一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑，該稀渣劑采用以硼砂和鋁礬土為基料，配入一定量白云石粉、氧化鐵粉及少量螢石粉，用以降低含鉻鐵渣的熔點(diǎn)，促進(jìn)熔煉順行，從而在大量使用廉價(jià)鉻資源、原料中非金屬物質(zhì)和雜質(zhì)增多的情況下，安全冶煉不銹鋼，達(dá)到減少冶煉過程中鉻損失的目的。本發(fā)明還公開了該含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的兩種不同使用方法。
【專利說明】一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀渣劑，更具體地說，涉及一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，對(duì)不銹鋼制品的需求量也越來越大，促使不銹鋼企業(yè)生產(chǎn)量的大幅度提升，同時(shí)也帶來了鉻、鎳資源的日益緊缺。在目前鋼鐵行業(yè)快速步入微利時(shí)代和貴重金屬元素價(jià)格不斷攀升的雙重壓力下，所有不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)都致力于降低原料成本和生產(chǎn)成本，積極使用廉價(jià)的鉻/鎳資源(如:以爐料級(jí)鉻鐵替代高/低碳鉻鐵、以低鎳生鐵替代金屬鎳)、在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)減少鉻/鎳損失，提高貴重金屬收得率。
[0003]眾所周知，在鋼鐵產(chǎn)品的冶煉過程中，合金元素量越高，其在1400~1550°C時(shí)的流動(dòng)性就越差。而含18%鉻和8%鎳的常規(guī)不銹鋼的液態(tài)鐵渣粘度很大，在工序傳擱過程中，由于粘包等因素造成了大量的鉻被浪費(fèi)。
[0004]在現(xiàn)代不 銹鋼生產(chǎn)工藝中，一般采用AOD爐、GOR爐或KOBM-S爐冶煉不銹鋼，但無論采用何種冶煉方式，都必須由電爐、中頻感應(yīng)爐、或LD爐、BOF爐等前道工序提供液態(tài)的初煉不銹鋼用含鉻/鎳鐵水，其溫度范圍基本在1250~1550°C;對(duì)于使用傳統(tǒng)原料(如:鎳板、高碳鉻鐵)熔煉，其鉻/鎳收得率為一個(gè)常數(shù)，但由于大量使用廉價(jià)的原材料，雖然原料成本有所降低，但原料中的非金屬物質(zhì)和雜質(zhì)也大大增多，造成了在電爐、中頻感應(yīng)爐等不銹鋼初煉爐的熔煉過程中鐵渣劇增，鐵渣中的高熔點(diǎn)鉻氧化物(Cr2O3)不僅增加了鉻元素的損失，而且使工況變差，使生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定因素和不安全因素增加。
[0005]在此狀態(tài)下，電爐、中頻感應(yīng)爐等在含鉻鐵水的生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生如下問題:
[0006]1、鉻氧化物(Cr2O3)的熔點(diǎn)在2400°C，熔煉鉻鐵過程中含有5%左右的爐渣(主要成分:Mg0、Si02、Al203 ;爐渣熔點(diǎn)為1600~1700°C)。在電磁感應(yīng)的中頻感應(yīng)爐的熔煉過程中其液面極易產(chǎn)生結(jié)渣蓋，而表面結(jié)蓋是中頻感應(yīng)爐生產(chǎn)過程中極其危險(xiǎn)的狀況，會(huì)產(chǎn)生局部起高溫而漏爐事故。
[0007]2、由于鉻的氧化特性，在電弧爐的熔煉過程中因不可避免的需要噴吹氧氣，使電爐渣中的Cr2O3含量增加，又因Cr2O3的高熔點(diǎn)特性，造成爐壁粘渣，使?fàn)t容比等電爐特性劣化。
