申请日2013.03.29
公开(公告)日2013.06.12
IPC分类号C21C5/28; C21C7/076; C21C5/36
摘要
本发明提供了一种半钢炼钢用富集污泥球及半钢炼钢的造渣方法。所述富集污泥球按重量百分比计包括45～60%的FeO、8～15%的Fe2O3、5～10%的MFe、5～8%的CaO、10～12%的SiO2、1～3%的Al2O3、1～2%的MnO、3～5%的MgO、小于0.2%的P、小于0.05%的S、小于1%的水分，以及不可避免的杂质。所述造渣方法包括：在半钢转炉吹氧吹炼开始后，将富集污泥球随活性石灰、高镁石灰、造渣剂一起分两批次加入转炉，并恰当控制其加入时机和加入量。采用本发明的半钢炼钢用富集污泥球及半钢炼钢的造渣方法来冶炼半钢能够克服在用半钢进行冶炼时存在的化渣困难、来渣速度慢、终渣全铁含量较高的问题，并获得了资源回收、减少污染的综合治理效果。
权利要求书
1.一种半钢炼钢用富集污泥球，其特征在于，所述富集污泥球按重量百 分比计包括45～60%的FeO、8～15%的Fe2O3、5～10%的MFe、5～8%的CaO、 10～12%的SiO2、1～3%的Al2O3、1～2%的MnO、3～5%的MgO、小于0.2%的 P、小于0.05%的S、小于1%的水分，以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的半钢炼钢用富集污泥球，其特征在于，所述富 集污泥球的粒度为10～80mm。
3.一种半钢炼钢的造渣方法，包括通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧， 并向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其特征在于，所述造渣方法 还包括：在半钢转炉吹氧吹炼开始后，将如权利要求1或2所述的半钢炼钢 用富集污泥球随活性石灰、高镁石灰、造渣剂一起分两批加入转炉。
4.根据权利要求3所述半钢炼钢的造渣方法，其特征在于，在半钢转炉 吹氧吹炼开始后的2min时间内向转炉加入第一批富集污泥球、活性石灰、高 镁石灰和造渣剂，其中，所述第一批富集污泥球的加入量2.6～3.2Kg/t钢，第 一批活性石灰的加入量为19.23～21.54Kg/t钢，第一批高镁石灰的加入量为 16.15～18.32Kg/t钢，第一批造渣剂的加入量为14.25～16.52Kg/t钢;吹氧冶炼 4～6min时，逐步加入第二批富集污泥球、活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其 中，所述第二批富集污泥球的加入量5.2～7.5Kg/t钢，第二批活性石灰的加入 量为10.23～12.45Kg/t钢，第二批高镁石灰的加入量为8.56～10.74Kg/t钢，第二 批造渣剂的加入量为5.74～6.53Kg/t钢。
5.根据权利要求3所述半钢炼钢的造渣方法，其特征在于，在半钢转炉 吹氧吹炼过程中，控制开吹枪位为2m，吹炼枪位为1.4～1.8m，拉碳枪位为 1.4m。
说明书
半钢炼钢用富集污泥球及半钢炼钢的造渣方法
技术领域
本发明属于转炉半钢炼钢技术领域，更具体地讲，涉及一种半钢炼钢用 富集污泥球，以及在半钢炼钢过程中使用该富集污泥球的造渣工艺。
背景技术
转炉造渣就是要求尽快造好精炼能力强的渣，这样就要求吹炼时早化渣， 化好渣。CaO熔点高达2000℃以上，熔化是相当困难的，加上石灰在溶解过 程中出现的硅酸二钙、硅酸三钙在石灰表面形成外壳，妨碍了内部CaO熔入 炉渣，成为造渣速度的限制环节。目前，在半钢炼钢的造渣过程中，存在化 渣困难、来渣速度慢、终渣TFe含量较高的问题。
