提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法
2023-06-03 09:51:41 11
專利名稱：提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法
技術領域：
本發明屬於冶金固體廢棄物再利用技術領域，具體涉及一種提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法。
背景技術：
當前國內外不鏽鋼冶煉約80%以上採用如A0D、G0R、CLU、K_0BM、MRP等轉爐氣氧精煉工藝，其中K-0BM、MRP因用於三步法冶煉的中間環節，爐殼採用鎂碳磚砌築而爐齡在800到1000爐次外，AOD、GOR、CLU等爐型幾乎全部採用鎂鈣磚砌築，其爐齡只有50-230爐次。其中A0D、G0R、CLU等爐型佔不鏽鋼轉爐氣氧精煉工藝的90%以上，全行業每年會產生大量廢舊鎂鈣磚耐材。不鏽鋼精煉爐鎂鈣磚耐材的主要成分由質量百分比2(T30%Ca0和質量百分比65^80%的MgO構成，由於其含有2(T30%Ca0而極易吸水粉化。目前國內中小型不鏽鋼冶煉企業將廢舊鎂鈣質耐材因堆場有限，也沒有比較合理的使用方法而直接丟棄，不僅浪費資源，而且造成環境汙染。已有的廢舊鎂鈣質耐材回收利用工藝，其破碎的粒度小，在破碎、篩分及使用過程中易產生大量的粉塵，對環境造成二次汙染，且破碎設備單一，一般未實現自動化操作，工人勞動強度大。申請號為201010529521. 8的中國專利公布了一種不鏽鋼冶煉用後耐火材料的再利用方法，是將不鏽鋼冶煉用後的耐火材料進行破碎；篩分出粒度不大於5mm的顆粒，稱之為鈣鎂磚顆粒；按I噸鋼水添加15 20kg鈣鎂磚顆粒的比例將鈣鎂磚顆粒添加到氬氧脫氮精煉爐中；倒入不鏽鋼水並按一般煉鋼要求加入石灰一吹氧一吹氬一添加矽和螢石進行合金化還原冶煉，取得了一定的成效。但破碎的粒度太小，對設備的要求較高，對設備投資和操作帶來較大的困難，生產過程中能耗偏高，處理成本較高，且極易在碎、篩分及使用過程中產生大量粉塵對大氣環境造成二次汙染。此外耐材破碎後篩分出小於5mm的顆粒在氣氧精煉爐中加入有約30%，被冶鍊氣體吹出爐外不能參加反應而浪費。同時，傳統的不鏽鋼冶煉造渣工藝採用輕燒白雲石作為造渣材料，來提高氣氧精煉轉爐冶煉過程中渣的MgO含量。一般噸鋼加入33 45kg的輕燒白雲石，使渣中的MgO含量保持在10%左右。本發明可以在解決資源浪費的同時，用破碎的廢舊鎂鈣質耐材代替輕燒白雲石在氣氧精煉轉爐造渣時使用，降低了造渣材料成本，提高了氣氧精煉轉爐爐齡，實現了資源的循環再利用。具有良好的應用前景。另外，傳統不鏽鋼冶煉LF採用的爐渣主要由509T80%Ca0、2(T40%Si02、小於15%的Al2O3組成,而MgO往往通過上一環節氣氧精煉爐的餘洛帶來,餘洛帶來MgO在LF造加入石灰造新渣稀釋後不到2%。LF不鏽鋼精煉渣的MgO飽和濃度在8%左右，如沒有外來添加，含Mg080%以上的鋼包渣線耐材中的MgO將熔化進入渣中，而影響不鏽鋼精煉鋼包的耐材壽命O
