无氟精炼助熔化渣剂及其制备和使用方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种无氟精炼助熔化渣剂及其制备和使用方法。

背景技术：

作为传统的化渣用助熔剂，萤石因其化渣迅速而得到广泛应用。但萤石在快速化渣的同时，会加剧对炉衬的侵蚀，影响炉龄；同时这种渣系粘度小，不利于埋弧操作，导致电弧对包衬辐射侵蚀；而且在高温和炉渣的作用下，萤石中的氟化物部分变成挥发物(sif4、hf)，它不仅对设备、人身有腐蚀作用，还会造成对空气和水的环境污染；其次，我国萤石储量约6000万吨，据有关预测我国萤石资源的可开采年限约40年，但随着近年国内钢铁、炼铝、化工等行业的快速发展，对萤石的需求量剧增，预计这一年限还将进一步缩短，这就导致我国萤石在21世纪中、下期可能出现资源紧缺现象。

考虑到萤石对环境的污染及其矿藏日益减少的情况，国外钢铁冶金行业基本未再或很少使用萤石。目前钢铁冶炼中大部分钢种主要采用铝脱氧工艺，其精炼渣系的选择也是cao-al2o3基渣系。从环保及耐材消耗等方面考虑，cao-al2o3基低氟或无氟精炼模式是炼钢厂目前亟需解决的问题。而要达成这一目的，目前主要有两个方式：一是调整现有精炼终渣组成以达到合适的c/a(cao/al2o3)值，实现低熔点、流动性强的无氟精炼模式；二是选用其它无害或危害较小的助熔剂替代萤石。前期，采取通过调整钢包渣c/a值实现无氟精炼，有三种方式：方式1是渣面加金属铝制材料，方式2是添加含高al2o3低熔点预熔渣，方式3是添加铝钒土或刚玉渣。方式1、2化渣效果好，但成本高，方式3存在来渣速度慢、原料质量波动大(铝矾土氮、刚玉渣mgo)的缺点，无法满足现场生产需要。调整c/a值的方式只运行了一段时间便停滞下来，又恢复了caf2-cao-al2o3基系精炼工艺，这又面临最初的困境。

因此，为改变这一现状，开发一种新的精炼化渣助熔剂替代萤石是目前行业内亟待解决的问题。

专利cn109825666a公开了一种无氟化渣剂的配方及其制备方法，所述无氟化渣剂的配方的组成成分及其质量百分含量为：主原料包括连铸铸余渣尾渣15％～30％、钒铁冶炼刚玉渣50％～65％、工业碳酸钠5％～15％、金属铝粒3％～8％；辅料成型结合剂为所述主原料总质量的1％～5％；所述无氟化渣剂的制备方法还包括以下步骤：步骤一干混拌料、步骤二湿混拌料、步骤三冷压成型、步骤四初次筛分、步骤五自然干燥、步骤六烘烤干燥、步骤七最终筛选。该专利是炼钢工艺中天然萤石化渣剂的理想替代品。实现熔点低、融化速度快、辅助化渣效果好，不仅有效解决了萤石侵蚀耐材、污染环境的问题，而且对改善炼钢精炼化渣效果、降低冶炼成本均有良好的效果，克服了现有技术的不足。但该专利采用湿法压球，生产较为繁琐，成品率不高；并且，该专利的生产成本较高，不宜工业化运用。

专利cn105950819a公开了一种转炉用无氟复合造渣剂及其制备方法，其由以下重量份原料制成：铁矾土29～41、硅硼钙石11～19、陶瓷抛光废渣8～12、叶蛇纹石10～15、钛白粉6～12、叶腊石13～21、铝灰7～13、地开石14～22、纯碱4～8、富锰渣10～15、氯化镁5～8、生石灰9～14。该发明采用铁矾土、硅硼钙石、陶瓷抛光废渣、叶蛇纹石、富锰渣等原料相互复合制得的无氟复合造渣剂，具有化渣效果好，化渣时间短，绿色环保等优点，可代替萤石实现无氟化渣，不容易侵蚀炉衬和包衬，该发明造渣剂还含有部分氧化铁，不仅有利于化渣，而且可保证前期渣中氧化铁含量高，有利于前期脱磷，经济效益和社会效益显著。

专利cn102703639a公开了一种无氟化渣剂，它是以铝矾土为主要原料，以硅石、无氟含铁化合物、生石灰为辅料，通过辅料将铝矾土的有效成份的含量控制在如下范围内：以占无氟化渣剂的重量百分数计，al2o343～50％、sio211～13％、fe2o315～20％和cao2～4％。该发明解决了现有含氟化渣剂对环境的危害，实际使用时，倒炉渣无渣块，渣流动，终点炉渣无反干现象，倒渣渣流无铁花，倒渣时渣中夹带铁水量少，与常规含氟化渣剂相比，使用本发明的无氟化渣剂吨钢耗钢铁料降低了4～5kg/t，且更环保。上述两个专利中的化渣剂主要用于转炉中，而无法用于精炼，无法为精炼助熔渣的开发提供支持。

