一种无氟CaO-SiO2系精炼渣在炼钢工艺中的造渣方法与流程

一种无氟cao-sio2系精炼渣在炼钢工艺中的造渣方法
技术领域
1.本发明涉及炼钢工艺技术领域，尤其是一种应用于硅脱氧钢生产的无氟cao-sio2系精炼渣在炼钢工艺中的造渣方法。


背景技术：

2.在硅脱氧钢生产过程中，精炼渣通常采用cao-sio2渣系，为了获得流动性良好的高碱度炉渣，提高炉渣脱硫能力，通常需要加入一定量的助熔剂。
3.当前，国内外多数钢厂均采用萤石等含氟物质作为助熔剂，在炼钢温度下萤石中的氟化钙会发生分解，造成环境污染并且危害人体健康。同时，随着萤石资源日益枯竭，萤石品位难以保证，导致助熔效果难以保证。
4.现有技术中，无氟化渣剂的主原料包括连铸铸余渣尾渣15％～30％、钒铁冶炼刚玉渣50％～65％、工业碳酸钠5％～15％、金属铝粒3％～8％，其造渣方法主要包括干混拌料、湿混拌料、冷压成型、初次筛分、自然干燥、烘烤干燥及最终筛选，所造之渣可作为炼钢工艺中天然萤石的替代品，其熔点低、融化速度快、辅助化渣效果好，可有效解决萤石侵蚀耐材、污染环境的问题。但是，该造渣方法存在有以下不足：其一是作为主原料的钒铁冶炼刚玉渣具有地域或资源限制；其二所制备的化渣剂并不适用于cao-sio2渣系。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种可实现快速化渣和高效脱硫的无氟cao-sio2系精炼渣在炼钢工艺中的造渣方法，以替代常规含氟化物的cao-sio2渣系，有效地解决含氟化物渣系污染环境、危害人体健康、矿石资源不稳定的问题。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无氟cao-sio2系精炼渣在炼钢工艺中的造渣方法，具有以下步骤：
7.(1)、准备石灰和工业碳酸钠作为精炼造渣的原料；
8.(2)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为100～250kg，控制炉渣成分为cao：36％～44％，sio2：37％～44％，炉渣碱度控制在0.8～1.2；
9.(3)、转炉出钢结束之后加入200～700kg工业碳酸钠，碳酸钠加入过程中同时补加0kg～400kg石灰，控制炉渣成分为cao：27％～51％，sio2：25％～32％，na2o：8％～31％，炉渣碱度控制在1.1～1.6。
10.具体说，步骤(1)中石灰的组分百分比为：cao：85％～97％，p≤0.03％，s≤0.15％，其余为杂质；工业碳酸钠的组分百分比为na2co3≥98％，水分≤0.5％，其余为杂质。
11.优选地，步骤(3)中加入的工业碳酸钠每袋重8～15kg。
12.本发明的有益效果是：本发明采用的造渣原料工业碱属于化工产品，其成分、价格均相对稳定，使用过程中不会对环境造成污染，对人体健康无害；而传统的含氟化物渣系通常采用的造渣材料萤石属于矿石，随着萤石资源日益枯竭，萤石品位难以保证，导致萤石助
熔化渣及脱硫能力无法保证。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
14.图1为利用factsage软件相图模块计算的na2o-sio
2-cao-mgo(5％)相图。
15.图2为不同炉渣成分下液相组成中cao的活度示意图。
具体实施方式
16.实施例1
17.(1)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为200kg。
18.(2)、转炉出钢结束之后加入250kg工业碳酸钠，每袋碳酸钠重10kg，同时加入200kg石灰。
19.按照上述造渣工艺，转炉出钢结束之后，碳酸钠加入之前取渣样，检测其炉渣成分为：cao：39.75％，sio2：45.16％，mgo：4.59％，al2o3：5.02％，feo：2.19％，mno：2.40％，tio2：0.85％，p2o5：0.02％，s：0.02％，炉渣碱度为0.88。
20.精炼到站不加渣料，通电化渣之后取渣样，检测其炉渣成分为cao：44.96％，sio2：29.38％，na2o：9.83％，mgo：7.55％，al2o3：4.27％，feo：1.59％，mno：1.20％，tio2：0.56％，p2o5：0.02％，s：0.64％，炉渣碱度为1.53。
21.转炉终点钢水硫含量为0.023％，精炼终点钢水硫含量0.014％，脱硫率39.13％。
22.实施例2
23.(1)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为250kg。
24.(2)、转炉出钢结束之后加入250kg工业碳酸钠，每袋碳酸钠重10kg，同时加入100kg石灰。
25.按照上述造渣工艺，转炉出钢结束之后，碳酸钠加入之前取渣样，检测其炉渣成分为：cao：46.48％，sio2：39.38％，mgo：3.42％，al2o3：3.95％，feo：3.02％，mno：2.73％，tio2：0.96％，p2o5：0.03％，s：0.02％，炉渣碱度为1.18。
26.精炼到站不加渣料，通电化渣之后取渣样，检测其炉渣成分为cao：43.47％，sio2：30.18％，na2o：11.03％，mgo：7.24％，al2o3：4.12％，feo：1.75％，mno：1.28％，tio2：0.51％，p2o5：0.02％，s：0.40％，炉渣碱度为1.44。
27.转炉终点钢水硫含量为0.016％，精炼终点钢水硫含量0.011％，脱硫率31.25％。
28.实施例3
29.(1)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为150kg。
