專利名稱：一種爐渣調(diào)節(jié)料組合物,制造方法和在鋼鐵生產(chǎn)中的使用方法
一種爐渣調(diào)節(jié)料組合物，制造方法和在鋼鐵生產(chǎn)中的使用
方法本申請是2005年11月17日遞交的申請?zhí)枮?00510125077. 2發(fā)明名稱為“一種 爐渣調(diào)節(jié)料組合物，制造方法和在鋼鐵生產(chǎn)中的使用方法”的分案申請相互參考的相關(guān)申請無發(fā)明的背景本發(fā)明涉及一種有利于鋼的生產(chǎn)的組合物，更詳細(xì)的涉及一種爐渣調(diào)節(jié)料組合 物，一種用于生產(chǎn)這樣的爐渣調(diào)節(jié)料的方法和一種使用這樣的爐渣調(diào)節(jié)料在電爐中生產(chǎn)鋼 鐵、包括不銹鋼的方法。發(fā)明的背景發(fā)明的領(lǐng)域在1960年之前，硅石磚塊被普遍用來作為煉鋼爐如平爐或者電爐中 的耐火爐襯。在煉鋼過程中產(chǎn)生的爐渣中二氧化硅(SiO2)也就是通常所說的硅石的含量 比例很高?；瘜W(xué)酸性的爐渣適合制成硅石磚塊作為耐火爐襯以保證爐襯有合理的壽命。在 二十世紀(jì)六十年代早期，出于增加鋼鐵的質(zhì)量和產(chǎn)量的需要，導(dǎo)致增加爐子的操作溫度超 過了耐火爐襯中硅石磚塊操作溫度的合理限度，并從而縮短了耐火爐襯的有效壽命。在平爐和電爐煉鋼爐中的化學(xué)酸性的硅石爐襯，被以氧化鎂(MgO)和氧化鈣 (CaO)為基本原材料制造的化學(xué)堿性爐襯所取代。這些爐襯主要是以磚塊、灰泥和其他粒 狀的維護(hù)材料的形式存在。甚至連新近出現(xiàn)的Linz-Donawitz或者是二十世紀(jì)五十年代 后期的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，都開始使用堿性的、MgO和CaO的、爐襯，來生產(chǎn)鋼鐵。更高溫度和化 學(xué)堿性爐襯的原材料，包括煅燒白云石和或僵燒菱鎂礦，其主要化合物是含有一定量的天 然雜質(zhì)的氧化鎂(MgO)。在此使用的化學(xué)符號MgO，指的是通過在烤爐中煅燒天然的菱鎂 礦礦石而重新獲得的產(chǎn)物，一種產(chǎn)物被稱為輕燒菱鎂礦，是在大約2000° F的溫度下和期 望的時間周期內(nèi)以一般的方法煅燒礦石而獲得的；另一種產(chǎn)物被稱為僵燒鎂砂，是在大約 3000° F的溫度下和期望的時間周期內(nèi)以一般的方法煅燒礦石而獲得的。MgO化合物在經(jīng) 過僵燒以后逐漸形成可觀測到的晶體，方鎂石，對包括爐渣在內(nèi)的高石灰(CaO)具有化學(xué) 抵抗力。在組合物中和含以MgO為基礎(chǔ)的耐火磚一起同樣有效的是鉻礦石，用來增加電弧 爐和平爐中爐襯的熱沖擊阻力。通過化學(xué)屬性堿性爐襯的運(yùn)用實(shí)踐，引起漂浮在鋼水上的 爐渣的化學(xué)屬性的改變。該化學(xué)屬性的變化指的是爐渣的更高的石灰(CaO)含量化學(xué)屬性 上符合耐火爐襯材料。另外，堿性爐渣的高CaO含量改善了必要的在鋼水熔池中聚集不需 要的雜質(zhì)的冶金學(xué)功能。在這些雜質(zhì)中能夠更好的被堿性爐渣除去的是硫、磷以及依據(jù)所 生產(chǎn)的鋼的等級而確定的硅。在二十世紀(jì)六十年代早期，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中爐襯的壽命普遍在400到1200次加熱 的范圍內(nèi)，根據(jù)觀測，在煉鋼過程結(jié)束的時候爐渣中含5%到7%的氧化鎂成分。