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，該方法可提高氣氧精煉轉爐和LF爐爐齡，降低生產成本，減少環境汙染。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，包括如下步驟a、將不鏽鋼冶鍊氣氧精煉爐產生的廢舊鎂鈣磚耐材破碎、篩分得到粒度為3 15mm的鎂鈣質耐材和粒度小於3mm的粉狀鎂鈣質耐材；b、將粒度為3 15mm的鎂鈣質耐材按生產每噸鋼水7 13kg的加入量加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料進行不鏽鋼的冶煉；在吹煉一期，當冶煉溫度大於1680°C，且80 %的造渣用石灰添加完畢後再次補加粒度為3 15mm的鎂鈣質耐材，使最終氣氧精煉轉爐爐渣中的MgO含量控制在9 11% ;C、將氣氧精煉轉爐冶煉的鋼水加入到LF精煉爐繼續進行冶煉，造渣時將石灰、化 渣劑和粒度小於3_的粉狀鎂鈣質耐材一同作為LF精煉爐造渣材料加入，使最終LF精煉爐爐渣中MgO含量控制在7 9% ;d、將LF精煉爐冶煉的鋼水送入連鑄工序。其中，上述方法步驟b中，加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料的鎂鈣質耐材的加入量為每噸鋼水9 11kg。其中，上述方法步驟c中，石灰和化渣劑的重量粒度小於3mm鎂鈣質耐材重量=9 11 : I。其中，上述方法步驟c中所述化渣劑CaF含量大於85 %，SiO2含量小於14. O %，其餘雜質元素總和小於I. 0%。其中，上述方法步驟a中破碎、篩分後的鎂鈣質耐材在72小時以內加入到氣氧精煉轉爐和LF爐使用。其中，上述方法步驟a中破碎的具體步驟為先用顎式破碎機進行粗破，得到粒度小於80mm的鎂鈣質耐材，再篩分出粒度大於15mm的鎂鈣質耐材繼續由錘式破碎機進行細破，使鎂韓質耐材的粒度均小於15mm。本發明的有益效果是本發明對不鏽鋼冶鍊氣氧精煉爐產生的鎂鈣磚廢舊耐材、通過破碎篩分，作為氣氧不鏽鋼精煉轉爐和不鏽鋼LF精煉爐造渣添加劑加入冶煉爐渣中，以提高氣氧不鏽鋼精煉轉爐和不鏽鋼LF精煉爐渣MgO含量，同時，本發明通過嚴格控制工藝過程和參數，從而減少了對爐襯的侵蝕，提高氣氧不鏽鋼精煉轉爐爐齡和LF精煉爐包齡；本發明方法解決了不鏽鋼冶煉過程中產生的廢舊鎂鈣質耐材對環境汙染的問題，對破碎設備要求低，能耗低，不需要使用輕燒白雲石，降低了生產成本，具有較高的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式本發明利用鎂鈣磚廢舊耐材，提高氣氧不鏽鋼精煉轉爐和不鏽鋼LF精煉爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，包括如下步驟A、將廢舊鎂鈣磚耐材破碎後按粒度篩分成兩類粒度15mnT3mm的為氣氧精煉爐造渣添加劑、粒度小於3mm的粉料為LF爐造渣添加劑。其中，上述方法步驟a中破碎的具體步驟為先用顎式破碎機進行粗破，得到粒度小於80mm的廢舊鎂鈣質耐材，再篩分出粒度大於15mm的廢舊鎂鈣質耐材繼續由錘式破碎機進行細破，使廢舊鎂鈣質耐材的粒度均小於15mm。將得到的粒度均小於15mm的廢舊鎂鈣質耐材再篩分成成兩類粒度15mnT3_的為氣氧精煉爐造洛添加劑、粒度小於3_的粉料為LF爐造渣添加劑。其中，上述方法中，破碎篩分後的廢舊鎂鈣質耐材在72小時以內加入到氣氧精煉轉爐使用。這是由於不鏽鋼精煉爐鎂鈣磚耐材的主要成分由質量百分比2(T30%Ca0和質量百分比65 80%的MgO構成，由於其含有2(T30%Ca0而極易吸水粉化，吸水後的材料作為造洛材料加入爐中水汽分解成H和O後進入鋼水將汙染鋼液。