30.(2)、转炉出钢结束之后以小袋加入500kg工业碳酸钠，每袋碳酸钠重10kg，同时加入100kg石灰。
31.按照上述造渣工艺，转炉出钢之后，碳酸钠加入之前取渣样，检测其炉渣成分为：cao：38.38％，sio2：46.80％，mgo：4.81％，al2o3：4.45％，feo：2.16％，mno：2.47％，tio2：0.89％，p2o5：0.02％，s：0.02％，炉渣碱度为0.82。
32.精炼到站不加渣料，通电化渣之后取渣样，检测其炉渣成分为cao：38.19％，sio2：28.94％，na2o：17.17％，mgo：7.91％，al2o3：3.33％，feo：1.59％，mno：1.19％，tio2：
0.80％，p2o5：0.02％，s：0.86％，炉渣碱度为1.32。
33.转炉终点钢水硫含量为0.027％，精炼终点硫含量0.015％，脱硫率44.44％。
34.对比例1
35.(1)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为200kg。
36.(2)、转炉出钢结束之后、精炼到站之前不再加任何渣料。
37.(3)、精炼到站加入工业碳酸钠250kg，每袋重10kg，同时加入200kg石灰。
38.按照上述造渣工艺，转炉出钢之后，碳酸钠加入之前取渣样，检测其炉渣成分为：cao：43.63％，sio2：41.54％，mgo：5.68％，al2o3：3.78％，feo：1.27％，mno：2.71％，tio2：1.34％，p2o5：0.03％，s：0.02％，炉渣碱度为1.05。
39.碳酸钠加入之后，通电化渣取渣样，检测其炉渣成分为cao：45.73％，sio2：32.98％，na2o：5.47％，mgo：8.08％，al2o3：3.41％，feo：1.16％，mno：1.88％，tio2：1.11％，p2o5：0.02％，s：0.16％，炉渣碱度为1.39。
40.转炉终点钢水硫含量为0.018％，精炼终点钢水硫含量0.015％，脱硫率16.67％。
41.对比例2
42.(1)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为400kg。
43.(2)、转炉出钢结束加入工业碳酸钠250kg，每袋重10kg。
44.按照上述造渣工艺，转炉出钢结束之后，碳酸钠加入之前取渣样，检测其炉渣成分为：cao：51.95％，sio2：34.72％，mgo：5.01％，al2o3：4.57％，feo：1.76％，mno：2.11％，tio2：0.73％，s：0.03％，p2o5：0.02％，炉渣碱度为1.47。
45.精炼到站不加渣料，通电化渣之后取渣样，检测其炉渣成分为cao：45.25％，sio2：34.54％，na2o：4.83％，mgo：6.88％，al2o3：4.69％，feo：1.37％，mno：1.58％，tio2：0.53％，p2o5：0.02％，s：0.32％，炉渣碱度为1.31。
46.转炉终点钢水硫含量为0.025％，精炼终点钢水硫含量0.021％，脱硫率16.00％。
47.对比例3
48.(1)、转炉出钢过程中加入合金、脱氧剂、增碳剂以及石灰，石灰加入量为200kg。
49.(2)、转炉出钢结束之后加入250kg工业碳酸钠(每袋50kg)，同时加入200kg石灰。
50.按照上述造渣工艺，转炉出钢结束之后，碳酸钠加入之前取渣样，检测其炉渣成分为：cao：42.20％，sio2：41.37％，mgo：5.74％，al2o3：5.09％，feo：2.39％，mno：2.30％，tio2：0.87％，p2o5：0.02％，s：0.02％，炉渣碱度为1.02。
51.精炼到站不加渣料，通电化渣之后取渣样，检测其炉渣成分为cao：46.58％，sio2：32.80％，na2o：4.60％，mgo：6.57％，al2o3：5.15％，feo：1.59％，mno：1.69％，tio2：0.76％，p2o5：0.02％，s：0.24％，炉渣碱度为1.42。
52.转炉终点钢水硫含量为0.016％，精炼第一样钢水硫含量0.013％，脱硫率18.75％。
53.图1所示为利用factsage软件相图模块计算的na2o-sio
2-cao-mgo(5％)相图，计算采用ftoxid数据库，固定mgo含量(mgo/(na2o sio2 cao mgo))为5％，计算温度设定为1600℃，压强为1atm。
54.图2进一步计算了不同炉渣成分下液相组成中cao的活度。不同炉渣成分在na2o-sio
2-cao-mgo(5％)相图中的位置见图2中1～7号半实心点，对应cao活度见表1所示。
55.表1对应图2中不同位置液相中的cao活度
[0056][0057]
结合图1、2及表1可知，1、2号位置对应炉渣成分处于liq区(即液相区)，靠近ca2sio4饱和析出线，其cao活度分别为5.21
×
10-3
、9.84
×
10-3
；3号位置对应炉渣成分处于liq ca2sio4区，其液相中的cao活度为8.36
×
10-3
；4、5号位置对应炉渣成分处于liq mgo区，靠近cao饱和析出线，其液相中的cao活度分别为1.50
×
10-1
、1.51
×
10-1
；6、7号对应炉渣成分处于liq区，靠近cao饱和析出线，其cao活度分别为1.51
×
10-1
、1.52
×
10-1
。
[0058]
综上，1、2号位置所对应炉渣成分，其cao活度小，脱硫能力差；3号位置所对应炉渣成分，其液相中的cao活度小，且ca2sio4相粘度大，炉渣流动性差，炉渣脱硫能力差；4～7号位置所对应炉渣成分，其cao活度大，炉渣流动性好，脱硫能力强，是良好的精炼造渣位置。
[0059]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。