半钢炼钢用造渣剂及半钢炼钢的造渣方法

摘要

本发明提供了一种半钢炼钢用造渣剂及半钢炼钢的造渣方法。所述造渣剂包括60％～75％的SiO2、10％～15％的CaO、1％～3％的MgO、7％～15％的FeO、1％～3％的Fe2O3以及少量不可避免的杂质。所述造渣方法包括：采用半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，并恰当控制造渣材料的加入时机和加入量。采用本发明的半钢炼钢用造渣剂及半钢炼钢的造渣方法来冶炼半钢能够克服半钢冶炼时存在的成渣速度慢、脱磷率低的问题，并能够有效地缩短初期渣形成时间和纯吹氧时间，而且提高转炉终点钢水脱磷率。

权利要求

1.一种半钢炼钢用造渣剂，其特征在于所述造渣剂按重量百分比计为68%~75%的SiO2、10%~15%的CaO、1%~3%的MgO、7%~15%的FeO、1%~3%的Fe2O3以及少量不可避免的杂质，其中，所述造渣剂按重量百分比计的粒度组成为：粒度为15mm~35mm的占95%以上，粒度小于5mm的少于5%。

2.一种半钢炼钢的造渣方法，其特征在于所述造渣方法包括：在转炉冶炼半钢时采用如权利要求1所述的半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，在吹炼开始后将所述造渣剂全部加入转炉，而将活性石灰和高镁石灰分两批加入转炉，其中，第一批加入的活性石灰和高镁石灰与所述造渣剂同时加入转炉。

3.如权利要求2所述的造渣方法，其特征在于所述第一批加入的活性石灰的加入量占活性石灰总加入量的70%~80%，所述第一批加入高镁石灰的加入量占高镁石灰总加入量的

65%~75%，并将炉渣碱度控制在2~2.5之间，并且当半钢冶炼的吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的65%~75%时，加入第二批活性石灰和高镁石灰。

4.一种半钢炼钢的造渣方法，其特征在于所述造渣方法包括：在转炉冶炼半钢时采用如权利要求1所述的半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，在吹炼开始后将由所述造渣剂、活性石灰和高镁石灰组成的造渣原料分两批加入转炉。

5.如权利要求2或4所述的造渣方法，其特征在于所述活性石灰的加入总量为

25~50Kg/吨钢，且所述活性石灰按重量百分比计含有超过85%的CaO；所述高镁石灰的加入总量为15~25Kg/吨钢，且所述高镁石灰按重量百分比计含有45%~55%的CaO和30%~50%的MgO。

6.如权利要求4所述的造渣方法，其特征在于在所述造渣方法中，第一批加入的所述造渣剂的加入量占所述造渣剂总加入量的60~70%，第一批加入的活性石灰的加入量占活性石灰总加入量的65%~75%，第一批加入的高镁石灰的加入量占高镁石灰总加入量的

50%~60%，并且当半钢冶炼的吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的60%~70%时，加入第二批造渣原料。

7.如权利要求2或4所述的造渣方法，其特征在于所述造渣方法还包括在入炉半钢温度大于1350℃且碳含量大于3.60%时，在加入第一批造渣原料后吹炼2min的时间内向转炉内加入4~8Kg/吨钢炼钢用污泥球，所述炼钢用污泥球按重量百分比计含有25wt%~40wt%铁氧化物。

8.如权利要求2或4所述的造渣方法，其特征在于所述造渣方法还包括在转炉出钢前，向转炉中加入调渣剂以调节炉渣粘度的调渣操作，从而减少出钢时的下渣量和保证溅渣护炉操作对炉渣粘度的要求。

说明书

半钢炼钢用造渣剂及半钢炼钢的造渣方法

技术领域

[0001] 本发明涉及炼钢技术领域，更具体地讲，涉及一种半钢炼钢用造渣剂及半钢炼钢的造渣方法。

背景技术

[0002] 当使用钒钛磁铁矿资源进行冶炼来生产钢材时，转炉炼钢的主原料是经过专用转炉提钒后的半钢。通常，将含钒铁水经脱硫提钒后得到的钢水称为半钢。在含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中，碳质量百分含量为3.4％～4.0％，硅、锰等发热成渣元素含量均为痕迹，硫元素质量百分含量控制在0.015％以内，磷元素质量百分含量为0.060％～0.080％。因此，半钢炼钢具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一且热量不足等特点，导致半钢炼钢条件下形成初期渣所需时间长，脱磷率低。热量不足的问题可以通过加入提温剂的方法得以解决，但是成渣速度慢、脱磷率低及冶炼时间偏长的问题，一直是半钢炼钢所存在的突出问题。