[0008]3、由于鐵水溫度低(1250~1550°C )的特性，在電爐、中頻感應(yīng)爐等不銹鋼初煉爐出鐵(或出鋼)后，在電爐母液包、鐵水包中產(chǎn)生了大量的積渣，不僅造成了鉻元素的損失，而且嚴(yán)重妨礙了生產(chǎn)順行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑及其使用方法，除了具有降低含鉻鐵渣熔點(diǎn)的稀渣功能外，還具有促進(jìn)化渣的功能，以達(dá)到提高鐵渣流動(dòng)性的目的。[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]一方面，一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑，該稀渣劑的原材料配方包括:25~30質(zhì)量％的硼砂、35~40質(zhì)量％的鋁礬土、3~10質(zhì)量％的白云石粉、20~25質(zhì)量％的氧化鐵粉、2~5質(zhì)量％的螢石粉。
[0012]該稀渣劑的成品化學(xué)成分包括:0~15組分％的Si02、10~20組分％的Ca0、2~10組分％的Mg0、2~10組分％的A1203、10~20組分％的Fe203、0~5組分％的CaF2、6~11組分％的民03。
[0013]該稀渣劑的原材料配方的燒失量為10%~20%。
[0014]另一方面，一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的使用方法，包括以下步驟:
[0015]A.在80%以上的熔煉爐料已入爐且已熔化至液面可見、有流動(dòng)鐵水的情況下，開始向熔煉爐內(nèi)鐵水液面進(jìn)行分批投入稀渣劑；
[0016]B.每次投入后通過攪拌以促使稀渣劑迅速化開并成渣，防止結(jié)團(tuán)；
[0017]C.待前一批次投入的稀 渣劑完全熔化且成渣后，開始后一批的投入；
[0018]D.在爐內(nèi)的爐料全部熔化成液態(tài)前投完所有批次，并且整個(gè)投入過程中控制鐵水溫度在1460~1680°C。
[0019]所述的稀渣劑的投入批次為3或4批，其中每批次的投入量為:第I批的投入量為投入總量的20~25% ;第2次批的投入量為投入總量的25~50% ;第3批的投入量為投入總量的20~25% ;第4批的投入量為投入總量的0~35%。
[0020]第三方面，一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的使用方法，包括以下步驟:
[0021]A.在出鐵后期，包內(nèi)鐵水量達(dá)85%~90%時(shí)，開始向鐵水包或不銹鋼中間包內(nèi)的鐵水液面投入稀渣劑；
[0022]B.采用一次性連續(xù)投入的方式，在出鐵終了前投完；
[0023]C.利用出鐵過程中鐵水流股沖擊的動(dòng)力及高溫鐵水的熱力使稀渣劑迅速化開并成渣；
[0024]D.整個(gè)投料過程時(shí)間控制在5~7min，且整個(gè)投入過程中控制出鐵溫度≥ 1450℃。
[0025]在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑及其使用方法采用以硼砂和鋁礬土為基料，配入一定量白云石粉、氧化鐵粉及少量螢石粉的稀渣劑，用以降低含鉻鐵渣的熔點(diǎn)，促進(jìn)熔煉順行，從而在大量使用廉價(jià)鉻資源、原料中非金屬物質(zhì)和雜質(zhì)增多的情況下，安全冶煉不銹鋼，達(dá)到減少冶煉過程中鉻損失的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑以硼砂和鋁礬土為基料，配入一定量白云石粉、氧化鐵粉及少量螢石粉，其理論依據(jù)如下:
[0027]1)助熔反應(yīng)按如下方式進(jìn)行:
[0028]Na2CHAl2O3 ? 2Si02 (莫來石)—Na2O ? Al2O3 ? 2Si02 Cs)(霞石)(I)
[0029]由鐵渣熔融特性研究結(jié)果表明:硼砂加入鐵水后莫來石分子中氧原子電負(fù)性很高，很容易與電子受體結(jié)合形成新的化學(xué)鍵，導(dǎo)致晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生改變形成新物質(zhì)。添加硼砂助熔劑，其機(jī)理是加入的陽離子(Na)促使莫來石晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿埸c(diǎn)的霞石，從而達(dá)到降低溶融溫度。
[0030]離子勢(shì)最高的陽離子易與氧(0)原子結(jié)合形成復(fù)雜離子或多聚物，而堿性組分則為氧原子的給予體，能夠終止多聚物集聚并降低其黏度；當(dāng)硼砂添加量在20%~25%時(shí)，熔融溫度降低了 200°C ;可見硼砂的助熔效果明顯且很穩(wěn)定。
