一种硼泥用于溅渣护炉的调渣及护炉方法

摘要

本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及到一种硼泥用于溅渣护炉的调渣及护炉方法。将硼泥和焦粉按质量分数比100:（8-12）配料后压球，作为溅渣护炉过程的调渣剂，使用该调渣剂的调渣护炉过程为：转炉出钢留渣后，根据留渣量及渣中氧化铁含量向炉内加入焦粉，降低渣中的氧化铁，然后根据炉内留渣量加入本发明的调渣剂，加入量为留渣量质量分数的10-20%，最后向炉内加入镁砂，使渣中的MgO控制在20%-25%的范围内，然后降枪吹氮，实施溅渣护炉。本发明可以显著提高渣在炉壁上的粘附稳定性和抵抗高温及渣钢熔蚀性，改善溅渣护炉效果，使转炉炉衬寿命大幅度提高。

说明书

本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及到一种硼泥用于溅渣护炉的调渣及护炉方法。

背景技术

美国LTV钢公司首先发明了转炉溅渣护炉方法，该方法是在转炉出钢后留下部分终渣，并加入适量的调渣剂，使炉渣具有合适的粘度和较高的耐火度，然后用高压氮气喷吹炉渣，使炉渣溅射粘附到炉壁形成新的耐火抗蚀层，从而达到保护炉衬和提高炉龄的目的；一般而言，不采用溅渣护炉时的炉龄很少超过5000炉次，但实施溅渣护炉工艺后，炉龄一般都可以达到万炉以上，甚至达到5万炉以上，因此，溅渣护炉方法得以广泛推广。

溅渣护炉工艺中，最关键的环节是炉渣的调渣处理，现有技术中加入到转炉的调渣剂一般为MgO和还原剂，MgO可以提高渣的粘度和烧结点（即耐火度），还原剂起到还原渣中氧化铁的作用，同样提高渣的粘度和炉渣的熔点，调质后的炉渣粘度高、熔点高，有利于炉壁挂渣，且调渣后渣中MgO含量高，耐火度高，粘渣层抗高温侵蚀能力增强。

但是，目前溅渣护炉存在的突出问题有两个：一是调渣后渣的氧化铁含量在8%以上，影响溅渣层的耐火度，另外，氧化铁在渣中起到提高渣润湿性和粘附性的作用，其含量降低，则挂渣效果恶化，因此现有技术中影响溅渣层耐火性能的氧化铁含量不能降低；二是调渣后渣中的氧化镁含量偏低，一般不超过12%，这也是针对目前的溅渣护炉调渣所获取的最佳值，进一步提高氧化镁，耐火度提高，但由于渣的粘附性、润湿性下降，挂渣效果同样恶化，因此，现有溅渣护炉技术中，提高溅渣护炉挂渣层耐火性能的氧化镁含量不能提高；总之，针对现有的调渣护炉技术，需要研究新的调渣方法，首先需要在保证渣的润湿性和附着性的前提下，降低溅渣层中氧化铁含量，提高溅渣层的耐火度，研究证明，溅渣层中的铁酸盐是降低溅渣层耐火度的最主要原因，但氧化铁又是目前溅渣护炉时提高渣润湿性、附着性，保证挂渣层稳定的主要组元；另外，要提高溅渣层的耐火度和寿命，需要在保证渣润湿性、附着性及挂渣层稳定性的前提下，进一步提高渣中氧化镁含量，以提高耐火度；因此，需要研究能替代氧化铁来提高溅渣料润湿性、附着性和稳定性的调渣剂，并最大限度的提高溅渣层的耐火性和耐渣熔蚀性，这需要开发新的溅渣护炉调渣方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种硼泥用于溅渣护炉的调渣及护炉方法，解决目前溅渣护炉调渣后氧化铁含量不能降低而氧化镁含量不能提高所导致的溅渣层耐火性差、挂渣效果差、溅渣层抗高温及渣熔蚀性能差的问题。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：