煉鋼技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道爐渣組合物與耐火壽命有關(guān)。從相圖可以知道，在液態(tài)爐渣中 氧化鎂可以熔于硅酸鈣，并且溶解程度主要取決于CaO和Si02的比率(“C/S”)，一般參照 石灰石與硅石的比率。當(dāng)爐渣成分中石灰與硅石的比率在加熱的末期大于2/1的時候，爐 渣將會出現(xiàn)化學(xué)上的不均衡，要求有7%的MgO來彌補(bǔ)。在爐襯材料的損耗和爐渣中的MgO含量之間存在關(guān)聯(lián)。爐子爐襯的維護(hù)材料中MgO的含量較高，并且成為熔于爐渣的缺少數(shù) 量的溶解MgO的犧牲原料，襯里的這些損失限制了爐子作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期在400到1200次加熱 之間。煉鋼生產(chǎn)者在堿性爐渣中加入煅燒石灰石來增加CaO的含量，加入煅燒白云石或者 是煅燒石灰石和煅燒白云石的混合物作為爐渣的添加物來提供CaO和MgO，以滿足爐渣對 于MgO的需求。耐火爐襯的壽命得到提高但是損耗的問題依舊存在，要求頻繁的中斷煉鋼 過程來更換耐火爐襯。在二十世紀(jì)八十年代，通過增加能夠使?fàn)t渣變得更加粘滯的MgO的含量來改變煉 鋼過程中的爐渣組合物，使堿性氧氣轉(zhuǎn)爐(B0F爐)的壽命得到延長。現(xiàn)有的粘滯的爐渣與 堿性氧氣轉(zhuǎn)爐的吹風(fēng)能力結(jié)合，產(chǎn)生習(xí)慣上所說的爐渣噴濺物。粘滯難熔的爐渣覆蓋物被 吹到爐壁上，保護(hù)爐襯免受過多的損耗，并且在每次加熱中得到保護(hù)。煉鋼過程可以在每次 加熱以后耐火爐襯上重新形成的爐渣覆蓋物的情況下進(jìn)行。在某些情況下，爐渣覆蓋物的 作用使堿性氧氣轉(zhuǎn)爐(B0F爐)爐襯的壽命延長到超過10000次，并且這些嘗試以相似的爐 渣覆蓋物的思路被適用于電弧爐。2003年2月4日公布的美國專利第6，514，312號，包含 了對堿性氧氣轉(zhuǎn)爐(B0F爐)爐渣噴濺物實(shí)例的批露。當(dāng)以白云石作為MgO加入到爐渣中去的普通來源，爐襯壽命的維持相應(yīng)的縮短， 同時爐子維護(hù)材料消耗的速度相應(yīng)的提高。在二十世紀(jì)九十年代后期，開始在一些爐子中 用僵燒菱鎂礦取代某些白云石石灰作為MgO的來源。僵燒菱鎂礦加入到爐子中作為相應(yīng)的 粗料，典型的是15x3mm，以盡量減少在原料的操作和裝料期間灰塵的產(chǎn)生。纖細(xì)顆粒的僵 燒菱鎂礦的加入被認(rèn)為是低效和昂貴的，因?yàn)樾☆w粒將會吹氣裝置的氣流吹出爐子。為了更長時間的覆蓋爐襯，加倍延長堿性氧氣轉(zhuǎn)爐(B0F爐)中的爐襯壽命，需要 用一些形狀的噴濺物來推動增厚的爐渣到爐壁上。一股氧氣噴濺氣源被注入到渣池中與固 態(tài)細(xì)料接觸，碳原料通常包括石油焦、煤、焦炭。假定碳與氧發(fā)生反應(yīng)(燒制或氧化)或者 與爐渣中的狗反應(yīng)，產(chǎn)生CO和co2。這些反應(yīng)產(chǎn)生的氣體引起釋放氣泡到爐渣中的效果， 這樣使得爐渣的體積增大，其產(chǎn)物現(xiàn)在被稱為泡沫熔渣。泡沫熔渣幫助覆蓋爐壁一定的區(qū) 域，減少爐襯的進(jìn)一步損耗。某些改進(jìn)在一些鋼廠經(jīng)過驗(yàn)證并且被認(rèn)為對降低成本有效。但是，即使有這些改進(jìn)，耐火磚襯里的壽命也很少超過4到8周。