[0003] 在现有的技术中，尽管公开了多种转炉炼钢用造渣剂及其制造方法，但是基本上都未能解决上述技术问题。

[0004] 于2000年1月19日公开的第1241637号中国专利申请公开了一种复合造渣剂，该复合造渣剂主要含有(重量百分比)炼钢污泥10％～70％，轻烧镁粉30％～90％。此外，其还可含有硅微粉1％～8％，轻质碳酸钙6％～8％及其它含量大于0％且小于或等于5％的物质。该造渣剂具有熔化快，利用率高，保护炉衬及回收利用炼钢污泥的优点。但是该专利没有说明其具体造渣方法及应用效果；而且从该复合造渣剂的成分可以看出，其主要成分为炼钢污泥球，由于炼钢污泥球具有很强的冷却效果，加之半钢炼钢本来就存在热源不足的问题，所以加入过多的污泥球进行造渣势必会加剧半钢炼钢热源不足的问题，因此，该造渣剂不适合用于半钢冶炼。

[0005] 于2000年12月27日公开的第1278012号中国专利申请公开了一种用炼钢转炉污泥生产炼钢造渣剂的方法。采用该方法生产出来的炼钢复合渣具有回收利用转炉炼钢污泥、白云石粉等工业废料，降低炼钢成本等特点。但是，该申请主要是阐述了炼钢造渣剂的生产方法，并不涉及使用方法及使用效果，而且考虑到全部采用污泥球造渣半钢温度损失太大，因此，该申请的方法制得的炼钢造渣剂不适合用于半钢冶炼。

[0006] 于2009年10月5日在期刊《炼钢》上发表的名称为“利用钢渣制备造渣剂的成型实验研究”的文献，公开了一种采用冷压团成型工艺进行钢渣制备造渣剂的成型方法，并考察了粘结剂用量，配水量和成型压力对压团力学性能的影响。该造渣剂同时具有熔点低、化渣快、脱除钢中有害物质能力强的特点。但是该文献中所生产的造渣剂主要成分为CaO，并且重在研究造渣剂的各项性能，没有对造渣剂的使用效果进行工业验证。

[0007] 于2000年11月30日在期刊《钢铁钒钛》上发表的名称为“攀钢炼钢复合造渣剂的研制及应用”的文献，公开了一种根据半钢炼钢的特点设计出的造渣剂，并通过对比试验验证了复合造渣剂主要成分为(重量百分比)SiO2(47.30％)、Al2O3(7.58％)、CaO(11.66％)、MnO(7.67％)时初期渣形成时间为4.97min，较对比试验炉次能缩短初期渣形成时间0.73min，同时使用该造渣剂具有较好的脱磷脱硫能力。但是，从该文献中复合造渣剂的试验效果来看，初期渣形成时间偏长，渣中自由氧化钙含量仍然偏高，说明初期渣没有很好的熔化，仍有提升冶金效果的空间。

发明内容

[0008] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中的一个或多个问题。本发明提供了一种半钢炼钢用造渣剂及半钢炼钢的造渣方法，使用本发明能够缩短初期渣形成时间和纯吹氧时间，并能够有效地解决半钢冶炼时成渣慢、脱磷率低的问题，而且提高了半钢冶炼的脱磷效率。

[0009] 本发明的一方面提供了一种半钢炼钢用造渣剂。所述造渣剂按重量百分比计包括60％～75％的SiO2、10％～15％的CaO、1％～3％的MgO、7％～15％的FeO、1％～3％的Fe2O3以及少量不可避免的杂质。所述造渣剂按重量百分比计的粒度组成可以为：粒度为15mm～35mm的占95％以上，粒度小于5mm的少于5％。

[0010] 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：在转炉冶炼半钢时采用如上所述的半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，在吹炼开始后将所述造渣剂一次性加入全部加入转炉，而将活性石灰和高镁石灰分两批加入转炉，其中，第一批加入的活性石灰和高镁石灰与所述造渣剂同时加入转炉。

[0011] 本发明的又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：在转炉冶炼半钢时采用如上所述的半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，在吹炼开始后将由所述造渣剂、活性石灰和高镁石灰组成的造渣原料分两批加入转炉。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于能够克服在用含钒铁水脱硫提钒后的半钢进行冶炼时存在的成渣速度慢、脱磷率低的问题，并能够有效地缩短初期渣形成时间和纯吹氧时间，而且提高转炉终点钢水脱磷率。

