本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)爐中用方解石替代石灰的造渣方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)是國家基礎(chǔ)工業(yè)，鋼鐵工業(yè)原材料主要是不可再生性的礦石。煉鋼的主要原料為鐵水，鐵水中含有很多雜質(zhì)元素，如硫、磷等，為了去除這些有害雜質(zhì)，需要在煉鋼過程中加入石灰進行造渣。
石灰是由碳酸鈣礦物煅燒而成的產(chǎn)品，生產(chǎn)中需要對碳酸鈣礦物進行加熱到1200℃以上，碳酸鈣才會分解成石灰和二氧化碳。生產(chǎn)石灰的過程中會吸收大量的熱量，并且石灰燒成后要降溫到合適的溫度才能運輸?shù)綗掍搹S，整個過程浪費了大量的熱量，并且生成的二氧化碳排放到空氣中會引起溫室效應(yīng)，生成的粉塵會污染環(huán)境。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N轉(zhuǎn)爐中用方解石替代石灰造渣煉鋼的方法。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種轉(zhuǎn)爐中用方解石替代石灰造渣煉鋼的方法，包括以下步驟：
a)選取合適的方解石用于替代部分石灰，所述方解石與未被替代的石灰形成造渣料；
b)計算所述造渣料的用量；
c)計算轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱平衡，調(diào)整鐵水及廢鋼裝入量；
d)分批次加入所述造渣料并調(diào)整轉(zhuǎn)爐內(nèi)供氧量；
e)冶煉終點測溫、取樣、準(zhǔn)備出鋼。
優(yōu)選的，所述步驟a)中合適的方解石為理論化學(xué)組成為氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為51～55％，二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)為43～48％，二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為1.0～2.0％的方解石，所述方解石的粒度為10～50mm。
優(yōu)選的，所述步驟b)中計算所述造渣料的用量為：以爐渣堿度不變?yōu)橐罁?jù)，計算所述方解石與被替代的石灰的比例，計算冶煉每爐鋼需要的方解石和未被替代的石灰的質(zhì)量。
優(yōu)選的，所述方解石與被替代的石灰的質(zhì)量比例為(1.6～1.8):1。
優(yōu)選的，所述方解石與被替代的石灰的質(zhì)量比例為1.7:1。
優(yōu)選的，所述步驟c)中計算爐內(nèi)熱平衡為按所述造渣料中方解石和未被替代的石灰的吸熱值，調(diào)整轉(zhuǎn)爐鐵水和廢鋼裝入量。
方解石中主要成分為碳酸鈣，碳酸鈣在高溫下可以分解成石灰和二氧化碳氣體，該反應(yīng)進行過程中需要吸收大量的熱量，根據(jù)轉(zhuǎn)爐熱平衡計算測得各原輔料冷卻效益比例：石灰∶方解石∶廢鋼＝1∶3∶1.1，按此比例進行折算，調(diào)整廢鋼加入量。
優(yōu)選的，所述步驟的d)中分批次加入造渣料并調(diào)整供氧量為先向轉(zhuǎn)爐中按照(13～19)kg方解石/t鋼加入方解石，下氧槍點火成功30秒后，加入第一批造渣料，待前期渣化完成后，加入第二批造渣料，根據(jù)爐渣狀態(tài)調(diào)整供氧量。
優(yōu)選的，所述步驟的d)中分批次加入造渣料為所述第一批造渣料為余下方解石總質(zhì)量的2/3和未被替代的石灰總質(zhì)量的2/3，所述第二批造渣料為余下方解石總質(zhì)量的1/3和未被替代的石灰總質(zhì)量的1/3。
更優(yōu)選的，所述步驟的d)中分批次加入造渣料并調(diào)整供氧量為所述第二批渣料根據(jù)爐內(nèi)升溫情況及爐渣狀態(tài)分批次加入，每批次加入量不超過500kg，所述第二批渣料在開吹點火后6～10分鐘內(nèi)加完。
由于方解石受熱后會分解產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，如果一次加入過多的造渣料，初始渣料未熔化完全，二氧化碳無法及時排除，可能引起泡沫渣的噴濺，即而影響冶煉穩(wěn)定性。因此，造渣料要根據(jù)爐內(nèi)造渣狀態(tài)分批次加入。
優(yōu)選的，所述步驟d)中的調(diào)整供氧量為開吹點火成功后，槍位控制在80～100cm，氧壓控制在0.93～0.95MPa，供氧強度為250～260m3/h·t；起渣前，要根據(jù)爐口情況，提高槍位，快速減氧，槍位控制在100～120cm，氧壓控制在0.8～0.85MPa，供氧強度為210～220m3/h·t；