在爐子作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn) 周期期間仍需要大量的修補(bǔ)工作。底部和爐邊修補(bǔ)材料，通常以僵燒菱鎂礦顆粒的形式，以 每噸螺紋鋼2到8磅的速度消耗。另外，非常昂貴的噴槍維護(hù)材料，同樣基于僵燒菱鎂礦甚 至是更高純度的合成方鎂石，以每噸螺紋鋼2到8磅的速度消耗。維護(hù)材料，例如基于MgO的噴涂混合物，底部和爐邊顆粒材料，雖然它們的消耗得 到減少，對于爐子的運(yùn)轉(zhuǎn)仍然是必需的，對于鋼鐵生產(chǎn)者仍然扮演著主要的成本。因?yàn)殇撹F 的生產(chǎn)過程每天可以被中斷幾次以加入維護(hù)材料，這樣就降低了生產(chǎn)率和產(chǎn)量，所以需要 進(jìn)一步的改進(jìn)。電弧爐存在一個特殊的問題，那就是慣常直接熔煉的鐵是煉鋼過程中鐵的主要的 來源。在將直接熔煉的鐵和其他廢鐵裝料之后，電能被導(dǎo)向電極，電弧加熱開始熔化廢鐵和 直接熔煉的鐵以及伴隨物料的錯配礦物雜質(zhì)。與金屬一起熔化的第一種原料成分是比較 低石灰石和硅石比率的低熔化溫度的硅酸鹽。因?yàn)橛捎杏玫姆磻?yīng)氧化物形成的混合物熔點(diǎn) 的影響，這些液體的MgO溶解性比較高，達(dá)20%。由于MgO是耐火爐襯材料的主要成分，任何可利用的MgO都被煉鋼過程的早期產(chǎn)生的爐渣加入溶液中。這解釋了爐襯經(jīng)常觀察到的損耗包括煉鋼爐邊墻和底部的降低。由 于高得不可接受的爐襯損耗和非常高的維護(hù)需求，在煉鋼爐的加料操作方面，鐵的含量高 的狀況非常有必要得到改進(jìn)。近幾年來，僵燒氧化鎂，有代表性地含90 %到93 %等級的MgO的粗集料，大約 15x3mm，被加入到石灰石和煅燒白云石的比較的實(shí)踐過程中。在提供礦渣所需要的大量的 MgO的時候，部分15x3mm尺寸的集料充分大足以投料入爐，但是助熔劑損失較高。然而，更 好的使礦渣發(fā)泡常導(dǎo)致有限的耐火成本的減少，在一些情況下彌補(bǔ)額外的助熔劑損失。一 些煉鋼操作設(shè)計的爐渣發(fā)泡的實(shí)踐采用了僵燒氧化鎂投料的辦法，而其他煉鋼操作保持不 能信服的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢并且繼續(xù)加入石灰石，或者是石灰石和煅燒白云石，或者是兩種原料的 混合物，作為爐渣生產(chǎn)作業(yè)中的助熔劑。試圖制造更加經(jīng)濟(jì)的原料來取代僵燒氧化鎂和/或短少白云石作為爐渣添加物， 它使用輕燒菱鎂礦，具有MgO的較低成本形式，有時候被稱為“苛性MgO”，作為助熔劑添加 劑基本材料。輕燒氧化鎂具有較低的成本并且由菱鎂礦，一種天然生成大量存在且容易開 采的礦石制得。菱鎂礦礦石在較低溫度，如在2000F下，使用低成本的燃料煅燒，除去菱鎂 礦中主要以碳酸鎂形式存在的碳酸鹽，生產(chǎn)出的MgO顆粒易于壓碎成為所需要的細(xì)小的尺 寸。將輕燒菱鎂礦與水混合形成適于模壓的塊狀，壓入壓塊機(jī)器壓成坯塊，然后干燥或者加 工處理。水成為輕燒菱鎂礦的粘結(jié)劑，所得到的灰磚的強(qiáng)度足夠適應(yīng)運(yùn)輸?shù)囊?。所得?的坯塊包括約65%的1%0，約觀％的化學(xué)結(jié)合水如氫氧化物，以及來自菱鎂礦石的灰燼。輕 燒菱鎂礦坯塊被用于鋼廠造渣的試驗(yàn)。煉鋼操作人員證實(shí)了爐渣成分中MgO的存在，但是 沒有觀測到在爐渣狀況、起泡、或者是爐子覆蓋物方面的任何其他好處，來認(rèn)定試驗(yàn)的成功 以繼續(xù)試驗(yàn)，甚至是經(jīng)濟(jì)上的。