具体实施方式

[0013] 在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明的半钢炼钢用造渣剂和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、炼钢用污泥球以及钢或钢水中的硫元素和磷元素等)的百分数均为重量百分数，所有气态物质(例如，氧气)的百分数均为体积百分数。

[0014] 根据本发明第一方面的半钢炼钢用造渣剂按重量百分比计包括60％～75％的SiO2、10％～15％的CaO、1％～3％的MgO、7％～15％的FeO、1％～3％的Fe2O3以及少量不可避免的杂质。所述造渣剂按重量百分比计的粒度组成可以为：粒度为15mm～35mm的占95％以上，粒度小于5mm的少于5％。本发明的造渣剂含有较高的SiO2，半钢由于硅含量为痕迹，硅氧化期并不能形成大量的SiO2促进化渣，而造渣剂中较高的SiO2在冶炼初期可与CaO形成熔点较低的硅酸盐，加速石灰的溶解，促进化渣。同时造渣剂中含有15％左右的铁的氧化物也可加速石灰的溶解，两个主要成分共同促进了炉渣的熔化，缩短了初期渣形成时间。如果造渣剂中SiO2含量过高，则会使初期炉渣碱度过低，或消耗更多的石灰以达到适合的碱度；如造渣剂中SiO2含量过低，则没有明显的促进化渣的作用。如果铁的氧化物(例如，炼钢污泥球)含量过高，则会使得半钢温降过大，如果铁的氧化物含量过低，则不利于化渣。将造渣剂的粒度保持在15mm～35mm之间主要是为了当将其加入转炉后，能够使其较快的熔化，如果粒度过细或呈粉状，加入过程粉尘过大，同时将其加入转炉后可能会形成一层石灰粉铺在钢液面上或形成石灰跎，影响石灰的熔化从而延长化渣时间；如果造渣剂的粒度大于35mm，则其熔化速度降低。

[0015] 根据本发明第二方面的半钢炼钢的造渣方法包括：在转炉冶炼半钢时采用如上所述的半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，在吹炼开始后将所述造渣剂一次性全部加入转炉，而将活性石灰和高镁石灰分两批加入转炉，其中，第一批加入的活性石灰和高镁石灰与所述造渣剂同时加入转炉。所述根据本发明另一方面的半钢炼钢的造渣方法优选地主要适用于生产对钢水中磷、硫含量要求不高(例如，低于0.025％)的钢种。

[0016] 根据本发明第三方面的半钢炼钢的造渣方法包括：在转炉冶炼半钢时采用如上所述的半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰来进行造渣，在吹炼开始后将由所述造渣剂、活性石灰和高镁石灰组成的造渣原料分两批加入转炉。所述根据本发明第三方面的半钢炼钢的造渣方法优选地主要适用于采用大渣量冶炼低磷、低硫钢种的工艺，例如，所述造渣方法可用于生产对钢水中磷和硫的含量要求比较低(例如，低于0.01％)的钢种。

[0017] 在根据本发明第二方面或第三方面的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，所述造渣剂的加入总量可以符合下述公式：

[0018] W1＝(W2×η1+W3×η4)/[R(η2-η3)]

[0019] 其中，W1为每吨半钢加入的造渣剂重量，单位为Kg/吨半钢；

[0020] W2为每吨半钢加入的活性石灰的重量，单位为Kg/吨半钢；

[0021] W3为每吨半钢加入的高镁石灰的重量，单位为Kg/吨半钢；

[0022] R为转炉吹炼终点炉渣要求达到的碱度，R取3.5～4.5；

[0023] η1为加入的活性石灰中CaO的质量百分数，单位为％；

[0024] η2为加入的造渣剂中SiO2的质量百分数，单位为％；

[0025] η3为加入的造渣剂中CaO的质量百分数，单位为％；

[0026] η4为加入的高镁石灰中CaO的质量百分数，单位为％。

[0027] 在本发明中，将碱度设置在3.5～4.5的范围内，主要是为了在炉渣具有较好的脱磷、脱硫效率的同时保证炉渣具有一定的粘度，以满足溅渣护炉的需要，如果碱度过高则会导致炉渣粘度大，溅渣时炉渣不能很好的溅到炉衬上以保护炉衬，如果碱度过低则炉渣脱硫、脱磷效率差且炉渣没有一定的粘度，溅在炉衬上的炉渣不能很好的粘在炉衬上，同样起不到溅渣护炉的作用。

