專利名稱：一種利用精煉爐除塵灰煉鋼脫氧的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼廠除塵灰回收利用，將其作為出鋼的脫氧劑用于電爐、轉(zhuǎn)爐煉鋼的出鋼時(shí)脫氧操作，對(duì)于降低冶煉脫氧劑的消耗、優(yōu)化除塵灰的排放有現(xiàn)實(shí)的環(huán)保意義。
背景技術(shù)：
LF精煉爐的除塵器中間產(chǎn)生的除塵灰，粒度小，粒度在5mm以下，屬于一種堿性工業(yè)廢棄物，所以在拉運(yùn)過程中，粉塵的污染防治一直是限制除塵灰綜合利用的主要因素之一，為了消除除塵灰的粉塵污染問題，目前煉鋼精煉除塵灰基本上是采用加濕處理，即在除塵灰從灰倉卸灰的過程中，采用加濕機(jī)進(jìn)行加濕，使得除塵灰成為潮濕狀態(tài)，然后用于燒結(jié)或者煉鐵；在以上的加濕過程中，精煉爐除塵灰中間的含碳、含堿金屬的化合物會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，析出c2h2、h2s、co等有害的物質(zhì)，導(dǎo)致區(qū)域工作人員罹患?jí)m肺等職業(yè)病，所以精煉爐除塵灰的排放處置一直是煉鋼企業(yè)的難題。
檢索文獻(xiàn)披露(I)余雪峰、薛慶國、董杰吉等在《過程工程學(xué)報(bào)》2009年(第9卷第11頁)發(fā)表的“鋼鐵廠典型粉塵的基本物性與利用途徑分析”論文，表述了“低品位(含鐵量低)粉塵，高碳、高堿金屬粉塵等難以用煉鋼方法處理，因此不能全面處理鋼鐵企業(yè)中產(chǎn)生的粉塵”的內(nèi)容。(2)馬剛平、吳宏斌、張建紅在《工業(yè)安全與環(huán)保》2006 (I)發(fā)表的 “首鋼除塵灰特性分析及綜合利用技術(shù)研究”論文，表述了煉鋼的高鈣除塵灰采用消化池和雙軸攪拌機(jī)處理以后能夠用于燒結(jié)生產(chǎn)的內(nèi)容。(3)鄭賢才、楊軍、李強(qiáng)在《燒結(jié)球團(tuán)》 2008 (3)發(fā)表的“萊鋼豎爐配加煉鋼干法除塵細(xì)灰的實(shí)踐”論文，表述了“生產(chǎn)過程中，我們注意到煉鋼除塵灰配加量達(dá)7%時(shí)，膨潤土添加量過少，將造成生球在烘干床上爆裂嚴(yán)重， 進(jìn)而影響爐內(nèi)透氣性，并會(huì)使球團(tuán)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、篩分指數(shù)、抗壓強(qiáng)度下降，產(chǎn)量下降明顯，因此，配加量不宜過高”的內(nèi)容；由上述信息可知目前精煉爐除塵灰還沒有直接利用精煉除塵灰煉鋼的工藝。
本發(fā)明研究了精煉爐除塵灰的粒度分布特點(diǎn)和成分特點(diǎn)，結(jié)合冶金傳輸理論，構(gòu)思了精煉爐除塵灰應(yīng)用于煉鋼的新工藝，將精煉爐除塵灰作為鈣質(zhì)脫氧劑直接用于煉鋼的新工藝，既滿足了煉鋼對(duì)于鈣質(zhì)脫氧劑的需求，又消除了除塵灰加濕過程中產(chǎn)生毒化物質(zhì)的危害因素，對(duì)于降低煉鋼成本和環(huán)境保護(hù)有顯著的作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用精煉爐除塵灰煉鋼脫氧的新工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)煉鋼過程中快速成渣，快速脫氧脫硫的目的，尤其適合于轉(zhuǎn)爐和電爐在出鋼環(huán)節(jié)鋼水脫氧脫硫的精煉作用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用精煉爐除塵灰煉鋼脫氧的新工藝，分步驟實(shí)施；步驟I轉(zhuǎn)爐或電爐吹煉結(jié)束，其出鋼時(shí)碳終點(diǎn)成分W[c]%=0.1-0.6%,出鋼溫度為 1600±20°C，出鋼前2-4min接通底部吹氬氣體，氣體攪拌150_480L/min ；步驟2轉(zhuǎn)爐或電爐鋼水出鋼后，開始持續(xù)加入噸鋼鋁塊或合金脫氧，加入量據(jù)出鋼前鋼水的碳含量確定，當(dāng)鋼水出到鋼包內(nèi)有12±5t時(shí)，開始隨出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，爐出鋼時(shí)間為2-8min，精煉爐除塵灰需在3_4min內(nèi)加完，加入量在1. 2_6kg/噸鋼。