B、在每一爐生產前，預先將破碎後篩分後粒度15mnT3mm的廢舊鎂鈣質耐材按生產每噸鋼水7 13kg的加入量加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料進行不鏽鋼的冶煉，避免在冶煉開始時，向鋼中吹入氧氣，因為鋼中矽首先與氧反應形成Si20溶入渣中，渣中的二氧化矽增加降低爐渣鹼度而侵蝕爐襯。隨著墊底造渣材料逐漸熔化，形成渣量的增大，且添加的廢舊鎂鈣質耐材中的MgO融入渣中，使渣的MgO達到飽和含量8%左右(16000C以 下)，如加入過多會造成的不利影響主要是一是因MgO過飽和難以熔化，二是吸收物理熱降低氣氧精煉爐一期的升溫速度，影響脫碳保鉻效果。不鏽鋼氣氧精煉爐冶煉一般分三期，一期是從開始吹氧冶煉到脫C到O. 15%左右，二期是繼續將C脫到終點碳，三期是吹入氬氣或氮氣攪拌，加入還原劑還原和補加合金。氣氧精煉爐在吹煉一期，當冶煉溫度大於1680°C，且80%的造渣石灰添加完後再按生產每噸鋼水4 6kg補加入破碎後粒度為15mnT3_的廢舊鎂I丐質耐材，使最終爐洛中的MgO含量控制在9 11%。這是因為在冶煉一期大約要加入80%左右的造渣石灰，熔化後渣量增多，同時在冶煉三期加入還原矽鐵後，產生大量的Si2O也將進一步增大渣量，使作為墊底造渣材料加入的廢舊鎂鈣質耐材顆粒，將被進一步稀釋。而在氣氧精煉爐中溫度大於1680°C時鋼渣的MgO的飽和溶解度在擴11%，因此需要進一步加入廢舊鎂鈣質耐材。C.在LF加入石灰和化渣劑造渣時，按石灰和化渣劑與破碎後粒度小於3_的廢舊耐材粉料按10:1左右的比例作為LF造渣材料加入。使LF精煉爐渣中MgO達到8%左右的飽和含量，以保護鋼包渣線耐火材料，從而提高鋼包的使用壽命。之所以將粒度小於3_的粉料為LF爐造渣添加劑加入LF爐中使用，是因為LF雖然有鋼包底吹氬氣攪拌精煉，但其流量不及氣氧精煉爐，因此加入到LF精煉鋼爐的廢舊耐材收得率在95%以上。下面通過實施例對本發明的具體實施方式
作進一步的說明，但並不因此將本發明的保護範圍限制在實施例當中。實施例一(I)回收氣氧精煉轉爐冶煉用後廢舊鎂鈣質耐材72噸，並將廢舊耐材由鏟車運輸到料倉；(2)料倉中的廢舊耐材經振動給料機後，由皮帶運輸到顎式破碎機進行粗破，得到的廢舊耐材粒度小於70mm ；(3)將步驟⑵得到15mm以下的廢舊耐材直接篩分出來，粒度在15 70mm的廢舊耐材繼續由皮帶運輸機運送到錘式破碎機進行細破，使粒度保持在15_以下；(4)將步驟⑵和步驟(3)得到的粒度小於15mm的廢舊耐材再次進行篩分，將粒度小於3mm的由鏟車運輸到LF精煉爐料倉，粒度為3mnTl5mm的由鏟車運輸到氣氧精煉爐料倉；(5)在I號氣氧精煉爐生產前，將破碎篩分後粒度為15mnT3mm的廢舊鎂鈣質耐材按生產每噸鋼水Ilkg的加入量加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料，本爐鋼共冶煉不鏽鋼的冶煉70噸，因此墊底造渣用廢舊耐火材料共加入770kg。(6)氣氧精煉爐在吹煉一期，當冶煉溫度大於1680°C時，且80%的造渣石灰添加完後繼續按每噸鋼水6kg加入破碎後的廢舊鎂鈣質耐材，共加入420kg，造渣劑全部熔化後取樣分析爐渣的MgO含量，為10. 1%。(7)鋼水經氣氧精煉爐冶煉後倒入4號LF精煉爐中繼續冶煉，冶煉時加入石灰688kg和CaF含量為87%，SiO2含量為12. 3%，其餘雜質元素總和為O. 7%的化渣劑172kg進行造渣，，同時按石灰和化渣劑與破碎後粒度小於3mm的廢舊耐材粉料10:1的比例作為LF造渣材料一同加入到LF精煉爐中，共加入廢舊耐火材料86kg。造渣劑全部熔化後取樣分析爐渣的MgO含量，為7. 9%。鋼水經LF精煉爐冶煉後進入連鑄工序。