[0028] 在根据本发明第二方面或第三方面的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，所述活性石灰的加入总量可以为25～50Kg/吨钢，且所述活性石灰按重量百分比计可以含有超过85％的CaO；所述高镁石灰的加入总量可以为15～25Kg/吨钢，且所述高镁石灰按重量百分比计可以含有45％～55％的CaO和30％～50％的MgO。

[0029] 在根据本发明第二方面的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，所述第一批加入的活性石灰的加入量可以占活性石灰总加入量的70％～80％，所述第一批加入高镁石灰的加入量可以占高镁石灰总加入量的65％～75％，并可以将炉渣碱度控制在2～2.5之间，并且当半钢冶炼的吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的65％～75％时，可以加入第二批活性石灰和高镁石灰。这里，将炉渣碱度控制在2～2.5之间，主要是因为在该碱度区域时具有最好的脱磷效率，当炉渣碱度大于2.5或小于2时，脱磷效率均降低。这里，之所以在半钢冶炼的吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的65％～
75％时加入第二批活性石灰和高镁石灰，是因为此时前期炉渣早已化透，且已经达到最佳脱磷效果，此时加入第二批渣料可进一步促进脱磷并抑制回磷。

[0030] 在根据本发明第三方面的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，第一批加入的所述造渣剂的加入量可以占所述造渣剂总加入量的60～70％，第一批加入的活性石灰的加入量可以占活性石灰总加入量的65％～75％，第一批加入的高镁石灰的加入量可以占高镁石灰总加入量的50％～60％，并且当半钢冶炼的吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的60％～70％时，可以加入第二批造渣原料。

[0031] 在根据本发明第二方面或第三方面的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，所述造渣方法还包括在入炉半钢温度大于1350℃且碳含量大于3.60％时，在加入第一批造渣原料后吹炼2min的时间内向转炉内加入4～8Kg/吨钢炼钢用污泥球，所述炼钢用污泥球按重量百分比计含有25wt％～40wt％铁氧化物。这里，所述炼钢用污泥球为转炉炼钢常用的冷却剂，所不同的是本发明中使用的炼钢用污泥球中含有很高含量的铁氧化物。优选地，本发明中使用的炼钢用污泥球按重量百分比计含有11％～20％的CaO、5％～10％的SiO2、5％～10％的MgO、25％～40％的铁氧化物，其余为水分和不可避免的杂质。在本发明的造渣方法中，加入炼钢用污泥球能够起到降低熔池温度，减缓炉内碳氧反应速率，使熔池升温速率不至于过快，并使熔池在低温区(1400℃～1500℃)保持较长的停留时间的作用，从而能够进一步改善前期低温脱磷的效果。

[0032] 在根据本发明第二方面或第三方面的半钢炼钢的造渣方法的一个示例性实施例中，所述造渣方法还包括在转炉出钢前，向转炉中加入调渣剂以调节炉渣粘度的调渣操作，从而减少出钢时的下渣量和保证溅渣护炉操作对炉渣粘度的要求。

[0033] 以下，将结合实施例和对比例来进一步描述本发明半钢炼钢用造渣剂和半钢炼钢的造渣方法。

[0034] 实施例1：

[0035] 采用提钒后的半钢冶炼45#优质碳素结构钢，钢水要求磷、硫含量均低于0.025％。将135t半钢兑入120t转炉进行冶炼并采用根据第二方面的半钢炼钢的造渣方法进行冶炼。

[0036] 入炉半钢成分为：3.5wt％的C，0.042wt％的Mn，0.088wt％的P，0.015wt％的V，0.009wt％的S，Si为痕迹，其余量为Fe。半钢温度为1335℃。采用5孔氧枪进行吹炼，供
3
氧强度为3.1～4.0Nm/t·min。在开吹的同时加入全部半钢炼钢用造渣剂和第一批的活性石灰和高镁石灰，其中，活性石灰(含有88wt％的CaO)的加入量为20Kg/t半钢，高镁石灰(含有45wt％的CaO和30wt％的MgO)的加入量为10kg/t半钢。半钢炼钢用造渣剂的加入量为8.26kg/t半钢，其成分为：60wt％的SiO2、15wt％的CaO、3wt％的MgO、15wt％的FeO、3wt％的Fe2O3和余量不可避免的杂质。