一种硼泥用于溅渣护炉的调渣及护炉方法，其特征如下：

转炉炼钢出钢后倒渣，采用留渣不留钢操作，留渣量为转炉体积容量的4~6%，然后进入调渣步骤，其主要步骤为：

a)、转炉出钢留渣后，根据留渣量及渣中氧化铁含量向炉内加入焦粉，焦粉的加入量要满足将渣中的氧化铁含量降至1%以下；

b)、根据炉内留渣量加入本发明的硼泥-碳球调渣剂，硼泥-碳球为硼泥和焦粉按质量分数比100:（8-12）混料后压制成的球形料，其粒度为10-30mm，硼泥-碳球的加入量为炉内留渣量质量分数的10-20%；

c)、然后向炉内加入镁砂，镁砂的加入量要使渣中的MgO控制在20%-25%的范围内；

d)、最后降枪吹氮，实施溅渣护炉，本步骤无特殊要求，同常规的溅渣护炉所采用的方法相同。

为保证本发明的使用效果，对所采用的原料要求限定如下：

所使用的硼泥的成分指标为：B₂O₃ 质量百分含量小于1.5 %，且MgO的质量百分含量大于50%。

所使用的焦粉的成分指标：固定碳>90%，灰分、杂质、水分之和小于10%。

所使用的镁砂中MgO的质量百分含量>90%。

本发明中，硼泥-碳球的主要作用是提高渣的润湿性和附着性能，我们的实验研究证明，硼泥球能提高渣的润湿性和附着性能的作用比氧化铁更显著，同时降低溅渣层渣料的密度，提高溅渣护炉时的挂渣效果；另外，硼泥中的氧化镁提高溅渣层的耐火度，硼泥中配入焦粉制得硼泥-碳球，在炉内高温作用下，硼泥中的氧化铁被还原，同时发生二氧化硅的直接还原-碳化反应，生成的碳化硅进一步提高溅渣层的稳定性及耐火性，因此，硼泥球的作用完全取代氧化铁，可以将溅渣料中的氧化铁降至1%以下，甚至0，这极大限度的提高了溅渣护炉料的耐火性能及稳定性；另外，现有技术中采用含氧化铁的溅渣护炉料时，渣中氧化镁的含量一般在12%，不能超过15%，这限制了溅渣层的耐火度，因为继续提高氧化镁，则渣的附着性下降，挂渣困难，而本发明加入硼泥-碳球调渣，溅渣层润湿性和附着性能提高，镁砂的加入量最佳范围为20%-25%，这是溅渣层的润湿性与含氧化铁渣相当，具有稳定的挂渣效果。

本发明的调渣方法中各物质的选择和加入量确定的根据说明如下：

焦粉：本发明的调渣方法中，要将护炉料中氧化铁总量降低至1%以下，需要根据留渣量及渣中氧化铁含量计算来确定焦粉的加入量。

硼泥-碳球：硼泥-碳球有两方面作用，一是提高渣的润湿性和附着性，完全替代溅渣料中的氧化铁；另一方面，提高溅渣层中的耐火成分，硼泥-碳球的加入量为炉内留渣量质量分数的10-20%；硼泥-碳球中硼泥与碳的比例按质量分数比100:（8-12），硼泥中的氧化铁和二氧化硅含量和大于35%时，配碳量取上限，即硼泥与碳的比例按质量分数比100: 12；而当硼泥中的氧化铁和二氧化硅含量和小于25%时，配碳量取下限，即硼泥与碳的比例按质量分数比100: 8；硼泥中氧化铁和二氧化硅含量之和介于25%-35%时，硼泥-碳球中的配碳量应大于8小于12。

镁砂：镁砂主要成分是MgO，提高渣中的MgO可以提高渣的熔点和粘度，有利于溅渣挂渣和提高挂渣层的耐火耐蚀性能；镁砂的加入量要使渣中的MgO控制在20%-25%的范围内。

本发明的优点

与现有技术相比较，采用本发明的优点如下：

① 本发明将溅渣护炉料中氧化铁降至1%以下，实现溅渣层无氧化铁，解决了因氧化铁存在导致的溅渣层抗高温及渣熔蚀性能差的问题，另外硼泥-碳球有效提高了渣的润湿性和附着性，进一步改善挂渣效果和挂渣层的耐火耐蚀性能，保证炉衬寿命在两万炉以上。

② 采用本发明，溅渣层中的氧化镁可以提高到20-25%，比现有技术中溅渣护炉料中氧化镁的含量提高一倍以上，解决了现有技术中氧化镁含量不能提高所导致的溅渣层寿命低的问题。

③ 本发明的硼泥-碳球调渣，在改善溅渣护炉料对炉壁润湿性和附着性方面，效果完全好于氧化铁，硼泥-碳球中的氧化镁和高熔点碳化物，成为溅渣护炉料中的骨料组分，提高挂渣层的耐火性能和挂渣稳定性。

④本发明调渣方法简单，原料来源广，成本低，不增加设备炉前设备投资，减少了补炉、清渣等时间，提高了转炉的生产效率，具有显著经济效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述；实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

