一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺，它主要是在转炉脱磷阶段吹炼结束前由高位料仓向炉内添加SiO2材料或SiO2和Al2O3为主要成分的材料或Al2O3材料对炉渣进行改质处理，使炉渣的碱度降低，有泡沫渣压渣无泡沫渣稀渣。炉渣改质处理后，转炉脱磷阶段吹炼结束时不形成泡沫渣，吹炼临近结束前也不需提抢增加渣中FeO含量来形成适度泡沫渣改善炉渣流动性，减少了铁损，停吹后就倒渣，倒渣速度快，出渣时间短，缩短了冶炼周期；由于炉渣无泡沫化，出渣时无需向渣罐中加入压渣剂，降低了成本，减少了劳动强度，提高了渣罐作业率；炉渣改质后，炉渣高炉渣化，渣的利用途经拓宽，附加值大幅度提高，彻底解决钢渣环保和利用问题；由于可快速足量倒出脱磷渣，保证了转炉留渣-双渣工艺的终点全留渣和持续循环，从而最大限度的发挥出转炉留渣-双渣工艺优势。
【专利说明】一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺
【技术领域】
[0001] 本发明专利技术涉及炼钢领域，具体涉及转炉炼钢脱磷阶段钢渣的炉内在线改质 工艺。
【背景技术】
[0002] 近两年来，转炉留渣一双渣工艺因其降本增效巨大，在业内普遍使用。但该工艺脱 磷阶段结束时炉渣往往泡沫化严重，倒渣时间长，倒渣量不足，满足不了工艺要求，既增加 冶炼辅助时间又使该工艺无法接续。现有技术中，通常采用铁矿石压渣而后出渣。专利技 术《一种转炉低成本冶炼工艺》(201310248732. 8)开发了一种污泥球团压渣技术，可以快速 降低渣层厚度，缩短倒渣时间。但该工艺加入的污泥球团氧化铁含量高，加入后随炉渣大部 分倒掉，造成浪费。此种压渣剂不仅对炉渣无改质作用，同时渣中FeO增加不利于炉渣的利 用。专利《一种较低碱度脱磷渣快速高效脱磷的转炉冶炼方法》（201310176151. 8)，为了顺 利倒渣，要求脱磷阶段炉渣碱度控制较低为1. 10-1. 55,MgO控制在4-8%。该专利技术在首 钢迁钢公司和首秦公司的实际应用中，为了保证脱磷阶段充分脱磷的目的，要求炉渣碱度 控制在RL 3-1. 5，Mg0 < 7. 5%，并在脱磷阶段临近结束前提高抢位吹炼增加渣中FeO,以适 当形成泡沫化渣和增加炉渣流动性，才能保证顺利倒渣。该工艺不但增加了渣中FeO损失， 而且因炉渣泡沫化还需向渣罐中加入压渣剂控制渣罐中泡沫渣溢出，既增加了成本又增加 了劳动强度，见"氧气转炉'留渣+双渣'炼钢工艺研究"《中国冶金》2013年04期。此外， 专利《转炉双联脱磷渣中磷元素的回收》〔201010171945. 1〕开发了一种向转炉脱磷渣中添 加 SiO2或Al2O3氧化物材料使炉渣改质，促使渣中P2O 5向非金属相富集，通过适量添加 SiO2 材料,将渣碱度由1. 5降至I. 0时，P2O5在脱磷渣中非磁性相和磁性相中的分配比Lp由1. 34 升至2. 35,可使72 %的P2O5富集于非磁性相中，添加 Al2O3材料获得更佳效果，再通过缓冷 磨细磁选将富P2O 5非磁性相和磁性相分别回收利用，但该方法需要炉渣加热装置，能耗大， 加入的材料作用单一。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的，就是针对现有技术存在的不足，开发一种在脱磷阶段结束前对炉 渣进行改质处理的工艺，达到压渣稀渣、快速出渣，并使脱磷炉渣改质为高炉渣，大幅提高 炉渣附加值，同时无需炉外加热再处理就可提高P 2O5在脱磷渣中非磁性相中的富集度，为 后续富磷非磁性相和磁性相分离利用提供前提。