所有已知的為了在煉鋼過程期間通過坯塊或磚塊形狀的輕燒菱鎂礦添加物來利 用MgO增加爐渣的產(chǎn)生的嘗試都沒有成功。用同樣的方法制造的另一種基于輕燒菱鎂礦和 焦炭形式的碳添加物的原料，得到的組合物包括約20%的碳和60%的MgO。這一原料的試 驗(yàn)被證實(shí)并不比單獨(dú)使用輕燒菱鎂礦坯塊的試驗(yàn)要成功，例如，沒有碳添加物。在最后形成 的爐渣成分中探測到了 MgO的含量，但是該爐渣未能夠增加粘性，一般在煉鋼領(lǐng)域被稱為 顯現(xiàn)乳狀質(zhì)地，與先前實(shí)踐中加入到爐渣中的15x3mm的粗顆粒僵燒氧化鎂相比較同樣也 不能夠改善所需要的爐渣發(fā)泡特性。生菱鎂礦被加入到輕燒菱鎂礦、碳和水中，制成凝聚成坯塊的組合物，包括約8% 的碳、60%的Mg0、7%的碳酸鹽和20%的氫氧化物。當(dāng)這一組合物向爐渣組合物提供MgO 并且通過粗菱鎂礦的分解產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致在煉鋼過程的某些時期引起爐渣泡沫化的少量 增長，該組合物試驗(yàn)未能夠使?fàn)t渣變濃到足以產(chǎn)生或維持穩(wěn)定的泡沫化爐渣。在這些試驗(yàn) 中，爐渣未能夠?yàn)闋t墻提供有效的覆蓋。從使用更加微細(xì)更加易于起反應(yīng)的輕燒MgO，和任何組合物，和或無碳，和或無粗 菱鎂礦，取代僵燒氧化鎂或煅燒白云石的實(shí)踐中，并沒有獲得明顯的益處。盡管在爐渣中發(fā) 現(xiàn)了 MgO，基于輕燒菱鎂礦作為基本原料的試驗(yàn)還是失敗了。對以前的爐渣調(diào)節(jié)料的在先研究形成了評估一系列有計劃的改善電弧爐中爐渣 組合物的試驗(yàn)中新的原料的基礎(chǔ)，但是殘留了很多重要問題并且成本昂貴。襯里依然損耗 得太快。損耗并不均衡，爐渣線經(jīng)受了來自腐蝕性的爐渣組合物的嚴(yán)重的侵蝕導(dǎo)致爐襯過早的報廢。電弧燃燒形成的熱點(diǎn)導(dǎo)致過熱、熱量不穩(wěn)定以及裂縫，在這些區(qū)域大量的損失磚 塊，是另一個導(dǎo)致襯里過早的修補(bǔ)或替換的原因。更進(jìn)一步，當(dāng)用煤或者是焦炭來提供碳時，所使用的煤的數(shù)量超過計劃要添加到 煉鋼熔池中的數(shù)量。當(dāng)煤粉、焦炭、或者是石油焦被用來作為噴入物質(zhì)來使?fàn)t渣起泡的時 候，通常，似乎要求有很大的數(shù)量來維持爐渣的起泡狀況。因?yàn)殡娀〉牟环€(wěn)定性以及由此導(dǎo) 致的對爐墻的損害，帶有較高功率的變壓器的爐子不能夠在滿負(fù)荷的狀態(tài)下穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。 加熱的時間和電源接通時間依然較長。使用過量的氧氣來減少加熱時間氧化或者燒制更多 的鐵，在爐渣中FeO水平保持太高或者鋼的產(chǎn)量過低。即使使用如僵燒氧化鎂和或煅燒白 云石這樣的原料，顯然向爐渣中加入了 MgO，維護(hù)材料以過高的速度不停的消耗。能量消耗 和電極表現(xiàn)生產(chǎn)鋼鐵成本的有效部分。爐子對于操作人員來說非常的喧吵和擾人，即使是 在裝備保護(hù)聽力的安全裝備的時候。鋼鐵工業(yè)處于降低成本和保持同國外生產(chǎn)者的競爭的 持續(xù)的壓力下。改變和提高是必要的。因此，本發(fā)明的目的在于通過同樣減少加熱時間和降低電弧煉鋼爐熔融和精煉鋼 鐵生產(chǎn)的能量要求來改善爐渣組合物以提高效率。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種爐渣調(diào)節(jié)料組合物，能夠有利于中和或者至少 是彌補(bǔ)在煉鋼過程中產(chǎn)生的以硅酸鈣為基礎(chǔ)的爐渣不利的化學(xué)上的不均衡，這樣通過在煉 鋼過程中在爐襯原料上涂抹低反應(yīng)性和腐蝕性的爐渣以至于能夠效果顯著地延長爐襯的
