一种转炉终渣快速还原剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及冶金炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉终渣快速还原剂及其制备方法和应用。

背景技术

转炉冶炼过程中，终渣TFe含量是反应冶炼控制水平高低的一项重要技术经济指标。尤其对于低碳钢种或超低碳钢种，受脱碳及脱磷的影响，转炉终渣TFe含量控制普遍偏高，一般为18～23％。转炉终渣TFe含量高，会带来一系列的负面影响：1)会造成铁损增加，钢铁料消耗升高；2)出钢过程中少量炉渣随钢水带入钢包中，会造成脱氧剂用量升高，产生夹杂物增多，钢水纯净度降低；3)炉渣氧化性强，溅渣护炉效果不好。

虽然各钢铁厂都试图通过管理手段或技术手段，对转炉冶炼过程进行调整和干预，以降低转炉终渣TFe含量，但都收效甚微。主要原因为终渣TFe含量的控制受诸多因素影响，控制过低会影响化渣效果，造成炉渣返干脱磷困难；控制过高会造成喷溅，金属损失大，钢铁料消耗升高。目前现有的转炉终渣还原技术，以对终渣进行改质达到改善溅渣护炉效果为主要目的，改质剂与转炉终渣的反应速度、渣铁分离的难易程度、铁损等问题并不是其考虑的重点。

因此，提供一种能实现快速还原反应及快速的渣铁分离，降低终渣TFe含量，减少铁损的转炉终渣快速还原剂，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉终渣快速还原剂及其制备方法和应用，本发明提供的转炉终渣快速还原剂加入到钢水中，还原速度快，同时能够使转炉终渣全铁率降低，减少了铁损，并且出钢过程炉渣泡沫化成度明显降低，达到预期效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种转炉终渣快速还原剂，按质量百分比计，包括以下化学成分：CaO：35～45％，MgO：6～10％，Si：25～35％，Al：5～10％，SiO

制备所述转炉终渣快速还原剂的原料包括精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水。

优选地，按质量百分比计，所述转炉终渣快速还原剂包括以下化学成分：CaO：38～42％，MgO：7～9％，Si：28～32％，Al：6～9％，SiO

优选地，所述转炉终渣快速还原剂的粒径为6～16mm。

优选地，按质量百分比计，所述精炼渣包括以下化学成分：CaO：50～65％、SiO

优选地，所述粘结剂包括硅酸钠。

优选地，按质量百分比计，所述铝硅合金包括以下化学成分：45～55％的Si、10～20％的铝和余量的杂质。

优选地，所述精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水的质量比为(40～50)：(3～5)：(40～50)：(3～5)：(3～5)。

本发明提供了上述技术方案所述转炉终渣快速还原剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水混合，得到混合物；

(2)将所述步骤(1)得到的混合物依次进行压球和干燥，得到转炉终渣快速还原剂。

本发明提供了上述技术方案所述转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢中的应用。

优选地，所述转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢中的用量为4～6kg/t。

本发明提供了一种转炉终渣快速还原剂，按质量百分比计，包括以下化学成分：CaO：35～45％，MgO：6～10％，Si：25～35％，Al：5～10％，SiO

具体实施方式

本发明提供了一种转炉终渣快速还原剂，按质量百分比计，包括以下化学成分：CaO：35～45％，MgO：6～10％，Si：25～35％，Al：5～10％，SiO

按质量百分比计，本发明提供的转炉终渣快速还原剂包括CaO：35～45％，优选为38～42％，更优选为39～41％，进一步优选为40％。本发明通过控制还原剂中氧化钙的含量，可与MgO配合可显著提高炉渣粘度和熔点，在出钢结束后进行溅渣护炉时，不必再对炉渣进行改质，也可显著的提高溅渣护炉效果。

按质量百分比计，本发明提供的转炉终渣快速还原剂包括MgO：6～10％，优选为6～9，更优选为7～8％。本发明通过控制还原剂中氧化镁的含量，可与CaO配合可显著提高炉渣粘度和熔点，在出钢结束后进行溅渣护炉时，不必再对炉渣进行改质，也可显著的提高溅渣护炉效果。

按质量百分比计，本发明提供的转炉终渣快速还原剂包括Si：25～35％，优选为28～32％，更优选为29～31％，进一步优选为30％。本发明通过加入Si元素可与炉渣中FeO反应，还原渣液中的FeO变成金属Fe，进入钢水，提高金属收得率，降低转炉钢铁料消耗，降低炼钢成本，同时反应为放热反应，避免还原剂的加入对钢水带来额外的温降。