[0004] 本发明技术的原理是，由图ICaO-SiO2-FeO系粘度值（Pa. s)可见，1400°C下，转炉 脱磷阶段炉渣FeO含量在9-15%范围，碱度R为0. 82-1. 5时，炉渣粘度在0. 2-0. 4Pa. s，碱 度在0. 82-1. 5范围内，碱度越低，炉渣粘度值越小，炉渣流动性也越好。而当碱度超过1. 5 时，渣粘度值随碱度值增加而急剧增大。图2为首钢迁钢公司和首秦公司脱磷阶段炉渣碱 度与倒渣量的关系。可见，炉渣碱度越低，炉渣倒出量越多。但由于上一炉留渣中含有一定 量的P 2O5，脱磷阶段炉渣碱度太低会影响脱磷阶段脱磷，继而势必造成脱碳阶段脱磷负担加 重，严重时造成终点钢水磷出格而补吹。因此，实际生产中首钢迁钢公司和首秦公司脱磷 阶段炉渣碱度要求控制在1. 3-1. 5,但此碱度下炉渣的实际粘度不足以保证顺利出渣，仍需 脱磷阶段临近结束前提高抢位吹炼增加渣中FeO含量，使炉渣适度泡沫化来改善炉渣流动 性。图3为脱磷反应平衡常数与温度的关系。由图3可见，脱磷反应的平衡常数低温条件 下（1300-1400°C )为 IOci-KT1,高温条件下（1630-1680°C )为 KT6-KT5,两者相差 5-6 个数 量级，而且温度越低，脱磷反应的平衡常数越大。也就是说，脱磷阶段的低温1300-1400°C条 件下脱磷反应平衡常数非常大，易脱磷不易回磷。本发明人经研究生产数据发现，脱磷阶段 终点炉渣碱度R在0. 60、0. 84、0. 94,即当碱度R< 1时，炉渣中P2O5含量达1.6%、2. 1%、 2. 31 %，终点渣碱度R> 1(1. 10-1. 80)，渣中P2O5含量平均2. 89 %，即碱度R < 1时炉渣仍 具备脱磷能力。
[0005] 依据上述理论和生产数据，发明人提出技术方案是这样的，脱磷阶段按工艺要求 控制炉渣碱度和MgO含量、FeO含量、供氧强度等参数进行吹炼，而在脱磷阶段吹炼停吹提 枪前或提枪的同时由高位料仓向转炉内加入SiO2材料或SiO2和Al2O 3为主要成分的材料或 Al2O3材料进行炉渣改质处理，使吹炼结束后炉渣的碱度降低，较佳的降低至1. 3以下，0. 8 以上，更佳的降低至1. 0-1. 2,与高炉渣碱度一致；这样既不影响脱磷阶段脱磷又不影响出 渣。有泡沫渣压渣无泡沫渣稀渣，碱度介于0. 8-1. 3之间的炉渣流动性好，可以快速出渣。 炉渣碱度具体降低至多少依据炉渣改质处理后的用途。加入材料的种类和数量应依据改质 处理前炉渣的碱度、渣量、材料价格和改质处理后炉渣用途等因素确定。加入的氧化物材料 随即随炉渣到出炉外。炉渣倒出量依据冶炼工艺、冶炼钢种、倒出后的炉渣用途等因素可留 部分也可全部倒出。对下一炉的冶炼没有影响，炉渣不回磷。炉渣改质高炉渣化后，炉渣在 热态下可水淬成高炉水渣，或铸石，或调制矿棉、岩棉，配制微晶材料等，也可缓冷后磨细磁 选将富磷相和富铁相分开，改质后炉渣附加值大大提高。本发明技术工艺简单，成本低廉， 经济效益和环保效益巨大。
[0006] 本发明技术的有益效果是：转炉脱磷阶段吹炼结束时不形成泡沫渣，吹炼临近结 束前也不需提抢增加渣中FeO含量来形成适度泡沫渣改善炉渣流动性，减少了氧化铁损， 停吹后就倒渣，倒渣速度快，出渣时间短，缩短了冶炼周期；由于炉渣无泡沫化，出渣时无需 向渣罐中加入压渣剂，降低了成本，减少了劳动强度，提高了渣罐作业率；炉渣改质后，渣的 利用途经拓宽，附加值大幅度提高，彻底解决钢渣环保和利用问题；由于可快速足量倒出脱 磷渣，保证了转炉留渣-双渣工艺的终点全留渣和持续循环，从而最大限度的发挥出转炉 留渣-双渣工艺优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图 1 为 CaO-SiO2-FeO 系粘度值（Pa. s)
[0008] 图2为炉渣碱度与倒渣量的关系
[0009] 图3为脱磷反应平衡常数与温度的关系
【具体实施方式】