壽命ο本發(fā)明的另一個目的在于提供一種在爐渣中有益的成分以穩(wěn)定地改善在特種鋼 的生產(chǎn)過程中所面對的環(huán)境。本發(fā)明的另一個目的在于在煉鋼爐中通過選擇數(shù)量的氧化鎂添加物來改變爐渣 組合物，以更加經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生有益的爐渣特性，包括增加黏度，乳狀質(zhì)地，以及增加有利于在 爐墻上提供保護(hù)性覆蓋物來延長爐襯有效壽命的泡沫起泡的方便性。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種爐渣添加劑，在提供保留在煉鋼爐出鋼時成品 鋼中的改良的碳的含量的時候，允許減少碳的投料。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種爐渣添加劑，在電弧煉鋼爐操作期間能夠有效 的減少噪音水平和電弧的閃光。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種爐渣添加劑，在不銹鋼作為煉鋼爐的出鋼的生 產(chǎn)過程中，能夠有效的提高鉻、硅和其他貴金屬合金的產(chǎn)量。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種爐渣添加劑，在加熱期間和加熱結(jié)束時，當(dāng)維 持或者甚至提高爐渣的泡沫的產(chǎn)生的時候，以無煙煤、石油焦炭等形式有效的減少碳噴入 的消耗。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種爐渣添加劑，能夠在使用鐵，如生鐵、熱熔鐵 水，熱鐵塊，和直接熔煉的鐵，作為原料的時候，在精煉鋼的電爐中，改善在電爐中的爐渣。本發(fā)明的概要本發(fā)明提供一種爐渣調(diào)節(jié)料，按重量計算包括混合物和2%到25%的用于粘結(jié)所 述混合物中的團(tuán)塊的或者是較大顆粒的粘結(jié)劑，該混合物包括20%到90%的小于8毫米 的煅燒集料，其中至少30%的顆粒是0.2毫米或更大，并且包含35%到94%之間的氧化鎂； 最高達(dá)50%的造渣碳質(zhì)添加劑，以及最高達(dá)50%的輕燒菱鎂礦。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種鎂氧碳爐渣調(diào)節(jié)料，按重量計算包括按大小分級的集料混 合物和2%到30%的用于凝聚所述集料的粘結(jié)劑，所述混合物包括40%到80%的僵燒菱 鎂礦；最高達(dá)40%的輕燒菱鎂礦；5%到50%的選自煤、無煙煤、焦炭、石墨和石油焦炭的 碳。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種生產(chǎn)爐渣調(diào)節(jié)料的方法，其步驟包括按重量選擇依大小 分等級的集料和2%到30%使所述的集料凝聚成坯塊的粘結(jié)劑組成的混合物，所述的混 合物包括40 %到80 %的僵燒菱鎂礦，最高達(dá)40 %的輕燒菱鎂礦，5 %到50 %的選自煤、焦 炭、石墨和石油焦炭的碳，然后在足夠高的壓力下壓縮所述的混合物，生產(chǎn)出外型至少為 30x30x10毫米的產(chǎn)品。