[0031]鐵渣稀釋效應(yīng)按如下原理: [0032]根據(jù)堿性爐渣CaO-SiO2渣系單元素粘度測定，Cr2O3熔點(diǎn)為2400°C，而B2O3熔點(diǎn)僅為 450°C。由 CaO-SiO2-Cr2O3 相圖和 CaO-SiO2-B2O3 相圖得到，由于 B2O3 的作用，CaO-SiO2 高熔點(diǎn)區(qū)域明顯縮小。
[0033]3)含鉻鐵渣在不銹鋼堿性爐窯熔煉溫度狀態(tài)的粘度
[0034]由CaO-SiO2-Cr2O3渣系粘度關(guān)系曲線圖和堿性還原性爐渣粘度和Cr2O3、溫度的關(guān)系線性圖得到，在鐵水溫度~1550°C時(shí)，含鉻(~12%)的鐵水粘度在15~20泊，要保證生產(chǎn)順行，必須進(jìn)行鐵渣的稀釋。
[0035]4)鋁礬土(Al2O3)抑制[Cr]還原的作用
[0036]當(dāng)渣中一元堿度(Ca0/Si02)~0.9時(shí)，渣中Al2O3含量對(duì)初期反應(yīng)速率有很大的影響，爐渣由堿性渣變成了弱酸性渣，從而阻礙渣中鉻氧化物的進(jìn)一步還原，使鉻氧化物的初始還原變慢。有實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明，在1550°C的溫度條件下，渣中Al2O3對(duì)初期的還原反應(yīng)速率有很大的促進(jìn)作用。
[0037]5)螢石含量的減少對(duì)環(huán)保的作用
[0038]為了不降低鐵渣中CaO等堿性化合物活度，傳統(tǒng)上一般加入螢石(CaF2)作助熔劑。CaF2屬中性化合物，加入量可達(dá)到70%而不降低CaO的活度；但隨著當(dāng)今環(huán)境保護(hù)要求的日益增強(qiáng)，含氟材料必須盡量減少，故根據(jù)CaO-CaF2渣中CaO的活度隨其摩爾分?jǐn)?shù)的變化線性圖，選擇螢石的配入比例為2~5%，在保持CaO活度的條件下減少氟的投用。
[0039]因此，根據(jù)上述原理，本發(fā)明的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的原材料設(shè)計(jì)配方如下(重量％):
[0040]
4呂礬土~ 白云石粉氧化鐵粉螢石粉~
25 - 3035 - 4U3~ 1020 ~ 252^5
[0041]并且原材料的燒失量(重量％)為10%~20%。
[0042]其成品稀渣劑設(shè)計(jì)化學(xué)成分如下(組分％):
[0043]
SiO2CaOVlbOAl2O3 Fe2O3CaF,B2O3
<15 10- 20 2 ~10 15 ~ 25 10- 20< ]6~ 11
[0044]上述稀渣劑所配入的原料說明:
[0045]1、硼砂:采用二級(jí)無水硼砂，使用牌號(hào):II級(jí)無水硼砂(GB/T5682-1995)，B2O3含量^ 45%，原料產(chǎn)地:國內(nèi)河南、湖北等所有產(chǎn)地。
[0046]2、礬土:采用三級(jí)鋁礬土，使用牌號(hào):三級(jí)普通鋁礬土(YB/T5057-93) ;A1203含量^ 55%，原料產(chǎn)地:國內(nèi)所有礬土產(chǎn)地。
[0047]3、螢石:采用螢石粉礦，使用牌號(hào):FF-80~FF-85 (YB/T5217-2005) ;CaF2含量^ 80%，原料產(chǎn)地:國內(nèi)河南、安徽、湖北等所有產(chǎn)地。
[0048]4、白云石:采用冶金爐料用白云石粉，使用牌號(hào):LBYS19冶金爐料用白云石粉(YB/T5278-2007), CaO含量≥30%、MgO含量≥19%，原料產(chǎn)地:國內(nèi)所有產(chǎn)地。
[0049]5、氧化鐵粉:采用普通氧化鐵粉，使用牌號(hào):三級(jí)氧化鐵粉(GB/T3650-2008)，SFe含量≥52%，原料產(chǎn)地:國內(nèi)所有鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)。
[0050]采用硼砂作為含Cr2O3鐵渣的稀釋劑基料，其作用如下:
[0051]1、用硼砂促使含鉻鐵渣晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿埸c(diǎn)物質(zhì)，從而達(dá)到降低熔融溫度的目的。
