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
技術領域：
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、轉爐煉鋼的出鋼時脫氧操作，對于降低冶煉脫氧劑的消耗、優(yōu)化除塵灰的排放有現(xiàn)實的環(huán)保意義。
背景技術：
LF精煉爐的除塵器中間產生的除塵灰，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，采用加濕機進行加濕，使得除塵灰成為潮濕狀態(tài)，然后用于燒結或者煉鐵；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發(fā)生分解反應，析出c2h2、h2s、co等有害的物質，導致區(qū)域工作人員罹患塵肺等職業(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。
檢索文獻披露(I)余雪峰、薛慶國、董杰吉等在《過程工程學報》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)中產生的粉塵”的內容。(2)馬剛平、吳宏斌、張建紅在《工業(yè)安全與環(huán)?！?006 (I)發(fā)表的 “首鋼除塵灰特性分析及綜合利用技術研究”論文，表述了煉鋼的高鈣除塵灰采用消化池和雙軸攪拌機處理以后能夠用于燒結生產的內容。(3)鄭賢才、楊軍、李強在《燒結球團》 2008 (3)發(fā)表的“萊鋼豎爐配加煉鋼干法除塵細灰的實踐”論文，表述了“生產過程中，我們注意到煉鋼除塵灰配加量達7%時，膨潤土添加量過少，將造成生球在烘干床上爆裂嚴重， 進而影響爐內透氣性，并會使球團礦轉鼓指數(shù)、篩分指數(shù)、抗壓強度下降，產量下降明顯，因此，配加量不宜過高”的內容；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和成分特點，結合冶金傳輸理論，構思了精煉爐除塵灰應用于煉鋼的新工藝，將精煉爐除塵灰作為鈣質脫氧劑直接用于煉鋼的新工藝，既滿足了煉鋼對于鈣質脫氧劑的需求，又消除了除塵灰加濕過程中產生毒化物質的危害因素，對于降低煉鋼成本和環(huán)境保護有顯著的作用。發(fā)明內容
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，能夠實現(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，分步驟實施；步驟I轉爐或電爐吹煉結束，其出鋼時碳終點成分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，加入量據出鋼前鋼水的碳含量確定，當鋼水出到鋼包內有12±5t時，開始隨出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，爐出鋼時間為2-8min，精煉爐除塵灰需在3_4min內加完，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)基礎渣的主要組成，具有成渣溫度低，速度快的優(yōu)點(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，有利于縮短冶金反應時間；精煉爐除塵灰中間含有豐富的脫氧物質，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，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能夠和脫氧產物迅速的發(fā)生反應，生成低熔點的液相化合物，比如鋁酸鈣12Ca0 ·7Α1203，熔點1455°C ;鎂橄欖石CaO -MgO-SiO2,熔點1390°C ； 鎂薔薇輝石 3Ca0 · MgO · 2Si02，熔點為 1550°C ;鈣黃長石 2Ca0 · MgO · 2Si02，熔點 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、鋼包吹氬攪拌的動力學條件下，各類低熔點的脫氧產物，在浮力的作用下，更加容易從鋼液中間上浮，實現(xiàn)脫氧產物從鋼液中間去除的目的。本發(fā)明設計除塵灰的利用方案是科學的，有理論與實踐的意義，產生的技術效果是顯著的，尤其適合電爐、轉爐的煉鋼的使用，彰顯技術進步。


本發(fā)明結合附圖作進一步說明。
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物相互反應，生成常見化合物的熔點區(qū)域A點為鎂橄欖石CaO · MgO · SiO2形成區(qū)域，熔點1390°C ；B點為鎂薔薇輝石 3Ca0 · MgO · 2Si02形成區(qū)域，熔點為1550°C ；C點為鈣黃長石2Ca0 · MgO · 2Si02形成區(qū)域， 熔點 1450。。。
具體實施方式
本發(fā)明結合實施例作進一步說明。