实施实例1

针对国内某厂20吨转炉冶炼，实施本发明，操作步骤如下：

（1）转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，取样分析，渣中氧化铁为20%；

（2）在1680℃下出钢，出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的5%，根据计算渣量为400Kg；

（3）出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用调渣剂进行调渣处理，首先加入焦粉10Kg，理论上加入的焦粉为6Kg，考虑到烧损，确定焦粉的加入量为10Kg，将渣中氧化铁完全还原，取渣样做XRD分析，渣中氧化铁总量<0.8%，由于焦粉过量，渣中氧化铁理论上应完全被还原，分析时渣中有微量或少量氧化铁，是渣样在取样过程中有少量夹铁，在取样及制样过程中，渣中残存的铁氧化所致；然后加入硼泥-碳球，硼泥-碳球中硼泥和焦粉的质量分数之比为100:11.5，硼泥碳球的加入量为炉内留渣量质量分数的15%，即60Kg；然后向炉内加入镁砂，镁砂的加入量60Kg，加入镁砂后，炉内溅渣护炉料中MgO的质量分数为20%，然后实施溅渣护炉操作，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.3MPa；吹入氮气的流量为120Nm³/min；吹入氮气的时间为3min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，与现有技术相比，挂渣层均匀，炉内壁平滑，无裸砖及挂渣层脱落现象，实施一次溅渣护炉，溅渣层的寿命比现有技术提高20%，即由原来的4炉一挂渣改为5炉一挂渣。

实施实例2

针对国内某厂80吨转炉冶炼，实施本发明，操作步骤如下：

（1）转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，取样分析，渣中氧化铁为18%；

（2）在1670℃下出钢，出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的6%，根据计算渣量为800Kg左右；

（3）出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用调渣剂进行调渣处理，首先加入焦粉20Kg，将渣中氧化铁完全还原，理论上加入的焦粉为12Kg，考虑到烧损，确定焦粉的加入量为20Kg，将渣中氧化铁完全还原，取渣样做XRD分析，渣中氧化铁总量<0.5%，由于焦粉过量，渣中氧化铁理论上应完全被还原，分析时渣中有微量或少量氧化铁，是渣样在取样过程中有少量夹铁，在取样及制样过程中，渣中残存的铁氧化所致；然后加入硼泥-碳球，硼泥-碳球中硼泥和焦粉的质量分数之比为100:11，硼泥碳球的加入量为炉内留渣量质量分数的10%，即80Kg；然后向炉内加入镁砂，镁砂的加入量100Kg，加入镁砂后，炉内溅渣护炉料中MgO的质量分数为25%，然后实施溅渣护炉操作，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.5MPa；吹入氮气的流量为140Nm³/min；吹入氮气的时间为3min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，与现有技术相比，挂渣层均匀，炉内壁平滑，无裸砖及挂渣层脱落现象，实施一次溅渣护炉，溅渣层的寿命比现有技术提高20%，即由原来的4炉一挂渣改为5炉一挂渣。

实施实例3

针对国内某厂85吨转炉冶炼，实施本发明，操作步骤如下：

（1）转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，取样分析，渣中氧化铁为15%；

（2）在1670℃下出钢，出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的4%，根据计算渣量为650Kg左右；

（3）出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用调渣剂进行调渣处理，首先加入焦粉18Kg，将渣中氧化铁完全还原，理论上加入的焦粉为10Kg，考虑到烧损，确定焦粉的加入量为18Kg，将渣中氧化铁完全还原，取渣样做XRD分析，渣中氧化铁总量<0.4%，由于焦粉过量，渣中氧化铁理论上应完全被还原，分析时渣中有微量或少量氧化铁，是渣样在取样过程中有少量夹铁，在取样及制样过程中，渣中残存的铁氧化所致；然后加入硼泥-碳球，硼泥-碳球中硼泥和焦粉的质量分数之比为100:12，硼泥碳球的加入量为炉内留渣量质量分数的20%，即130Kg；然后向炉内加入镁砂，镁砂的加入量100Kg，加入镁砂后，炉内溅渣护炉料中MgO的质量分数为20%，然后实施溅渣护炉操作，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.5MPa；吹入氮气的流量为140Nm³/min；吹入氮气的时间为3min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，与现有技术相比，挂渣层均匀，炉内壁平滑，无裸砖及挂渣层脱落现象，实施一次溅渣护炉，溅渣层的寿命比现有技术提高20%，即由原来的4炉一挂渣改为5炉一挂渣。