更優(yōu)選的，如果造渣過程中出現(xiàn)爐渣返干現(xiàn)象，提高槍位，降低氧壓，適當(dāng)延長冶煉時間，減少爐渣返干時間，確保渣化完全。
優(yōu)選的，所述步驟d)中的調(diào)整供氧量為：在倒?fàn)t前壓槍時間≥70秒。壓槍槍位控制在80～85cm，氧壓控制在0.93～0.95Mpa，供氧強度為250～260m3/h·t。
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐中用方解石代替石灰造渣煉鋼的方法，該方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下幾點優(yōu)點：
(1)、本發(fā)明中方解石比石灰石的礦石在自然界中來源更廣泛，并且部分方解晶粒發(fā)育不完全，不能用于燒制石灰，限制了方解石的使用范圍，因此，本發(fā)明把方解石直接用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，擴大了生產(chǎn)原料的來源，提高了不可再生資源的利用率，實際采購中方解石的采購成本也低于石灰石，有利于降低煉鋼成本。
(2)、方解石在轉(zhuǎn)爐內(nèi)鐵水表面分解溫度在900℃左右，而在石灰窯中煅燒分解成石灰需要溫度在1000℃以上；方解石在轉(zhuǎn)爐高溫環(huán)境下可以在5分鐘內(nèi)分解完全，因此把方解石直接用于轉(zhuǎn)爐造渣比其在石灰窯中煅燒分解后再將石灰用于轉(zhuǎn)爐造渣節(jié)約了能源。
(3)、方解石在轉(zhuǎn)爐中發(fā)生如下反應(yīng)：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)，方解石分解生成石灰和二氧化碳，石灰一層層地生成，一層層地反應(yīng)溶入爐渣，煅燒反應(yīng)層的移動方向與化渣反應(yīng)層的移動方向一致，生成的CaO微?；钚愿?，易成渣，實現(xiàn)了方解石中有效成分CaO的高效利用。
(4)方解石分解后生成的氧化鈣和二氧化碳會在轉(zhuǎn)爐中發(fā)生如下幾種反應(yīng)：
(CaO)+[S]＝(CaS)+[O] (1)
2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝4CaO·P2O5+5Fe (2)
CO2+C＝2CO(g) (3)
CO2+1/2[Si]→CO+1/2SiO2(s) (4)
CO2+[Mn]→CO+MnO(s) (5)
CO2+Fe(l)→CO+FeO(s) (6)
CO2+2/5[P]→CO+1/5P2O5(l) (7)
以上幾種反應(yīng)可以脫去鋼水中的硫、磷、錳等雜質(zhì)，同時可以去除多余的碳使鋼中的碳含量達到標(biāo)準(zhǔn)，同時這些反應(yīng)也說明方解石可以達到冶金石灰用于轉(zhuǎn)爐造渣相同的目的。利用方解石脫碳原理，將石灰窯煅燒石灰過程中排入大氣，產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2氣體，通過轉(zhuǎn)爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO氣體。CO是轉(zhuǎn)爐煤氣的主要成分，通過轉(zhuǎn)爐煤氣回收再利用，達到節(jié)能減排目標(biāo)。同時反應(yīng)過程中產(chǎn)生的CO氣體在鋼液中聚集、長大、上浮有利于去除鋼液中夾雜物。
綜上所述，本發(fā)明可以實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的高效利用，同時降低生產(chǎn)成本，促進煉鋼工業(yè)走資源節(jié)約型綠色發(fā)展道路。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐中用方解石替代石灰造渣煉鋼的方法，包括以下步驟：
a)選取合適的方解石用于替代部分石灰，所述方解石與未被替代的石灰形成造渣料；
b)計算所述造渣料的用量；
c)計算轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱平衡，調(diào)整鐵水及廢鋼裝入量；
d)分批次加入所述造渣料并調(diào)整轉(zhuǎn)爐內(nèi)供氧量；
e)冶煉終點測溫、取樣、準(zhǔn)備出鋼。
其中，步驟a)中選用的方解石的理論化學(xué)組成為氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為51～55％，二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)為43～48％，二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為1.0～2.0％，所述方解石的粒度為10～50mm。