按质量百分比计，本发明提供的转炉终渣快速还原剂包括Al：5～10％，优选为6～9％，更优选为7～8％。本发明通过加入Al元素可与炉渣中FeO反应，还原渣液中的FeO变成金属Fe，进入钢水，提高金属收得率，降低转炉钢铁料消耗，降低炼钢成本，同时反应为放热反应，避免还原剂的加入对钢水带来额外的温降。

按质量百分比计，本发明提供的转炉终渣快速还原剂包括SiO

按质量百分比计，本发明提供的转炉终渣快速还原剂包括C：3～5％，优选为4％。

在本发明中，所述转炉终渣快速还原剂的粒径优选为6～16mm，更优选为6～8mm。本发明通过控制转炉终渣快速还原剂的粒径，有利于其更好的加入到钢水中，从而起到很好的还原作用。

在本发明中，制备所述转炉终渣快速还原剂的原料包括精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水。

在本发明中，按质量百分比计，所述精炼渣优选包括以下化学成分：CaO：50～65％、SiO

本发明对所述精炼渣的具体来源没有特殊的限定，能够使其成分符合要求即可。在本发明中，所述精炼渣优选为从工业废渣中提取得到。本发明通过从工业废渣中提取精炼渣，实现了废弃物的再利用。

在本发明中，所述粘结剂优选包括硅酸钠。本发明对所述粘结剂的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本发明通过加入粘结剂，可以使各组分粘结在一起，便于后续压球使混合料成型。

在本发明中，按质量百分比计，所述铝硅合金优选包括以下化学成分：45～55％的Si、10～20％的铝和余量的杂质。本发明通过铝硅合金的成分，有利于控制转炉终渣快速还原剂的成分。

本发明对所述铝硅合金的具体来源没有特殊的限定，能够使其成分符合要求即可。在本发明中，所述铝硅合金优选为工业生产中的下脚料。本发明通过采用工业生产中的下脚料制备还原剂，实现了废物的再利用。

本发明对所述石墨的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

在本发明中，所述精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水的质量比优选为(40～50)：(3～5)：(40～50)：(3～5)：(3～5)，更优选为(42～48)：(3～4)：50：(4～5)：(3～5)。本发明通过控制精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水的质量比，可以使转炉终渣快速还原剂的成分符合要求。

本发明提供的转炉终渣快速还原剂中的A1、Si和C可还原渣液中的FeO变成金属Fe，进入钢水，提高金属收得率，降低转炉钢铁料消耗，降低炼钢成本；同时由于炉渣中FeO降低以及还原剂中MgO及CaO的存在可显著提高炉渣粘度和熔点，在出钢结束后进行溅渣护炉时，不必再对炉渣进行改质，也可显著的提高溅渣护炉效果；转炉终渣快速还原剂可防止转炉出钢时炉渣泡沫化，避免炉口溢渣造成的下渣及安全隐患；因炉渣还原剂中起还原作用的金属Si、Al、Ca和Mg与炉渣中FeO反应均为放热反应，加入还原剂不会对钢水带来额外的温降；通过采用转炉终渣快速还原剂对转炉终渣进行还原，从而降低终渣中TFe含量，提高金属收得率，降低钢铁料消耗及生产成本，同时会提高炉渣的粘度和熔点，改善溅渣护炉效果，提高转炉寿命，有效提高钢水收得率，并且不会影响钢水成分和炉温，也不会影响正常的炼钢生产节奏，同时转炉终渣快速还原剂也是良好的转炉泡沫渣抑制剂和终点渣改质剂；通过对转炉终渣快速还原剂的还原能力、钢渣分离性、乳化性能进行优化，使其能快速的与转炉终渣中金属氧化物进行还原反应，且金属能与炉渣迅速分离进入钢液，满足了钢铁厂降本增效以及改善钢水纯净度的需求。

本发明提供了上述技术方案所述转炉终渣快速还原剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水混合，得到混合物；

(2)将所述步骤(1)得到的混合物依次进行压球和干燥，得到转炉终渣快速还原剂。

本发明将精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水混合，得到混合物。

本发明对所述混合的方式没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。

在本发明中，所述精炼渣、粘结剂、硅铝合金和石墨的粒径优选独立地≤3mm。本发明通过控制各组分的粒径，有利于提高还原剂的致密性。

得到混合物后，本发明将所述混合物依次进行压球和干燥，得到转炉终渣快速还原剂。

在本发明中，所述压球优选在压球机中进行。本发明对所述压球的具体操作没有特殊的限定，能够使转炉终渣快速还原剂的粒径符合要求即可。

本发明对所述干燥的具体参数没有特殊的限定，能够使转炉终渣快速还原剂干燥即可。

干燥结束后，本发明优选对所述干燥的产物进行过筛。本发明对所述过筛的具体操作没有特殊的限定，能够使转炉终渣快速还原剂的粒径符合要求即可。本发明通过过筛可以去除粒径不符合要求的转炉终渣快速还原剂。

