量％ Mn、0. OlO重量％ P、0. 012重量％ S，
余量为Fe。上述实施例1、2、3中复合造渣剂总用量分别为13kg/t半钢、llkg/t半钢、14kg/t 半钢，均比对比例1中复合造渣剂的用量18. 45kg/t半钢低很多。上述实施例1、2、3中最 终得到的钢水中Mn元素质量含量分别为0. 176%,0. 13%,0. 21%，均比对比例1的0. 034 重量％高；而且实施例1、2、3中最终得到的钢水中P元素的质量含量分别为0.011%、 0. 013%,0. 010%，均比对比例1的0. 022重量％低。通过上述实施例和对比例可以看出，采用本发明提供的复合造渣剂进行转炉半钢炼钢与现有技术相比，(1)复合造渣剂的消耗量降低，可降低4-7kg/t半钢；(2)充分利用 炼钢热源和半钢中的C与锰矿中的MnO发生氧化还原反应，使钢水中Mn质量百分含量提高 0. 1-0. 18%，从而可降低后续添加含Mn合金的消耗1. 5_3kg/t.钢。(3)使炼钢过程更加顺 利进行，化渣脱磷效果更好。
权利要求
一种用于半钢炼钢的复合造渣剂，其特征在于，所述复合造渣剂含有铁氧化物、MnO和SiO2，所述铁氧化物为Fe2O3和/或FeO。
2.根据权利要求1所述的复合造渣剂，其中，以复合造渣剂的总重量为基准，所述铁氧 化物的含量为5-35重量％、SiO2的含量为30-70重量％、MnO的含量为10-35重量％。
3.根据权利要求2所述的复合造渣剂，其中，所述铁氧化物的含量为10-25重量％、 SiO2的含量为50-65重量％、MnO的含量为15-25重量％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的复合造渣剂，其中，所述铁氧化物为Fe2O3和 FeO，且Fe2O3与FeO的重量比为1 1-3。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的复合造渣剂，其中，所述复合造渣剂为球团形， 其平均粒度为10-50mm，含水量小于5重量％，落下强度为8_12次/球。
6.一种权利要求1所述的复合造渣剂的制备方法，该方法包括，将硅酸盐型锰矿、氧化 铁皮、石英砂和粘结剂破碎磨细至粒度为Imm以下，并混合均勻得到混合物，将该混合物压 制成球团，将该球团干燥后进行焙烧。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，基于所述混合物的总重量，所述硅酸盐型锰矿的 用量为40-60重量％，所述氧化铁皮的用量为5-15重量％，所述石英砂的用量为30-40重 量％，所述粘结剂的用量为4-6重量％。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述粘结剂选自膨润土、硅藻土、硅凝胶、硅 溶胶和水玻璃中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述压制的条件使得焙烧后球团的落下强度为 8-12次/球，所述干燥的时间为48-72小时，所述焙烧的温度为250-350°C，所述焙烧的时 间使焙烧后球团的含水量小于球团总重量的5重量％。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述压制的条件为压制的压力为12-20MPa，所 述焙烧的时间为0.5-1小时。
11.一种半钢炼钢的方法，该方法包括通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧，并向转炉内 加入活性石灰和复合造渣剂，其特征在于，所述复合造渣剂为权利要求1-5中任意一项所 述的复合造渣剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述活性石灰中的CaO与所述复合造渣剂中的 SiO2的重量比Ca0/Si02为2. 5-5，所述复合造渣剂的用量为10_15kg/t半钢。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，向所述转炉内加入的所述活性石灰和所 述复合造渣剂分两批进行，第一批在开始吹氧后的1-3分钟加完，第一批复合造渣剂的加 入量为复合造渣剂总重量的1/2-2/3，第一批活性石灰中的CaO与第一批复合造渣剂中的 SiO2的重量比Ca0/Si02为2. 5-3 ；第二批在停止吹氧前3_5分钟加完，第二批复合造渣剂 的加入量为剩余量的复合造渣剂，活性石灰的加入量为使终点钢渣中CaO与SiO2的重量比 Ca0/Si02 为 3-4 ；所述氧枪的供氧压力为0. 85-0. 9Mpa，供氧强度3. 5-3. 78m3/t钢水· min，供氧时间为 780-1020 秒。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，在吹氧结束后所述转炉的熔池温度为 1650-1685°C。
全文摘要
本发明提供了一种用于半钢炼钢的复合造渣剂，其中，所述复合造渣剂含有铁氧化物、MnO和SiO2，所述铁氧化物为Fe2O3和/或FeO。本发明还提供了复合造渣剂的制备方法，以及半钢炼钢的方法。根据本发明提供的用于半钢炼钢的复合造渣剂，制备方法简单，而且在半钢炼钢过程中的用量较小，可以有效用于半钢炼钢化渣脱磷，使半钢炼钢工艺更加顺利进行；同时能有效提高终点钢水中Mn元素含量，相应地降低炼钢生产后续步骤中添加含Mn合金的用量，从而降低炼钢生产成本。
文档编号C21C5/36GK101928806SQ20091015003
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者何为, 李利刚, 李安林, 李清春, 杨森祥, 杨素波, 翁建军, 蒋龙奎, 邱伟, 陈永 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团有限公司;攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司