未使用廢舊耐火材料時，氣氧精煉爐中需按每噸鋼水40kg左右加入輕燒白雲石，在LF精煉爐中按30kg左右加入輕燒白雲石，因此本爐鋼水的冶煉過程中，由於廢舊耐火材料的循環使用，在氣氧精煉爐中節約輕燒白雲石2800kg，在LF精煉爐中節約輕燒白雲石2100kg。且在冶煉完成後進行檢查時，未發現對爐壁使用的耐火磚造成的明顯侵蝕，起到了明顯的保護作用。為保證破碎後廢舊耐材的質量，本次破碎後的廢舊耐材共使用了 126爐，耗時共67小時。使用本發明後，I號氣氧精煉爐的爐數為251爐，較未使用本發明前200爐左右的爐數增加效果明顯；使用本發明後4號LF精煉爐的爐數也從原來的34爐增加到52爐，增加效果明顯；由此可明顯提高轉爐爐齡和LF爐包齡。實施例二(I)回收氣氧精煉轉爐冶煉用後廢舊鎂鈣質耐材56噸，並將廢舊耐材由鏟車運輸到料倉；(2)料倉中的廢舊耐材經振動給料機後，由皮帶運輸到顎式破碎機進行粗破，得到的廢舊耐材粒度小於75mm ；(3)將步驟⑵得到15mm以下的廢舊耐材直接篩分出來，粒度在15 70mm的廢舊耐材繼續由皮帶運輸機運送到錘式破碎機進行細破，使粒度保持在15_以下；(4)將步驟(2)和步驟(3)得到的粒度小於15mm的廢舊耐材再次進行篩分，將粒度小於3mm的由鏟車運輸到LF精煉爐料倉，粒度為3mnTl5mm的由鏟車運輸到氣氧精煉爐料倉；(5)在3號氣氧精煉爐生產前，將破碎篩分後粒度為15mnT3mm的廢舊鎂鈣質耐材按生產每噸鋼水IOkg的加入量加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料，本爐鋼共冶煉不鏽鋼的冶煉73噸，因此墊底造渣用廢舊耐火材料共加入730kg。(6)氣氧精煉爐在吹煉一期，當冶煉溫度大於1680°C時，且80%的造渣石灰添加完後繼續按每噸鋼水5kg加入破碎後的廢舊鎂I丐質耐材,共加入365kg,造洛劑全部熔化後取樣分析爐渣的MgO含量，為9. 9%。(7)鋼水經氣氧精煉爐冶煉後倒入2號LF精煉爐中繼續冶煉，冶煉時加入石灰728Kg和CaF含量為87. 1%，SiO2含量為12. 4%，其餘雜質元素總和為O. 5%的化渣劑182kg進行造渣，同時按石灰和化渣劑與破碎後粒度小於3mm的廢舊耐材粉料10:1的比例作為LF造渣材料一同加入到LF精煉爐中，共加入廢舊耐火材料91kg。造渣劑全部熔化後取樣分析爐渣的MgO含量，為8. 1%。鋼水經LF精煉爐冶煉後進入連鑄工序。未使用廢舊耐火材料時，氣氧精煉爐中需按每噸鋼水40kg左右加入輕燒白雲石，在LF精煉爐中按30kg左右加入輕燒白雲石。因此本爐鋼水的冶煉過程中，由於廢舊耐火材料的循環使用，在氣氧精煉爐中節約輕燒白雲石2920kg，在LF精煉爐中節約輕燒白雲石2190kg。且在冶煉完成後進行檢查時，未發現對爐壁使用的耐火磚造成的明顯侵蝕，起到了明顯的保護作用。為保證破碎後廢舊耐材的質量，本次破碎後的廢舊耐材共使用了 93爐，耗時共51小時。使用本發明後，3號氣氧精煉爐的爐數為248爐，較未使用本發明前189爐左右的爐數增加效果十分明顯；使用本發明後2號LF精煉爐的爐數也從原來的31爐增加到49爐，增加效果明顯，明顯提高轉爐爐齡和LF爐包齡。·
權利要求