本发明的制备方法简单，便于工业大规模生产。

本发明提供了上述技术方案所述转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢中的应用。

在本发明中，所述转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢中的用量优选为4～6kg/t，更优选为5kg/t。本发明通过控制转炉终渣快速还原剂的用量，能够进一步提高还原效果。

在本发明中，所述转炉终渣快速还原剂优选在转炉吹炼结束后直接加入转炉内。本发明通过控制转炉终渣快速还原剂的加入时机，既不会影响转炉炼钢的工艺操作，同时在转炉过程中即可完成还原，节省了时间。

在本发明中，所述转炉终渣快速还原剂优选通过高位料仓加入。

在本发明中，所述转炉终渣快速还原剂在转炉中的还原时间优选为3～6min。本发明通过控制还原的时间，既可以使其充分还原，也不会影响转炉出钢的时间。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种转炉终渣快速还原剂，按质量百分比计，由以下化学成分组成：CaO：39.5％，MgO：8.2％，Si：25.2％，Al：5.5％，SiO

制备所述转炉终渣快速还原剂的原料为精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水；按质量百分比计，所述精炼渣的成分为：CaO：50～65％、SiO

所述转炉终渣快速还原剂的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将精炼渣、粘结剂、硅铝合金、石墨和水混合，得到混合物；

(2)将所述步骤(1)得到的混合物压球机中进行压球，然后自然干燥，最后过筛得到转炉终渣快速还原剂。

应用例1

100吨转炉常规冶炼：钢水的初始磷含量为0.122wt.％，钢水的初始硅含量为0.41wt.％，铁水装入量102.4吨，废钢装入量12.3吨，转炉终点磷[P]要求≤0.020％，终点温度T＝1633℃，终点碳[C]＝0.045％，控制转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢(铁水装入量+废钢装入量)中的用量为4kg/t；

转炉终渣快速还原剂的用量的计算公式为：(102.4+12.3)/1.065×4＝430.80kg，转炉终渣快速还原剂的实际用量为432.5kg/炉；

其中，1.065为转炉常规冶炼过程中的钢铁料消耗，钢铁料消耗＝(铁水装入量+废钢装入量)/出钢量，由于不知道加入转炉终渣快速还原剂前出钢量的数值多少，因此1.065是暂估数值，根据之前转炉冶炼过程中的出钢量估算；

由于料仓备料有一定的偏差，所以转炉终渣快速还原剂的实际用量范围＝转炉终渣快速还原剂的计算用量±50kg/炉。

对比应用例1

相对于应用例1未加入转炉终渣快速还原剂。

对应用例1和对比应用例1制备得到的炉渣的成分进行测试，按质量百分含量计，其结果如表1所示：

表1应用例1和对比应用例1制备得到的炉渣的成分

表1中，R为碱度，碱度计算公式为CaO/SiO

应用例2

100吨转炉常规冶炼：钢水的初始磷含量为0.119wt.％，钢水的初始硅含量为0.37wt.％，铁水装入量101.7吨，废钢装入量13.5吨，转炉终点磷[P]要求≤0.020％，终点温度T＝1637℃，终点碳[C]＝0.047％，控制转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢(铁水装入量+废钢装入量)中的用量为5kg/t；

转炉终渣快速还原剂的用量的计算公式为：(101.7+13.5)/1.065×5＝540.85kg/炉，实际加入542.7kg/炉。

对比应用例2

相对于应用例2未加入转炉终渣快速还原剂。

对应用例2和对比应用例2制备得到的炉渣的成分进行测试，按质量百分含量计，其结果如表2所示：

表2应用例2和对比应用例2制备得到的炉渣的成分

表2中，R为碱度，碱度计算公式为CaO/SiO

应用例3

100吨转炉常规冶炼：钢水的初始磷含量为0.123wt.％，钢水的初始硅含量为0.33wt.％，铁水装入量101.6吨，废钢装入量12.9吨，转炉终点磷[P]要求≤0.020％，终点温度T＝1644℃，终点碳[C]＝0.044％，控制转炉终渣快速还原剂在转炉炼钢(铁水装入量+废钢装入量)中的用量为6kg/t；

转炉终渣快速还原剂的用量的计算公式为：(101.6+12.9)/1.065×6＝645.07kg/炉，实际加入641.3kg/炉。

对比应用例3

相对于应用例3未加入转炉终渣快速还原剂。

对应用例3和对比应用例3制备得到的炉渣的成分进行测试，按质量百分含量计，其结果如表3所示：

表3应用例3和对比应用例3制备得到的炉渣的成分

表3中，R为碱度，碱度计算公式为CaO/SiO

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。