本發(fā)明也提供一種在電爐中煉鋼的方法，其中該方法的步驟包括在電弧煉鋼爐 中加熱生產(chǎn)鋼的配料的熔融階段和精煉階段生產(chǎn)高石灰石硅酸鈣爐渣，裝入爐渣調(diào)節(jié)料包 括按重量計算的混合物和2%到25%的用于粘結(jié)混合物中的集料或者是較大顆粒的粘結(jié) 劑，該混合物包括20 %到90 %的小于8mm的煅燒集料，其中至少30 %是0. 2mm或更大，還包 括35%到94%的氧化鎂，最高達(dá)50%的造渣碳質(zhì)添加劑，以及最高達(dá)50%的輕燒菱鎂礦， 加入到所述的電弧煉鋼爐中，以在高石灰石硅酸鈣爐渣中增加MgO水平到5%到14%之間 所需要的數(shù)量，然后由此獲得膏狀爐渣結(jié)構(gòu)，未濾去可溶性的MgO，產(chǎn)生的泡沫增加了爐渣 的體積，并且成為電弧煉鋼爐耐火爐壁的保護(hù)性外殼。本發(fā)明還提供一種煉鋼的方法，其步驟包括將高硅含量的鐵礦合金加入到電爐 中，將電爐加熱一段時間足夠熔化并且能夠除去鐵礦料中的碳，然后形成硅石礦渣的疊置 層，計算電爐中在完成鐵礦料精煉的時候足夠生產(chǎn)出MgO含量大于5%的爐渣保護(hù)性疊置 層的爐渣調(diào)節(jié)料的總重，該爐渣調(diào)節(jié)料按重量計算包括，混合物和2%到25%的用于粘合 大塊的或者是大顆粒的所述混合物的粘結(jié)劑，所述混合物包括20%到90%的由小于8毫 米的顆粒組成的煅燒集料，其中至少30%的顆粒是0. 2毫米或更大，并且其中包含35%到 94%之間的氧化鎂，最高達(dá)50%的造渣碳質(zhì)添加劑，以及最高達(dá)50%的輕燒菱鎂礦，通過 在鐵礦料熔融和脫碳以形成富集的MgO保護(hù)性爐渣期間加入計算量的爐渣調(diào)節(jié)料到電爐 中而在鐵礦料熔融和脫碳期間形成的硅石礦渣組合物來彌補(bǔ)MgO的親和力，然后使富集的 MgO保護(hù)性爐渣發(fā)泡電爐的墻殼。本發(fā)明還提供一種煉鋼的方法，其步驟包括將高硅含量的鐵礦合金料加入電爐， 將電爐加熱一段時間以充分的將鐵礦料熔融并且脫碳，形成硅石爐渣的疊置層，計算電爐 中在完成鐵礦料精煉的時候足夠生產(chǎn)出MgO含量大于5%的爐渣保護(hù)性疊置層的爐渣調(diào)節(jié) 料的總重，該爐渣調(diào)節(jié)料包括，該爐渣調(diào)節(jié)料按重量計算包括，按大小分級的集料的混合物 和2%到30%的使集料結(jié)塊的粘結(jié)劑，所述混合物包括40%到80%的僵燒菱鎂礦，最高達(dá) 40%的輕燒菱鎂礦，5%到50%的選自煤、無煙煤、焦炭石墨和石油焦炭的碳，通過在鐵礦料 熔融和脫碳以形成富集的MgO保護(hù)性爐渣期間加入計算量的爐渣調(diào)節(jié)料到電爐中而在鐵 礦料熔融和脫碳期間形成的硅石礦渣組合物來彌補(bǔ)MgO的親和力，然后使富集的MgO保護(hù) 性爐渣發(fā)泡電爐的墻殼。本發(fā)明還提供一種煉制不銹鋼的方法，其步驟包括在電弧煉鋼爐中部分地精煉 已經(jīng)選擇好的煉制合金原料，將部分精煉好的鋼料轉(zhuǎn)移到氬氧脫碳爐中，操作脫碳爐完成 對鋼料的最后的精煉，包括將按重量計的混合物和2%到25%的用于粘合集料或者是大顆粒的所述混合物的粘結(jié)劑，所述混合物包括20%到90%的煅燒集料，其中至少35%是氧 化鎂，最高達(dá)50%的造渣碳質(zhì)添加劑，以及最高達(dá)50%的輕燒菱鎂礦。附圖的簡要描述本發(fā)明將在閱讀有關(guān)附圖下列說明后，得到更加充分的理解。