1.提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，其特徵在於包括如下步驟 a、將不鏽鋼冶鍊氣氧精煉爐產生的廢舊鎂鈣磚耐材破碎、篩分得到粒度為3 15mm的鎂鈣質耐材和粒度小於3mm的粉狀鎂鈣質耐材； b、將粒度為3 15mm的鎂鈣質耐材按生產每噸鋼水7 13kg的加入量加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料進行不鏽鋼的冶煉；在吹煉一期，當冶煉溫度大於1680°C，且80%的造渣用石灰添加完畢後再次補加粒度為3 15_的鎂鈣質耐材，使最終氣氧精煉轉爐爐渣中的MgO含量控制在9 11% ; C、將氣氧精煉轉爐冶煉的鋼水加入到LF精煉爐繼續進行冶煉，造渣時將石灰、化渣劑和粒度小於3mm的粉狀鎂鈣質耐材一同作為LF精煉爐造渣材料加入，使最終LF精煉爐爐渣中MgO含量控制在7 9% ; d、將LF精煉爐冶煉的鋼水送入連鑄工序。
2.根據權利要求I所述的提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，其特徵在於步驟b中，加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料的鎂鈣質耐材的加入量為每噸鋼水9 11kg。
3.根據權利要求I所述的提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，其特徵在於步驟c中,石灰和化洛劑的重量粒度小於3mm鎂I丐質耐材重量=9 11 : I。
4.根據權利要求1、2或3所述的提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，其特徵在於步驟c中所述化渣劑CaF含量大於85%，SiO2含量小於14. 0%，其餘雜質元素總和小於1.0%。
5.根據權利要求1、2或3所述的提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，其特徵在於步驟a中破碎、篩分後的鎂鈣質耐材在72小時以內加入到氣氧精煉轉爐和LF爐使用。
6.根據權利要求1、2或3所述的提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，其特徵在於步驟a中破碎的具體步驟為先用顎式破碎機進行粗破，得到粒度小於80mm的鎂鈣質耐材，再篩分出粒度大於15mm的鎂鈣質耐材繼續由錘式破碎機進行細破，使鎂隹丐質耐材的粒度均小於15_。
全文摘要
本發明公開了一種提高氣氧精煉轉爐和LF爐渣MgO含量的不鏽鋼冶煉方法，包括如下步驟a、製得粒度為3～15mm和粒度小於3mm的鎂鈣質耐材；b、將3～15mm的鎂鈣質耐材加入到氣氧精煉轉爐作為墊底造渣材料；在吹煉一期再加入粒度為3～15mm的鎂鈣質耐材，使爐渣中的MgO含量9～11％；c、LF精煉爐冶煉造渣時將石灰、化渣劑和粒度小於3mm的鎂鈣質耐材一同加入，使最終爐渣中MgO含量控制在7～9％；d、進入連鑄工序。本發明方法可使爐渣中的MgO提高，同時也提高了CaO的含量，減少了對爐襯的侵蝕，提高轉爐爐齡和LF爐包齡；本發明方法對破碎設備要求低，降低了生產成本，具有較高的經濟效益和社會效益。
文檔編號C21C7/072GK102912085SQ20121044738
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者韋成貴, 李志棟, 杜俊濤 申請人:四川金廣技術開發有限公司