[0037] 在吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的65％时，加入第二批造渣材料，其中，活性石灰(含有88wt％的CaO)的加入量为8Kg/t半钢，高镁石灰(含有45wt％的CaO和30wt％的MgO)的加入量为5kg/t半钢。然后，调渣出钢，出钢时钢水中磷含量为0.07％。

[0038] 测得初期渣形成时间为3.01min，终点炉渣中自由氧化钙的含量为7.13wt％，可见炉渣熔化效果良好。并且纯吹氧时间为11.62min，冶炼过程脱磷率为92.05％。

[0039] 实施例2：

[0040] 采用提钒后的半钢冶炼P72LX钢，钢水要求磷、硫含量均低于0.01％。将138t半钢兑入120t转炉进行冶炼并采用根据第三方面的半钢炼钢的造渣方法进行冶炼。

[0041] 入炉半钢成分为：3.46wt％的C，0.038wt％的Mn，0.076wt％的P，0.012wt％的V，0.003wt％的S，Si为痕迹，其余量为Fe。半钢温度为1328℃。采用5孔氧枪进行吹炼，供
3
氧强度为3.1～4.0Nm/t·min。将由半钢炼钢用造渣剂、活性石灰和高镁石灰组成的造渣材料分两批加入转炉。在开吹的同时加入第一批造渣材料，其中，活性石灰(含有86wt％的CaO)的加入量为35Kg/t半钢，高镁石灰(含有55wt％的CaO和50wt％的MgO)的加入量为10kg/t半钢，半钢炼钢用造渣剂的加入量为9.76kg/t半钢，并且半钢炼钢用造渣剂成分为：
75wt％的SiO2、10wt％的CaO、1wt％的MgO、7wt％的FeO和1wt％的Fe2O3和余量不可避免的杂质。

[0042] 在吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的60％时，加入第二批造渣材料，其中，活性石灰(含有86wt％的CaO)的加入量为15Kg/t半钢，高镁石灰(含有55wt％的CaO和50wt％的MgO)的加入量为10kg/t半钢，半钢炼钢用造渣剂(其成分与本实施例中第一批中的半钢炼钢用造渣剂相同)的加入量为4.62kg/t半钢。到冶炼终点时，采用调渣剂调整炉渣粘度，并倒掉部分炉渣，终点钢水中磷含量为0.005％，硫含量为0.005％。

[0043] 测得初期渣形成时间为2.38min，终点炉渣中自由氧化钙含量为6.85wt％，纯吹氧时间为11.48min，转炉冶炼过程脱磷率为93.42％。

[0044] 实施例3：

[0045] 采用提钒后的半钢冶炼50优质碳素结构钢，钢水要求磷、硫含量均低于0.025％。将140t半钢兑入120t转炉进行冶炼并采用根据第二方面的半钢炼钢的造渣方法进行冶炼。

[0046] 入炉半钢成分为：3.63wt％的C，0.048wt％的Mn，0.068wt％的P，0.018wt％的V，0.0010wt％的S，Si为痕迹，其余量为Fe。半钢温度为1360℃。采用5孔氧枪进行吹炼，供
3
氧强度为3.1～4.0Nm/t·min。在开吹的同时加入全部半钢炼钢用造渣剂和第一批的活性石灰和高镁石灰，其中，活性石灰(含有87wt％的CaO)的加入量为20Kg/t半钢，高镁石灰(含有50wt％的CaO和40wt％的MgO)的加入量为15kg/t半钢。半钢炼钢用造渣剂的加入量为9.06kg/t半钢，其成分为：68wt％的SiO2、13wt％的CaO、2wt％的MgO、11wt％的FeO、2wt％的Fe2O3和余量不可避免的杂质。

[0047] 在吹炼1min后加入炼钢用污泥球6Kg/t半钢。该炼钢用污泥球的含有15％的CaO、8％的SiO2、7％的MgO、33％的铁氧化物以及余量水分和不可避免的杂质。在吹氧量达到整个半钢冶炼过程中吹入氧气总量的75％时，加入第二批造渣材料，其中，活性石灰(含有
87wt％的CaO)的加入量为10Kg/t半钢，高镁石灰(含有50wt％的CaO和40wt％的MgO)的加入量为5kg/t半钢。然后，调渣出钢，出钢时钢水中磷含量为0.05％。

[0048] 测得初期渣形成时间为2.87min，终点炉渣中中自由氧化钙的含量为7.05wt％，可见炉渣熔化效果很好。并且纯吹氧时间为11.79min，冶炼过程脱磷率为92.65％。