因此，需要一种能够促进CaO熔化进入熔渣的助熔剂，从而加速CaO的 熔解，解决半钢炼钢过程中存在化渣困难、来渣速度慢、终渣TFe含量较高 的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术 中存在的一个或多个问题。
本发明提供一种半钢炼钢用富集污泥球及半钢炼钢的造渣方法，使用本 发明能够加速CaO的熔解，快速成渣，渣态活跃，提高炉渣的脱磷能力。
本发明的一方面提供了一种半钢炼钢用富集污泥球。所述富集污泥球按 重量百分比计包括45～60%的FeO、8～15%的Fe2O3、5～10%的MFe、5～8%的 CaO、10～12%的SiO2、1～3%的Al2O3、1～2%的MnO、3～5%的MgO、小于 0.2%的P、小于0.05%的S、小于1%的水分，以及不可避免的杂质。
根据本发明的半钢炼钢用富集污泥球的一个实施例，所述富集污泥球的 粒度为10～80mm。
本发明的另一方面提供了一种半钢炼钢的造渣方法。所述造渣方法包括 通过氧枪对转炉内的半钢钢水供氧，并向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和 造渣剂，其中，在半钢转炉吹氧吹炼开始后，还包括将上述半钢炼钢用富集 污泥球随活性石灰、高镁石灰、造渣剂一起分两批加入转炉。
根据本发明的半钢炼钢的造渣方法的一个实施例，在半钢转炉吹氧吹炼 开始后的2min时间内向转炉加入第一批富集污泥球、活性石灰、高镁石灰和 造渣剂，其中，所述第一批富集污泥球的加入量2.6～3.2Kg/t钢，第一批活性 石灰的加入量为19.23～21.54Kg/t钢，第一批高镁石灰的加入量为 16.15～18.32Kg/t钢，第一批造渣剂的加入量为14.25～16.52Kg/t钢;吹氧冶炼 4～6min时，逐步加入第二批富集污泥球、活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其 中，所述第二批富集污泥球的加入量5.2～7.5Kg/t钢，第二批活性石灰的加入 量为10.23～12.45Kg/t钢，第二批高镁石灰的加入量为8.56～10.74Kg/t钢，第二 批造渣剂的加入量为5.74～6.53Kg/t钢。
根据本发明的半钢炼钢的造渣方法的一个实施例，在半钢转炉吹氧吹炼 过程中，控制开吹枪位为2m，吹炼枪位为1.4～1.8m，拉碳枪位为1.4m。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于能够克服在用半钢进行冶炼时 存在的化渣困难、来渣速度慢、终渣TFe含量较高的问题，并获得了资源回 收、减少污染的综合治理效果。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的半钢炼钢用富 集污泥球及半钢炼钢的造渣方法。在本发明中，如果没有例外的表述，则所 有固态和液态物质(例如，造渣剂、活性石灰、高镁石灰、富集污泥球以及 钢或钢水中各化学成分等)的百分数均为重量百分数。
本文中，将含钒铁水经脱硫提钒后得到的钢水称为半钢，以重量百分比 计，半钢铁水成分为：C：3.2～4.1%，Si：0.015～0.030%，Mn：0.02～0.04%， P：0.06～0.08%，S≤0.015%。入炉温度：1300～1360℃。
根据本发明一方面的半钢炼钢用富集污泥球中各成分的重量百分比为： FeO：45～60%、Fe2O3：8～15%、MFe(磁性铁)：5～10%、CaO：5～8%、SiO2： 10～12%、Al2O3：1～3%、MnO：1～2%、MgO：3～5%、P<0.2%、S<0.05%、 水分<1%，以及不可避免的杂质。
本发明的富集污泥球可以由转炉除尘系统产生的污泥(主要成分为铁氧 化物)、白灰、粘结剂(例如，水玻璃)等材料混合后经造球、烘干制得。本 发明的富集污泥球一方面可以作为助熔剂，由于污泥球中含有大量的FeO和 Fe2O3，使得转炉前期炉渣中FeO迅速提高，FeO能显著降低2CaO·SiO2的熔 点，当渣中氧化铁提高后，生成CaO·FeO·SiO2使2CaO·SiO2外壳被破坏，于 是CaO能迅速熔入渣中。FeO溶解CaO反应主要过程如下：