圖1是本發(fā)明所涉及的煉鋼操作的示意圖；圖2是描述因?yàn)樘砑覯gO坯塊和添加煅燒白云石減少襯里維護(hù)的一組曲線圖；圖3是描述通過添加MgO坯塊和添加煅燒白云石以后獲得的爐渣的體積一組曲線 圖；圖4是描述通過添加MgO坯塊和添加煅燒白云石以后獲得的熔渣中MgO含量一組 曲線圖；圖5是描述通過添加MgO坯塊，添加粉碎的MgO坯塊和添加煅燒白云石以后獲得 的爐墻上爐渣覆蓋物的厚度的一組曲線圖；圖6是描述通過添加MgO坯塊和添加煅燒白云石以后獲得的耐火爐襯的壽命的一 組曲線圖；圖7是描述通過添加MgO坯塊，添加僵燒MgO和添加煅燒白云石以后獲得的所需 要的碳的減少量的一組曲線圖；圖8是描述通過添加MgO坯塊，添加僵燒MgO和添加煅燒白云石以后獲得的用于 使?fàn)t渣發(fā)泡的而噴入的碳的減少量的一組曲線圖；圖9是說明由于使用本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料而產(chǎn)生的費(fèi)用節(jié)省和總成本節(jié)省的條 線圖。本發(fā)明的詳細(xì)描述依照本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料組合物可以混合不同大小的集料碎塊和配方以提供有 效尺寸晶形的MgO。本發(fā)明的一個更重要的發(fā)現(xiàn)在于氧化鎂的媒介體和微小晶體可以在煉 鋼過程中以坯塊的形狀被加入到爐子里，并且有效地參加和液相的爐渣的化學(xué)反應(yīng)而不會 因廢氣對更小的氧化鎂晶體產(chǎn)生有害的損失。通過爐渣調(diào)節(jié)料補(bǔ)充MgO到爐渣中將會免除 來自高成本耐火磚爐襯的MgO的侵蝕，噴射修補(bǔ)混合物，和已經(jīng)準(zhǔn)備好的顆粒狀的爐襯的 底部修補(bǔ)混合物。爐渣中適當(dāng)?shù)腗gO含量也促進(jìn)了生產(chǎn)發(fā)泡爐渣以保護(hù)耐火爐襯并且增強(qiáng) 煉鋼爐的操作的碳礦原料的使用相對小的數(shù)量。在此所使用的僵燒菱鎂礦一般表示為DB MgO，一種經(jīng)濟(jì)的MgO原料，由方鎂石晶體的集料組成的晶體的形態(tài)，主要是大塊的晶體。這 些晶體在化學(xué)上被稱為氧化鎂，MgO。輕燒菱鎂礦一般表示為LB MgO，也是一種MgO原料， 但是由輕燒菱鎂礦得到的氧化鎂晶體都更小，并且與僵燒菱鎂礦中的氧化鎂晶體相比較更 加容易熔于熔融爐渣中。在爐渣中的MgO組分必須使?fàn)t渣充分的被MgO所飽和，由此防止 從爐子中的其他來源吸收MgO。但是，超過了理想配比數(shù)的MgO的數(shù)量，將會作為固態(tài)的晶 體懸浮液，充當(dāng)增稠劑來增大爐渣的黏度，并且使?fàn)t渣成為希望的乳狀質(zhì)地。保留在懸浮液 中的MgO通過相對更大量的由僵燒菱鎂礦或者是僵燒白云石得到的MgO晶體得到非常有力 地補(bǔ)充。如圖1所示，依照本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料包括由裝料斗10加入的混合物，依重量計 算，10 %到90 %的由小于8mm的顆粒組成，其中至少30 %的顆粒是0. 2mm或更大并包括 35%到94%的MgO的僵燒菱鎂礦；最高達(dá)50%的造渣添加劑；以及最高達(dá)50%的輕燒菱鎂礦。該造渣添加劑同樣由裝料斗10加入，依重量計算，可以是含碳的；優(yōu)選的碳含量在78% 到99. 8%之間，和/或該添加劑可以是選自碳化硅硅鐵合金、鉻鐵合金、硅錳鐵合金、氧化 鐵、鉻礦石、鐵礦石、軋屑、石灰石、白云石、粗菱鎂礦的造渣相容的裝填料。