[0052]2、利用B2O3在堿性爐渣CaO-SiO2渣系中的粘度特性，以硼砂助熔含鉻原料。
[0053]僅配入CaF2~5 %的螢石粉，其作用為以最少量的螢石粉促進(jìn)前期渣化和保持CaO的活度，達(dá)到低氟的環(huán)境保護(hù)效果。
[0054]配加一定比例的鋁礬土，其作用是鋁礬土與一般氧化鋁相比較致密度低，較為疏松；利用鋁礬土中所含Al2O3加入鐵水后快速溶解的特性及堿性爐渣渣系中Al2O3對(duì)初期的還原反應(yīng)速率有很大的促進(jìn)作用的特點(diǎn)，促進(jìn)稀釋劑快速溶解并迅速參與化學(xué)反應(yīng)。
[0055]而本發(fā)明的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的使用方法有爐內(nèi)加入和包內(nèi)加入兩種。
[0056]一、爐內(nèi)加入:
[0057]1、加入量:
[0058]加入量視熔煉爐窯的公稱重量，根據(jù)實(shí)際熔煉的鐵水重量按下表投用(詳見表1)。加入量計(jì)算為熔煉的鐵水重量(噸)X加入量范圍內(nèi)的實(shí)際加入系數(shù)(Kg/t.Fe)。
[0059]表1
【權(quán)利要求】
1.一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑，其特征在于: 該稀渣劑的原材料配方包括:25~30質(zhì)量％的硼砂、35~40質(zhì)量％的鋁礬土、3~10質(zhì)量％的白云石粉、20~25質(zhì)量％的氧化鐵粉、2~5質(zhì)量％的螢石粉。
2.如權(quán)利要求1所述的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑，其特征在于: 該稀渣劑的成品化學(xué)成分包括:0~15組分％的Si02、10~20組分％的CaO、2~10組分％的MgO、2~10組分％的A1203、10~20組分％的Fe203、0~5組分％的CaF2、6~11組分％的民03。
3.如權(quán)利要求1所述的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑，其特征在于: 該稀渣劑的原材料配方的燒失量為10%~20%。
4.一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的使用方法，其特征在于: 包括以下步驟: A.在80%以上的熔煉爐料已入爐且已熔化至液面可見、有流動(dòng)鐵水的情況下，開始向熔煉爐內(nèi)鐵水液面進(jìn)行分批投入稀渣劑； B.每次投入后通過攪拌以促使稀渣劑迅速化開并成渣，防止結(jié)團(tuán)； C.待前一批次投入的稀渣劑完全熔化且成渣后，開始后一批的投入； D.在爐內(nèi)的爐料全部熔化成液態(tài)前投完所有批次，并且整個(gè)投入過程中控制鐵水溫度在 1460 ~168(TC。
5.如權(quán)利要求4所述的含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的使用方法，其特征在于: 所述的稀渣劑的投入批次為3或4批，其中每批次的投入量為:第1批的投入量為投入總量的20~25% ;第2次批的投入量為投入總量的25~50% ;第3批的投入量為投入總量的20~25% ;第4批的投入量為投入總量的0~35%。
6.一種含鉻鐵水熔煉用低氟稀渣劑的使用方法，其特征在于: 包括以下步驟: A.在出鐵后期，包內(nèi)鐵水量達(dá)85%~90 %時(shí)，開始向鐵水包或不銹鋼中間包內(nèi)的鐵水液面投入稀渣劑； B.采用一次性連續(xù)投入的方式，在出鐵終了前投完； C.利用出鐵過程中鐵水流股沖擊的動(dòng)力及高溫鐵水的熱力使稀渣劑迅速化開并成渣； D.整個(gè)投料過程時(shí)間控制在5~7min，且整個(gè)投入過程中控制出鐵溫度≥1450°C。
【文檔編號(hào)】C21C7/076GK103572000SQ201210251580
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】池和冰, 鄭皓宇, 徐文杰 申請(qǐng)人:寶鋼不銹鋼有限公司