由此可见，现有用于精炼的无氟化渣剂存在生产成本高、流程复杂等问题，急需开发一种经济实用、制备简单的无氟化渣剂来满足生产需要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题为：现有无氟化渣剂生产成本高，制备流程复杂的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种无氟精炼助熔化渣剂，其组成包括：按重量百分比计，主原料连铸铸余渣尾渣40～60％、钒铁冶炼刚玉渣20～40％、工业碳酸钡8～20％；还包括主原料总质量的3～4％的辅料成型结合剂。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述的连铸铸余渣尾渣为cao:35～50％，feo≤5％，al2o3:20～30％，sio2≤15％，mgo≤10％的连铸铸余渣尾渣。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述的钒铁冶炼刚玉渣为cao≤10％，al2o3≥60％，sio2≤5％，mgo≤20％的刚玉渣。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述主原料的粒径为0～3mm。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述的辅料成型结合剂由40～55％的膨润土和45～60％水泥组成。

本发明还提供了一种上述无氟精炼助熔化渣剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将连铸铸余渣尾渣40～60％、钒铁冶炼刚玉渣20～40％、工业碳酸钡8～20％搅拌混合5～7min，加入辅料成型结合剂，搅拌混合3～5min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，制得球团坯，筛分出粒径≥5mm的球团坯，即为无氟精炼助熔化渣剂球团。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂的制备方法中，步骤b所述球团坯的规格为20～35mm。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂的制备方法中，步骤b所述压球时控制压力为8～12mpa。

本发明还提供了一种上述无氟精炼化渣助熔剂的使用方法，包括以下步骤：

转炉出钢渣洗时，按出钢渣洗加入石灰量的10～15％加入无氟精炼化渣剂，加入后小平台大气量氩搅2～3min；lf进站加热过程按加入石灰量的10％加入无氟精炼化渣剂后加热化渣。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种无氟精炼助熔化渣剂及其制备和使用方法，本发明的化渣剂原料中采用了碳酸钡，配合连铸铸余渣尾、钒铁冶炼刚玉渣，化渣效果好，可有效代替萤石，降低生产成本。本发明采用干法压球的方式，通过试验确定合适的压球参数，生产工艺简单，效率高，成本低，适宜工业化运用。

具体实施方式

本发明提供了一种无氟精炼助熔化渣剂，其组成包括：按重量百分比计，主原料连铸铸余渣尾渣40～60％、钒铁冶炼刚玉渣20～40％、工业碳酸钡8～20％；还包括主原料总质量的3～4％的辅料成型结合剂。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述的连铸铸余渣尾渣为cao:35～50％，feo≤5％，al2o3:20～30％，sio2≤15％，mgo≤10％的连铸铸余渣尾渣。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述的钒铁冶炼刚玉渣为cao≤10％，al2o3≥60％，sio2≤5％，mgo≤20％的刚玉渣。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述主原料的粒径为0～3mm。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂中，所述的辅料成型结合剂由40～55％的膨润土和45～60％水泥组成。

本发明采用连铸铸余渣尾渣、钒铁冶炼刚玉渣、工业碳酸钡制备成无氟精炼助熔化渣剂，碳酸钡助熔效果好，同时加大了连铸铸余渣使用量，不仅节约了成本，还使得助熔剂的熔化速度更快，助熔效果更好。

本发明还提供了一种上述无氟精炼助熔化渣剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将连铸铸余渣尾渣40～60％、钒铁冶炼刚玉渣20～40％、工业碳酸钡8～20％搅拌混合5～7min，加入辅料成型结合剂，搅拌混合3～5min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，制得球团坯，筛分出粒径≥5mm的球团坯，即为无氟精炼助熔化渣剂球团。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂的制备方法中，步骤b所述球团坯的规格为20～35mm。

其中，上述无氟精炼助熔化渣剂的制备方法中，步骤b所述压球时控制压力为8～12mpa。

特别的，本发明采用干法压球，不仅操作更为简单，条件更容易控制，也能避免冬季不利天气的影响，成球率高，进而降低了造球成本。

本发明还提供了一种上述无氟精炼化渣助熔剂的使用方法，包括以下步骤：

转炉出钢渣洗时，按出钢渣洗加入石灰量的10～15％加入无氟精炼化渣剂，加入后小平台大气量氩搅2～3min；lf进站加热过程按加入石灰量的10％加入无氟精炼化渣剂后加热化渣。