所述新工藝，采用精煉爐除塵灰作為脫氧劑適用于硅鎮(zhèn)靜鋼和硅鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼種。
本發(fā)明的技術(shù)原理除塵灰中間的成分，是形成煉鋼過程中精煉環(huán)節(jié)基礎(chǔ)渣的主要組成，具有成渣溫度低，速度快的優(yōu)點(diǎn)(見相圖)。利用相圖原理，即除塵灰的粒度較小，有一部分以分子和原子狀態(tài)存在，能夠直接參與煉鋼過程的冶金反應(yīng)，有利于縮短冶金反應(yīng)時(shí)間；精煉爐除塵灰中間含有豐富的脫氧物質(zhì)，比如CaC2，在煉鋼脫氧的工藝過程中，能夠參與直接的脫氧反應(yīng)，作為鋼水的脫氧劑使用，而精煉除塵灰中間其它不能夠直接參與脫氧的成分，比如Al203、Si02 XaO與MgO能夠和脫氧產(chǎn)物迅速的發(fā)生反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的液相化合物，比如鋁酸鈣12Ca0 ·7Α1203，熔點(diǎn)1455°C ;鎂橄欖石CaO -MgO-SiO2,熔點(diǎn)1390°C ； 鎂薔薇輝石 3Ca0 · MgO · 2Si02，熔點(diǎn)為 1550°C ;鈣黃長石 2Ca0 · MgO · 2Si02，熔點(diǎn) 1450。。， 由于它們的比重在2. 9 3. 2 t/m3，與鋼水的比重7. 3t/m3相比，差距很大，故在煉鋼工藝過程中的出鋼過程中，在出鋼鋼流沖擊的重力作用下、鋼包吹氬攪拌的動(dòng)力學(xué)條件下，各類低熔點(diǎn)的脫氧產(chǎn)物，在浮力的作用下，更加容易從鋼液中間上浮，實(shí)現(xiàn)脫氧產(chǎn)物從鋼液中間去除的目的。本發(fā)明設(shè)計(jì)除塵灰的利用方案是科學(xué)的，有理論與實(shí)踐的意義，產(chǎn)生的技術(shù)效果是顯著的，尤其適合電爐、轉(zhuǎn)爐的煉鋼的使用，彰顯技術(shù)進(jìn)步。


本發(fā)明結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。
附圖為組元的脫氧示意圖；如圖所示在加入除塵灰以后，各組元之間與脫氧產(chǎn)物相互反應(yīng)，生成常見化合物的熔點(diǎn)區(qū)域A點(diǎn)為鎂橄欖石CaO · MgO · SiO2形成區(qū)域，熔點(diǎn)1390°C ；B點(diǎn)為鎂薔薇輝石 3Ca0 · MgO · 2Si02形成區(qū)域，熔點(diǎn)為1550°C ；C點(diǎn)為鈣黃長石2Ca0 · MgO · 2Si02形成區(qū)域， 熔點(diǎn) 1450。。。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1以轉(zhuǎn)爐冶煉硬線鋼70#鋼為例，操作與投加方式如下①當(dāng)轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束準(zhǔn)備出鋼時(shí)，出鋼終點(diǎn)的成分W[C]%=0.10%，出鋼溫度為 1600±20°C，使用精煉爐除塵灰脫氧；②出鋼前3min接通底部吹氬氣體，攪拌氣體為450L/min；③轉(zhuǎn)爐鋼水出鋼以后，立刻開始持續(xù)加入鋁塊脫氧，當(dāng)鋼水出到鋼包內(nèi)有12t時(shí)，開始隨轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，以便于精煉爐除塵灰以最短的時(shí)間參與反應(yīng)，這樣精煉爐除塵灰就能夠迅速進(jìn)入鋼液內(nèi)部參與脫氧反應(yīng)，并且能夠有效減少粉塵的擴(kuò)散污染。