2CaO+SiO2→2CaO·SiO2 (1)
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2 (2)
2CaO·SiO2+2FeO·SiO2→2(CaO·FeO·SiO2) (3)
在不引起喷溅的情况下，∑FeO的量尽量高一些有利于CaO的熔化。从 结构上看，FeO和CaO都属于立方晶系，在渣中随FeO增加，炉渣与石灰润 湿越多，石灰溶解越快，对成渣非常有利，可促进初期渣的形成。通过工业 试验证明，以上各组分的比例的效果较好，若各组分的比例高了或低了均可 能造成化渣效果、脱磷率和渣中铁回收效果不好。
在根据本发明的富集污泥球的一个示例性实施例中，所述富集污泥球的 粒度为10～80mm。将富集污泥球的粒度控制在10～80mm之间主要是为了提 高富集污泥的利用率，减少富集污泥以灰尘形式带走。
根据本发明另一方面的半钢炼钢的造渣方法还包括：在半钢转炉吹氧吹 炼开始后，将上述富集污泥球随活性石灰、高镁石灰和造渣剂一起分两批加 入转炉。这里，将上述渣料分两批加入是为了加速石灰的熔化，若一次性加 入会造成熔池温度下降过多，导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳 而推迟成渣。其中，活性石灰、高镁石灰和造渣剂为半钢炼钢常用的造渣原 料，例如，以重量百分比计，活性石灰中含有85～90%的CaO，高镁石灰中含 有48～55%的CaO和30～40%的MgO，造渣剂的成分可以为：SiO2：48%， MgO：10%，CaO：12%，TFe(全铁)：20%，MnO：8%，Al2O3：2%。
在本发明的造渣方法中，加入富集污泥球一方面起到助熔剂的作用;另 一方面，加入该富集污泥球还能够起到降低熔池温度，替代废钢作为冷却剂 用来控制终点温度，其较废钢的成本要低。此外，加入富集污泥球还可以在 不影响终点钢的质量的前提下使终渣中TFe降低，有助于渣中铁的回收。这 是因为富集污泥球中含有大量的FeO、Fe2O3，吹炼前期使炉渣中的FeO快速 升高，促进了石灰的熔化，对成渣非常有利，减少炉渣带走的铁损。
根据本发明的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，在半钢转炉 吹氧吹炼开始后的2min时间内向转炉加入第一批富集污泥球、活性石灰、高 镁石灰和造渣剂，其中，活性石灰的加入量为19.23～21.54Kg/t钢，高镁石灰 的加入量为16.15～18.32Kg/t钢，造渣剂的加入量为14.25～16.52Kg/t钢，富集污 泥球的加入量2.6～3.2Kg/t钢;吹氧冶炼4～6min时，逐步加入第二批富集污泥 球、活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其中，活性石灰的加入量为10.23～12.45Kg/t 钢，高镁石灰的加入量为8.56～10.74Kg/t钢，造渣剂的加入量为5.74～6.53Kg/t 钢，富集污泥球的加入量5.2～7.5Kg/t钢。将上述两批渣料的加入时机和加入量 控制在上述范围为了加速石灰的熔化，若加入过多会造成熔池温度下降过多， 导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣;加入过少则达不 到脱磷效果。