在本發(fā)明中，為了使?fàn)t渣堿度不變，需要計算所述造渣料中方解石與被替代的石灰的比例，計算冶煉每爐鋼需要的方解石和石灰的質(zhì)量。
按照本發(fā)明，所述方解石與被替代的石灰的質(zhì)量比例為(1.6～1.8):1。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述方解石與被替代的石灰的質(zhì)量比為1.7:1，即每千克石灰需要用1.7千克的方解石替代。
由于方解石分解需要吸收大量的熱量，因此要保持爐內(nèi)的熱平衡需要調(diào)整轉(zhuǎn)爐鐵水和廢鋼的裝入量。
按照本發(fā)明，所述步驟d)中分批次加入造渣料并調(diào)整供氧量為先向轉(zhuǎn)爐中按照(13～19)kg方解石/鋼加入方解石，下氧槍點火成功30秒后，加入第一批造渣料，第一批渣料為造渣料中余下方解石質(zhì)量的2/3和未被替代的石灰的總質(zhì)量的2/3，待前期渣化完成后，加入第二批造渣料，所述第二批造渣料為余下方解石質(zhì)量的1/3和未被替代的石灰的總質(zhì)量的1/3，加入造渣料的過程中要根據(jù)爐渣狀態(tài)調(diào)整供氧量。
更優(yōu)選的，所述步驟d)中分批次加入造渣料并調(diào)整供氧量為所述第二批渣料根據(jù)爐內(nèi)升溫情況及爐渣狀態(tài)分批次加入，每批次加入量不超過500kg，所述第二批渣料在開吹點火后6～8分鐘內(nèi)加完。
由于方解石受熱后會分解產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，如果一次加入過多的造渣料，初始渣料未熔化完全，二氧化碳無法及時排除，可能引起泡沫渣的噴濺，即而影響冶煉穩(wěn)定性。因此，造渣料要根據(jù)爐內(nèi)造渣狀態(tài)分批次加入。
在本發(fā)明的所述步驟d)中，開吹點火成功后，槍位控制在80～100cm的高度，氧壓控制在0.93～0.95MPa，供氧強度為250～260m3/h·t；起渣前，要根據(jù)爐口情況，提高槍位，快速減氧，槍位控制在100～120cm，氧壓控制在0.8～0.85MPa，供氧強度為210～220m3/h·t；在倒?fàn)t前壓槍時間≥70秒，壓槍槍位控制在80～85cm，氧壓控制在0.93～0.95Mpa，供氧強度為250～260m3/h·t。
以下為本發(fā)明具體實施例，詳細闡述本發(fā)明技術(shù)方案。
實施例1
1、實驗在80t轉(zhuǎn)爐里進行，購買方解石，方解石的理論化學(xué)組成為氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為51.82％，二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)為39.14％，二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為1.57％，方解石的粒度為10～50mm。
2、計算造渣用料：79t鐵水，一共需要3497kg石灰，每千克石灰可以用1.7kg方解石替代，共需要1232kg方解石，2772kg石灰。
3、計算轉(zhuǎn)爐鐵水和廢鋼的轉(zhuǎn)入量：鐵水79t，廢鋼4t。
4、轉(zhuǎn)爐濺渣后加入1.0t方解石墊底，下氧槍點火成功30秒后，前期根據(jù)升溫情況分批次加入余下的2/3的方解石和2/3的石灰，每批方解石加入232kg，石灰加入500kg，待前期渣化好后，第二批加入剩余的石灰和石灰石，第二批渣料根據(jù)爐內(nèi)升溫情況及爐渣狀態(tài)分批次加入，每批方解石加入0kg，石灰加入500kg，第二批渣料在開吹后8分鐘內(nèi)加完。
5、開吹點火成功后，槍位控制在87cm的高度，氧壓控制在0.93MPa，供氧強度為253m3/h·t；起渣前，要根據(jù)爐口情況，提高槍位，快速減氧，槍位控制在105m，氧壓控制在0.85MPa，供氧強度為232m3/h·t；加入所述第二批造渣料后，在倒?fàn)t前壓槍時間為80秒。
6、倒?fàn)t取樣測溫，成份合格，溫度為1660℃，出鋼。
實施例2
1、實驗在80t轉(zhuǎn)爐里進行，購買方解石，方解石的理論化學(xué)組成為氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為51.82％，二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)為39.14％，二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為1.57％，方解石的粒度為10～50mm。
2、計算造渣用料：79t鐵水，一共需要3478kg石灰，每千克石灰可以用1.7kg方解石替代，共需要1463kg方解石，2618kg石灰。