④精煉爐除塵灰在鋼水出完前保證投加完畢，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間為5min，精煉爐除塵灰在3min內(nèi)加完，加入量控制在3 kg/噸鋼；⑤在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中除了投加精煉爐除塵灰以外，不再使用合成渣、預(yù)熔渣與脫硫劑，以節(jié)約成本，而脫氧合金化使用的鋁塊、FeS1、SiMn等其它工藝保持不變，和投加精煉爐除塵灰的作業(yè)可同步進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生矛盾和相互干擾，即出鋼過程中強(qiáng)脫氧劑和合金原料的加入順序按照由強(qiáng)到弱的順序加入；出鋼一開始，先加鋁塊、再加硅鐵、硅錳合金等，待合金加完之后投加石灰500kg的石灰，期間吹氬攪拌保持強(qiáng)攪拌狀態(tài)，吹氬攪拌以鋼水在鋼包內(nèi)能夠強(qiáng)烈循環(huán)流動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)。
⑥轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束以后，按照常規(guī)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和流程進(jìn)行作業(yè)，對(duì)于鋼水的溫度進(jìn)行補(bǔ)償升溫或者降溫處理，對(duì)于鑄態(tài)組織成分進(jìn)行調(diào)整，然后鋼水上連鑄機(jī)澆鑄即可。
實(shí)施例2以轉(zhuǎn)爐冶煉冷軋用SPHC鋼，操作與投加方式如下①當(dāng)轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束準(zhǔn)備出鋼時(shí)，出鋼終點(diǎn)的成分W[C]%=0.045%，出鋼溫度為 1600±20°C，使用精煉爐除塵灰脫氧；②出鋼前3min接通底部吹氬氣體，攪拌氣體為350L/min。
③轉(zhuǎn)爐鋼水出鋼以后，立刻開始持續(xù)加入200kg的鋁塊(鋁含量為99%)脫氧，當(dāng)鋼水出到鋼包內(nèi)有12t時(shí)，開始隨轉(zhuǎn)爐出鋼的鋼流加入袋裝的精煉爐除塵灰，精煉爐除塵灰的加入量為4 kg/噸鋼。
④精煉爐除塵灰在鋼水出完前保證投加完畢，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間為5min，精煉爐除塵灰在3min內(nèi)加完。
⑤在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中除了投加精煉爐除塵灰以外，不再使用預(yù)熔渣，而脫氧合金化使用的鋁塊、低碳錳鐵的加入工藝與原有工藝保持不變，和投·加精煉爐除塵灰的作業(yè)可同步進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生矛盾和相互干擾；待合金加完之后投加石灰600kg的石灰，期間吹氬攪拌保持強(qiáng)攪拌狀態(tài)，吹氬攪拌以鋼水在鋼包內(nèi)能夠強(qiáng)烈循環(huán)流動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)。
⑥轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束以后，按照常規(guī)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和流程進(jìn)行作業(yè)，對(duì)于鋼水的溫度進(jìn)行補(bǔ)償升溫或者降溫處理，對(duì)于鑄態(tài)組織成分進(jìn)行調(diào)整，不再采用喂絲鈣處理工藝，然后鋼水直接上連鑄機(jī)澆鑄即可。
實(shí)施例3以電爐冶煉彈簧鋼60Si2MnA為例；由于本鋼種的冶煉不使用鋁脫氧，屬于典型的硅鎮(zhèn)靜鋼，脫氧產(chǎn)生的產(chǎn)物為SiO2,以關(guān)系式推算出精煉爐除塵灰的使用量Si+ O2= SiO2CaO + MgO + SiO2=CaO · MgO · SiO2電爐終點(diǎn)成分W[c]%=0. 52%，可以計(jì)算出出鋼前鋼液中間的氧含量W