實施例1以轉爐冶煉硬線鋼70#鋼為例，操作與投加方式如下①當轉爐吹煉結束準備出鋼時，出鋼終點的成分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轉爐鋼水出鋼以后，立刻開始持續(xù)加入鋁塊脫氧，當鋼水出到鋼包內有12t時，開始隨轉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間參與反應，這樣精煉爐除塵灰就能夠迅速進入鋼液內部參與脫氧反應，并且能夠有效減少粉塵的擴散污染。
④精煉爐除塵灰在鋼水出完前保證投加完畢，轉爐出鋼時間為5min，精煉爐除塵灰在3min內加完，加入量控制在3 kg/噸鋼；⑤在轉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)可同步進行，不會產生矛盾和相互干擾，即出鋼過程中強脫氧劑和合金原料的加入順序按照由強到弱的順序加入；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攪拌狀態(tài)，吹氬攪拌以鋼水在鋼包內能夠強烈循環(huán)流動為標準。
⑥轉爐出鋼結束以后，按照常規(guī)的作業(yè)標準和流程進行作業(yè)，對于鋼水的溫度進行補償升溫或者降溫處理，對于鑄態(tài)組織成分進行調整，然后鋼水上連鑄機澆鑄即可。
實施例2以轉爐冶煉冷軋用SPHC鋼，操作與投加方式如下①當轉爐吹煉結束準備出鋼時，出鋼終點的成分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，當鋼水出到鋼包內有12t時，開始隨轉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，轉爐出鋼時間為5min，精煉爐除塵灰在3min內加完。
⑤在轉爐出鋼過程中除了投加精煉爐除塵灰以外，不再使用預熔渣，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)可同步進行，不會產生矛盾和相互干擾；待合金加完之后投加石灰600kg的石灰，期間吹氬攪拌保持強攪拌狀態(tài)，吹氬攪拌以鋼水在鋼包內能夠強烈循環(huán)流動為標準。
⑥轉爐出鋼結束以后，按照常規(guī)的作業(yè)標準和流程進行作業(yè)，對于鋼水的溫度進行補償升溫或者降溫處理，對于鑄態(tài)組織成分進行調整，不再采用喂絲鈣處理工藝，然后鋼水直接上連鑄機澆鑄即可。
實施例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，脫氧產生的產物為SiO2,以關系式推算出精煉爐除塵灰的使用量Si+ O2= SiO2CaO + MgO + SiO2=CaO · MgO · SiO2電爐終點成分W[c]%=0. 52%，可以計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中間轉爐生產線產生的，MgO含量為15. 26%的精煉除塵灰，通過計算可知，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，出鋼量達到7噸時，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，保持較強烈的攪拌狀態(tài)；3)電爐出鋼結束，按照傳統(tǒng)的工藝進行冶煉處理。
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?；樊a生的危險因素和粉塵對于環(huán)境的污染，對于環(huán)境的保護效益顯著。
2)本工藝投加的除塵灰，即粒度小，反應速度快，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)于使用鈣質脫氧劑和鈣質合成渣的效果。
3)除塵灰取代 鈣質脫氧劑、脫硫劑、合成渣、預熔渣等，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施； 步驟I轉爐或電爐吹煉結束，其出鋼時碳終點成分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，加入量據出鋼前鋼水的碳含量確定，當鋼水出到鋼包內有12±5t時，開始隨爐出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，爐出鋼時間為2-8min，精煉爐除塵灰需在3_4min內加完，加入量在1. 2_6kg/噸鋼。
2.根據權利要求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轉爐或電爐吹煉結束，其出鋼時碳終點成分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，加入量據出鋼前鋼水的碳含量確定，當鋼水出到鋼包內有12±5t時，開始隨爐出鋼的鋼流加入精煉爐除塵灰，爐出鋼時間為2-8min，精煉爐除塵灰需在3-4min內加完，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C21B3/04GK103031409SQ20121039911
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日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, 戴達奎, 謝英明 申請人:新疆八一鋼鐵股份有限公司