下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。

实施例1采用本发明的无氟精炼助熔化渣剂对m3a35钢种进行化渣

制备球团，具体操作如下：

a、将连铸铸余渣尾渣500kg、钒铁冶炼刚玉渣300kg、工业碳酸钡160kg搅拌混合7min，加入辅料成型结合剂(16kg的膨润土和24kg水泥)，搅拌混合4min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，压力为8mpa，制得球团坯，规格30mm；筛去粒径≥5mm的球团备用。

将上述球团在转炉出钢渣洗时按加入石灰量的15％添加，加入后小平台大气量氩搅2min；lf进站加热过程按石灰加入量的10％添加。

实施例1的化渣成渣时间为2.5min，同等条件下，不加入化渣剂的化渣时间为5min，加入cn109825666a中的化渣剂成渣时间为3min。

实施例2采用本发明的无氟精炼助熔化渣剂对saph440-b钢种进行化渣

制备球团，具体操作如下：

a、将连铸铸余渣尾渣500kg、钒铁冶炼刚玉渣300kg、工业碳酸钡160kg搅拌混合7min，加入辅料成型结合剂(16kg的膨润土和24kg水泥)，搅拌混合3min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，压力为10mpa，制得球团坯，规格20mm；筛去粒径≥5mm的球团备用。

将上述球团在转炉出钢渣洗时按加入石灰量的10％添加，加入后小平台大气量氩搅3min；lf进站加热过程按石灰加入量的10％添加。

实施例2的化渣成渣时间为3min，同等条件下，不加入化渣剂的化渣时间为7min，加入cn109825666a中的化渣剂成渣时间为4min。

实施例3采用本发明的无氟精炼助熔化渣剂对q355钢种进行化渣

制备球团，具体操作如下：

a、将连铸铸余渣尾渣500kg、钒铁冶炼刚玉渣300kg、工业碳酸钡160kg搅拌混合7min，加入辅料成型结合剂(16kg的膨润土和24kg水泥)，搅拌混合3.5min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，压力为12mpa，制得球团坯，规格30mm；筛去粒径≥5mm的球团备用。

将上述球团在转炉出钢渣洗时按加入石灰量的13％添加，加入后小平台大气量氩搅2.5min；lf进站加热过程按石灰加入量的10％添加。

实施例3的化渣成渣时间为3min，同等条件下，不加入化渣剂的化渣时间为6min，加入cn109825666a中的化渣剂成渣时间为4min。

实施例4采用本发明的无氟精炼助熔化渣剂对p280vk钢种进行化渣

制备球团，具体操作如下：

a、将连铸铸余渣尾渣500kg、钒铁冶炼刚玉渣300kg、工业碳酸钡160kg搅拌混合7min，加入辅料成型结合剂(16kg的膨润土和24kg水泥)，搅拌混合5min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，压力为9mpa，制得球团坯，规格25mm；筛去粒径≥5mm的球团备用。

将上述球团在转炉出钢渣洗时按加入石灰量的12％添加，加入后小平台大气量氩搅3min；lf进站加热过程按石灰加入量的10％添加。

实施例4的化渣成渣时间为2.5min，同等条件下，不加入化渣剂的化渣时间为6min，加入cn109825666a中的化渣剂成渣时间为3.5min。

实施例5采用本发明的无氟精炼助熔化渣剂对p550cl钢种进行化渣

制备球团，具体操作如下：

a、将连铸铸余渣尾渣500kg、钒铁冶炼刚玉渣300kg、工业碳酸钡160kg搅拌混合7min，加入辅料成型结合剂(16kg的膨润土和24kg水泥)，搅拌混合4min，制得干混料；

b、将干混料采用强力压球机压球，压力为11mpa，制得球团坯，规格35mm；筛去粒径≥5mm的球团备用。

将上述球团在转炉出钢渣洗时按加入石灰量的13％添加，加入后小平台大气量氩搅3min；lf进站加热过程按石灰加入量的10％添加。

实施例5的化渣成渣时间为3.5min，同等条件下，不加入化渣剂的化渣时间为8min，加入cn109825666a中的化渣剂成渣时间为4.5min。

一般低合金及超低碳钢埋弧3分钟左右开始保持平稳，一直持续到加热结束，深脱硫钢因为渣层较厚，加热曲线在5分钟左右回复平稳，一直持续到加热结束。

从现场跟踪情况来看，采用无氟化渣剂后，钢包渣化渣效果良好，未出现结壳(未化尽)现象。实施例中钢包渣熔点见表1。由表可见，实施例中钢包渣精炼结束后均处于低熔点区域(钢液此时温度均在1570℃以上)，说明采用本发明的化渣剂化渣效果好，有效降低钢渣熔点。

表1lf出站钢包渣熔点,℃