3、計算轉(zhuǎn)爐鐵水和廢鋼的轉(zhuǎn)入量：鐵水79t，廢鋼3t。
4、轉(zhuǎn)爐濺渣后加入1.0t方解石墊底，下氧槍點火成功30秒后，前期根據(jù)升溫情況分批次加入余下的2/3的方解石和2/3的石灰，每批方解石加入200kg，石灰加入500kg，待前期渣化好后，第二批加入剩余的石灰和石灰石，第二批渣料根據(jù)爐內(nèi)升溫情況及爐渣狀態(tài)分批次加入，每批方解石加入0kg，石灰加入500kg，第二批渣料在開吹后8分鐘內(nèi)加完。
5、開吹點火成功后，槍位控制在92cm的高度，氧壓控制在0.93MPa，供氧強度為252m3/h·t；起渣前，要根據(jù)爐口情況，提高槍位，快速減氧，槍位控制在105cm，氧壓控制在0.85MPa，供氧強度為225m3/h·t；加入所述第二批造渣料后，在倒?fàn)t前壓槍時間為75秒。
6、倒?fàn)t取樣測溫，成份合格，溫度為1654℃，出鋼。
實施例3
1、實驗在80t轉(zhuǎn)爐里進行，購買方解石，方解石的理論化學(xué)組成為氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為51.82％，二氧化碳的質(zhì)量分數(shù)為39.14％，二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為1.57％，方解石的粒度為10～50mm。
2、計算造渣用料：81t鐵水，一共需要3575kg石灰，每千克石灰可以用1.7kg方解石替代，共需要1963kg方解石，2420kg石灰。
3、計算轉(zhuǎn)爐鐵水和廢鋼的轉(zhuǎn)入量：鐵水81t，廢鋼1.2t。
4、轉(zhuǎn)爐濺渣后加入1.3t方解石墊底，下氧槍點火成功30秒后，前期根據(jù)升溫情況分批次加入余下的2/3的方解石和2/3的石灰，每批方解石加入200kg，石灰加入500kg，待前期渣化好后，第二批加入剩余的石灰和石灰石，第二批渣料根據(jù)爐內(nèi)升溫情況及爐渣狀態(tài)分批次加入，每批方解石加入200kg，石灰加入500kg，第二批渣料在開吹后8分鐘內(nèi)加完。
5、開吹點火成功后，槍位控制在82cm的高度，氧壓控制在0.95MPa，供氧強度為256m3/h·t；起渣前，要根據(jù)爐口情況，提高槍位，快速減氧，槍位控制在110cm，氧壓控制在0.83MPa，供氧強度為229m3/h·t；加入所述第二批造渣料后,在倒?fàn)t前壓槍時間為80秒。
6、倒?fàn)t取樣測溫，成份合格，溫度為1670℃，出鋼。
對照例1
按照此方法，要達到與實施例1～3相同的冶煉結(jié)果，把其中的方解石換成石灰，石灰由石灰石煅燒制得，煅燒石灰石的過程中每得到1kg石灰需要消耗約5000KJ能量，產(chǎn)生0.5Nm3CO2氣體，這些氣體以及煅燒過程中的有害產(chǎn)物直接排放進入大氣，對環(huán)境造成污染。
對照例2
方解石和石灰石主要成分均為CaCO3，但是方解石和石灰石所含的有效成分CaCO3含量不同，直接用于轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣對石灰的替代比例上有差異。本專利中方解石比石灰石的礦石在自然界中來源更廣泛，本發(fā)明把方解石直接用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，擴大了生產(chǎn)原料的來源，提高了不可再生資源的利用率，實際采購中方解石的采購成本也低于石灰石，有利于降低煉鋼成本。
轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒石灰比用石灰窯煅燒石灰節(jié)能2000KJ/kg石灰，具有明顯的節(jié)能效果。以上實施例說明方解石可以達到冶金石灰用于轉(zhuǎn)爐造渣相同的目的。并且利用方解石脫碳原理，將石灰窯煅燒石灰過程中排入大氣，產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2氣體，通過轉(zhuǎn)爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO氣體。CO是轉(zhuǎn)爐煤氣的主要成分，通過轉(zhuǎn)爐煤氣回收再利用，達到節(jié)能減排目標(biāo)。同時反應(yīng)過程中產(chǎn)生的CO氣體在鋼液中聚集、長大、上浮有利于去除鋼液中夾雜物。因此本發(fā)明不僅比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)約了能源，減少了環(huán)境污染，同時降低了生產(chǎn)成本。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。