在根据本发明的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，在开始吹 氧时，控制控制氧枪枪位为2m，以防止烧抢;在吹炼过程中，控制枪位为 1.4m～1.8m，以促进化渣，保证熔渣具有很好的流动性，以达到快速脱磷的目 的;将拉碳枪位控制为1.4m，以早化渣、多去磷并保护炉衬。在本发明中， 氧枪的枪位是指氧枪喷头的喷头末端至熔池液面的距离。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例和对比 例对其进行进一步说明。
示例1
将转炉除尘系统产生的污泥(主要成份为：Fe2O3，FeO)再加入白灰、粘 结剂等材料混合后经造球、烘干制得为10～80mm的富集污泥球，其成分为： FeO：45%、Fe2O3：15%、MFe：5%、CaO：8%、SiO2：10%、Al2O3：3%、 MnO：1%、MgO：5%、P<0.2%、S<0.05%、水分<1%和余量不可避免的 杂质。
在某钢厂120t转炉上冶炼SS(R)钢轨用钢，其实际入炉半钢铁水重量是 138.8t，出钢重量是140.17t。实际吹氧量为6210m3。在转炉半钢造渣的过程 中，加入本示例的富集污泥球。入炉半钢铁水成分及温度如表1所示。
表1 入炉半钢铁水成分(%)和入炉温度(℃)
在半钢转炉吹氧吹炼开始后的2min时间内向转炉加入第一批富集污泥 球、活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其中，活性石灰(含有85%的CaO)的 加入量为21.54Kg/t钢，高镁石灰(含有55%的CaO和30%的MgO)的加入量为 18.32Kg/t钢，造渣剂的加入量为14.25Kg/t钢，富集污泥球的加入量2.6Kg/t钢。
吹氧冶炼4min时，逐步加入第二批富集污泥球、活性石灰、高镁石灰和 造渣剂，其中，活性石灰(含有85%的CaO)的加入量为12.45Kg/t钢，高镁 石灰(含有55%的CaO和30%的MgO)的加入量为10.74Kg/t钢，造渣剂的加入 量为5.74Kg/t钢，富集污泥球的加入量5.2Kg/t钢。
其中，在半钢转炉吹氧吹炼过程中，控制开吹枪位为2m，吹炼枪位为 1.4m，拉碳枪位为1.4m。最后，调渣出钢，出钢成分及出钢温度如下表2所 示。
表2 出钢钢水成分(%)和出钢温度(℃)
测得来渣时间为4分30秒。过程渣活跃，有较强的脱磷能力。出钢结束 采用常规溅渣护炉工艺，炉壁挂渣良好。此炉冶炼终渣碱度为3.5，终渣中全 铁含量为18.8%;氧活度为500ppm。达到了很好的冶炼效果。
示例2
将转炉除尘系统产生的污泥(主要成份为：Fe2O3，FeO)再加入白灰、粘 结剂等材料混合后经造球、烘干制得为10～80mm的富集污泥球，其成分为： FeO：53%、Fe2O3：10%、MFe：7%、CaO：6%、SiO2：11%、Al2O3：2%、 MnO：1%、MgO：4%、P<0.2%、S<0.05%、水分<1%和余量不可避免的 杂质。
在某钢厂120t转炉上冶炼SS(R)钢轨用钢，其实际入炉半钢铁水重量是 135t，出钢重量是136.54t，实际吹氧量为6400m3。在转炉半钢造渣的过程中， 加入本示例的富集污泥球。入炉半钢铁水成分及温度如表3所示。
表3 入炉半钢铁水成分(%)和入炉温度(℃)
在半钢转炉吹氧吹炼开始后的2min时间内向转炉加入第一批富集污泥 球、活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其中，活性石灰(含有90%的CaO)的 加入量为19.23Kg/t钢，高镁石灰(含有48%的CaO和40%的MgO)的加入量为 16.15Kg/t钢，造渣剂的加入量为16.52Kg/t钢，富集污泥球的加入量3.2Kg/t钢。
吹氧冶炼5min时，逐步加入第二批富集污泥球、活性石灰、高镁石灰和 造渣剂，其中，活性石灰(含有90%的CaO)的加入量为10.23Kg/t钢，高镁 石灰(含有48%的CaO和40%的MgO)的加入量为8.56Kg/t钢，造渣剂的加入 量为6.53Kg/t钢，富集污泥球的加入量7.5Kg/t钢。