[0010] 脱磷阶段按工艺要求控制炉渣碱度和MgO含量、FeO含量、供氧强度等参数进行吹 炼，而在脱磷阶段吹炼氧枪停吹提枪前或同时由高位料仓向转炉内加入SiO2材料或SiO2和 Al2O3为主要成分的材料或Al2O3材料对炉渣进行改质处理，使转炉停吹后炉渣碱度降低至 1.3以下、0.8以上。实际生产过程中炉渣碱度难以严格控制在一定范围内，或高或低。对 于脱磷阶段炉渣碱度高于1. 5的冶炼模式，可在吹炼中末期先加入部分SiO2材料或SiO2和 Al2O3为主要成分的材料使炉渣碱度降至1. 5以下、1. 3以上，待吹炼结束提枪前或提枪的同 时再向炉内加入部分SiO2材料或SiO2和Al 2O3为主要成分的材料，使转炉吹炼结束后炉渣 的碱度降至1. 3以下、0. 8以上；对于脱磷阶段吹炼末期炉渣碱度原本就在1. 3以下的冶炼 模式，在脱磷阶段吹炼结束末期及停吹提枪前或停吹提枪的同时由高位料仓向转炉内一次 性或分批次加入Al 2O3材料或SiO2和Al2O3为主要成分的材料或SiO 2材料对炉渣进行改质 处理，改质后炉渣碱度控制在0.8以上；这样既不影响脱磷阶段脱磷又不影响出渣，有泡沫 渣压渣无泡沫渣稀渣，提枪后直接倒渣。材料加入的时机和批次应依据转炉容量大小、改质 处理前炉渣碱度、材料的种类和块度和加入量等因素定。材料加入的种类和数量则依据改 质处理前炉渣碱度、渣量、材料的价格、改质后炉渣用途等因素确定。渣进入渣罐后可直接 拉去水淬、调制矿棉、岩棉、铸石、作微晶材料等，也可缓冷后磨细磁选将富磷相和富铁相分 别回收利用。所述的氧化物材料为石英砂、河沙、硅石、火砖块、碎玻璃、粉煤灰、尾矿、铝矾 土之一种，也可选用其它类同的材料，总加入量为3-20公斤/吨钢。
[0011]
【权利要求】
1. 一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺，其特征在于转炉脱磷阶段吹炼氧枪停吹提枪前或 停吹提枪的同时由高位料仓向转炉内添加 Si02材料或Si02和A1203为主要成分的材料或 A1203材料，对炉渣进行改质处理，使转炉停吹后的炉渣碱度降低，较佳的降低至1. 3以下、 0. 8以上，更佳的降低至1.0-1. 2。
2. 如权利要求1所述的一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺，其特征在于对于脱磷阶段 炉渣碱度高于1. 5时的冶炼模式，转炉脱磷阶段吹炼中末期由高位料仓向转炉内加入部分 Si〇2材料或Si02和A1203为主要成分的材料降低炉渣碱度，使炉渣碱度降至1. 5以下、1. 3 以上，待停吹提枪前或停吹提枪的同时再向转炉内添加部分Si02材料或Si02和A1 203为主 要成分的材料，使转炉停吹后的炉渣碱度进一步降低至1. 3以下、0. 8以上，更佳的降低至 1. 0-1. 2。
3. 如权利要求1所述的一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺，其特征在于对于脱磷阶段吹 炼末期炉渣碱度原本就在1. 3以下的冶炼模式，在脱磷阶段吹炼末期及停吹提枪前或同时 由高位料仓向转炉内一次性或分批次加入A120 3材料或Si02和A1203为主要成分的材料或 Si02材料对炉渣进行改质处理，，改质后炉渣碱度控制在0. 8以上。
4. 如权利要求1所述的一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺，其特征在于所述的添加材料 为石英砂、火砖块、河沙、硅石、碎玻璃、粉煤灰、尾矿、铝矾土之一种。
5. 如权利要求1所述的一种转炉脱磷阶段钢渣改质工艺，其特征在于所述的添加材料 的加入量为3-20公斤/吨钢。
【文档编号】C21C5/36GK104294003SQ201410526618
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】王虎 申请人:王虎