%=0.48%，出鋼過程中加入1400kg的硅鐵(硅含量為72%)，硅鐵的回收率為95% ;使用表2中間轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)線產(chǎn)生的，MgO含量為15. 26%的精煉除塵灰，通過計(jì)算可知，需要加入288kg的精煉除塵灰即可，即噸鋼4.1kg0
具體操作與投加方式I)電爐出鋼溫度1590±10°C，電爐出鋼開始，首先加入硅鐵合金和錳鐵合金，出鋼量達(dá)到7噸時(shí)，開始加入精煉爐除塵灰，加入量為5kg/噸鋼，電爐鋼水出完前加完精煉爐除塵灰；2)出鋼期間氬氣流量控制在350L/min，保持較強(qiáng)烈的攪拌狀態(tài)；3)電爐出鋼結(jié)束，按照傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行冶煉處理。
本發(fā)明的有益效果I)精煉爐除塵灰不用加濕，消除了加濕過程中的危化品產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素和粉塵對(duì)于環(huán)境的污染，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)效益顯著。
2)本工藝投加的除塵灰，即粒度小，反應(yīng)速度快，能夠減少鋼水的二次氧化的幾率，減少鋼水的熱輻射損失，優(yōu)于使用鈣質(zhì)脫氧劑和鈣質(zhì)合成渣的效果。
3)除塵灰取代 鈣質(zhì)脫氧劑、脫硫劑、合成渣、預(yù)熔渣等，每使用I噸的精煉爐除塵灰，降低煉鋼成本2100元以上。
權(quán)利要求
1.一種利用精煉爐除塵灰煉鋼脫氧的新工藝，其特征在于分步驟實(shí)施； 步驟I轉(zhuǎn)爐或電爐吹煉結(jié)束，其出鋼時(shí)碳終點(diǎn)成分W[c]%=0. 1-0. 6%,出鋼溫度為1600±20°C，出鋼前2-4min接通底部吹氬氣體，氣體攪拌150_480L/min ； 步驟2轉(zhuǎn)爐或電爐鋼水出鋼后，開始持續(xù)加入噸鋼鋁塊或合金脫氧，加入量據(jù)出鋼前鋼水的碳含量確定，當(dāng)鋼水出到鋼包內(nèi)有12±5t時(shí)，開始隨爐出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，爐出鋼時(shí)間為2-8min，精煉爐除塵灰需在3_4min內(nèi)加完，加入量在1. 2_6kg/噸鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新工藝，其特征在于采用精煉爐除塵灰作為脫氧劑適用于硅鎮(zhèn)靜鋼和硅鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼種。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種利用精煉爐除塵灰煉鋼脫氧的新工藝,步驟1轉(zhuǎn)爐或電爐吹煉結(jié)束，其出鋼時(shí)碳終點(diǎn)成分W[C]%=0.1-0.6%,出鋼溫度為1600±20℃，出鋼前2-4min接通底部吹氬氣體，氣體攪拌150-480L/min；步驟2轉(zhuǎn)爐或電爐鋼水出鋼后，開始持續(xù)加入噸鋼鋁塊或合金脫氧，加入量據(jù)出鋼前鋼水的碳含量確定，當(dāng)鋼水出到鋼包內(nèi)有12±5t時(shí)，開始隨爐出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，爐出鋼時(shí)間為2-8min，精煉爐除塵灰需在3-4min內(nèi)加完，加入量在1.2-6kg/噸鋼。采用精煉爐除塵灰作為脫氧劑適用于硅鎮(zhèn)靜鋼和硅鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼種。
文檔編號(hào)C21B3/04GK103031409SQ20121039911
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者俞海明, 王瑞利, 李棟, 黃星武, 陳躍軍, 陳婷, 肖明光, 劉光宇, 徐棟, 李銀花, 周蘭新, 王晟安, 李立明, 胡永勝, 段建勇, 姜新平, 鐘文斌, 王洪林, 王偉, 徐江, 杜嘉倫, 馬輝, 戴達(dá)奎, 謝英明 申請(qǐng)人:新疆八一鋼鐵股份有限公司