其中，在半钢转炉吹氧吹炼过程中，控制开吹枪位为2m，吹炼枪位为 1.8m，拉碳枪位为1.4m。最后，调渣出钢，出钢成分及出钢温度如下表4所 示。
表4 出钢钢水成分(%)和出钢温度(℃)
测得来渣时间为4分11秒。过程渣活跃，有较强的脱磷能力。出钢结束 采用常规溅渣护炉工艺，炉壁挂渣良好。此炉冶炼终渣碱度为3.8，终渣中全 铁含量为18.9%;氧活度为450ppm。达到了很好的冶炼效果。
示例3
将转炉除尘系统产生的污泥(主要成份为：Fe2O3，FeO)再加入白灰、粘 结剂等材料混合后经造球、烘干制得为10～80mm的富集污泥球，其成分为： FeO：60%、Fe2O3：8%、MFe：10%、CaO：5%、SiO2：12%、Al2O3：1%、 MnO：2%、MgO：3%、P<0.2%、S<0.05%、水分<1%和余量不可避免的 杂质。
在某钢厂120t转炉上冶炼45钢种的钢，其实际入炉半钢铁水重量是134t， 出钢重量是134.42t，实际吹氧量为6600m3。在转炉半钢造渣的过程中，加入 本示例的富集污泥球。入炉半钢铁水成分及温度如表5所示。
表5 入炉半钢铁水成分(%)和入炉温度(℃)
在半钢转炉吹氧吹炼开始后的2min时间内向转炉加入第一批富集污泥 球、活性石灰、高镁石灰和造渣剂，其中，活性石灰(含有88%的CaO)的 加入量为20.39Kg/t钢，高镁石灰(含有50%的CaO和35%的MgO)的加入量为 17.24Kg/t钢，造渣剂的加入量为15.39Kg/t钢，富集污泥球的加入量2.9Kg/t钢。
吹氧冶炼6min时，逐步加入第二批富集污泥球、活性石灰、高镁石灰和 造渣剂，其中，活性石灰(含有88%的CaO)的加入量为11.34Kg/t钢，高镁 石灰(含有50%的CaO和35%的MgO)的加入量为9.65Kg/t钢，造渣剂的加入 量为6.14Kg/t钢，富集污泥球的加入量6.35Kg/t钢。
其中，在半钢转炉吹氧吹炼过程中，控制开吹枪位为2m，吹炼枪位为 1.6m，拉碳枪位为1.4m。最后，调渣出钢，出钢成分及出钢温度如下表6所 示。
表6 出钢钢水成分(%)和出钢温度(℃)
测得来渣时间为4分35秒。过程渣活跃，有较强的脱磷能力。出钢结束 采用常规溅渣护炉工艺，炉壁挂渣良好。此炉冶炼终渣碱度为3.93，终渣中 全铁含量为18%;氧活度为350ppm。达到了很好的冶炼效果。
对比例
按常规的方法进行转炉炼钢，并在造渣过程中，没有添加富集污泥球。 经多炉试验结果发现，来渣时间为4分43秒～4分45秒，终渣中的全铁含量 为20.3～21%，终点钢水磷含量为0.011～0.012%。
由上述示例和对比例可知，添加本发明的富集污泥球后，来渣时间平均 提前15秒左右，终渣中全铁含量下降了2%以上，终点钢水磷含量下降 0.0015～0.0020%，具有化渣迅速、来渣快、渣态活跃、提高炉渣的脱磷能力、 且提高了渣中铁的回收等优点。
综上所述，本发明中的富集污泥球是由转炉除尘系统产生的污泥制成， 不仅起到助熔剂的作用，还可以代替废钢作为冷却剂，实现了除尘污泥资源 循环利用，减少除尘污泥对环境的污染，减少了企业的环保压力，降低了生 产成本，有助于钢铁企业的可持续发展。在半钢转炉炼钢生产中，将本发明 的富集污泥球随活性石灰、高镁石灰、造渣剂一起分两批次加入转炉，并恰 当控制其加入时机和加入量，有效地解决了半钢冶炼时存在的来渣速度慢、 化渣困难、终渣TFe含量较高的问题。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人 员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明 的示例性实施例进行各种修改和改变。