如果該造渣添加 劑是含碳的，使用的粒度小于6mm，并且其粒度級可以為hOmrn，或者更小的粒度級3x0mm， 但是最小的粒度級為1x0mm。含碳的添加劑可以選自煤、無煙煤、冶金焦、石油焦、石墨和石 油焦。用裝料斗12按重量提供，2%到25%的用于粘合裝料斗10中的大坯塊或較大的顆粒 的粘結(jié)劑。所稱量的粘結(jié)劑可以是液體，如水或者是選自硅酸鈉、木素磺化鹽、木素磺化鹽 溶液鹽酸、硫酸、氯化鎂、硫酸鎂、磨礫石、松脂、焦油、浙青、膨潤土、黏土和樹脂，各自和充 足的液體一起形成適合于模壓的混合物。替換粘結(jié)劑以減少或者基本上消除由作為反應(yīng)產(chǎn) 物的水和調(diào)節(jié)料中的苛性MgO成分形成的氫氧化物粘結(jié)劑在爐渣或者是煉鋼將不會有什 么重要的作用，除非，在某種情況下，擔(dān)當(dāng)僵燒氧化鎂和煤的成塊的顆粒的臨時粘結(jié)劑。有 機(jī)粘結(jié)劑使用6%或更少量的水對于制造含本發(fā)明的組成的灰磚來說是有用的。低灼燒損 失的粘結(jié)劑可以使有用的造渣原料有更高的重量百分比，如MgO和碳的組合。另一個使用 低灼燒損失的粘結(jié)劑的好處在于，即使不能夠免除，在熔融過程中分解爐渣調(diào)節(jié)料中的氫 氧化物和/或碳酸鹽所需要的能量也被減少到了最小限度。在坯塊中的爐渣調(diào)節(jié)料的存 在，可以用來獲得充分的低灼燒損失來減少能量的散失，從而不至于耗盡煉鋼爐的能量。另 一個使用有機(jī)粘結(jié)劑的好處在于，需要輕燒菱鎂礦作為可以取代額外的更加抗水合作用的 僵燒氧化鎂微粒的MgO來源，由此使?fàn)t渣調(diào)節(jié)料坯塊的有更加長的儲存壽命。使用有機(jī)粘 結(jié)劑還有另一個好處。粘結(jié)料可以選擇含有微量的水或者不含水。在這一情況下，對水合 作用敏感的替換原料可以以同樣的粒度范圍在爐渣調(diào)節(jié)料中使用。這些替換原料包括但不 限于煅燒白云石和僵燒白云石。在基于煅燒白云石取代僵燒氧化鎂的組合物中，中間微粒 貢獻(xiàn)MgO和CaO的反應(yīng)源，兩種氧化物都有利于煉鋼爐渣產(chǎn)生與那些基于僵燒氧化鎂的組 合物相似的有利結(jié)果。一些本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料的組成包括的煅燒集料在40%到80%之 間，并且在這樣的組成中，輕燒菱鎂礦最高到40%，粘結(jié)料在2%大25%之間。裝料斗10中的煅燒集料可以包括小于8mm的僵燒菱鎂礦微粒、僵燒白云石、輕燒 白云石、或其結(jié)合物，僵燒菱鎂礦優(yōu)選的包括80%到94%之間的MgO。該微粒粒度范圍包括 的僵燒集料進(jìn)一步被確定為粒度級6x0mm至少30%大于0. 2mm,更優(yōu)選的微粒在約^cOmm 范圍內(nèi)，最優(yōu)選的為3x0mm粒度級，但是IxOmm粒度級包括細(xì)末在內(nèi)同樣是合適的。僵燒菱 鎂礦和輕燒菱鎂礦中的MgO組成可以被煅燒白云石所取代。更小的MgO晶體出現(xiàn)在輕燒菱 鎂礦微粒中，并且包括至少80%且不超過94%的菱鎂礦微粒中的MgO小于100目，優(yōu)選的 小于200目以提高在加熱鋼的整個精煉過程中所需要的在渣池中的融化速度。僵燒集料 可包括僵燒白云石并且爐渣調(diào)節(jié)混合物進(jìn)一步包括輕燒白云石，各自向爐渣化學(xué)反應(yīng)提供 CaO和MgO成分的來源，以減少煉好的熔融鋼中的含硫量。裝料斗10中按重量計算20%到90%的煅燒集料包括兩部分構(gòu)成，第一部分是粒 度級小于8mm至少30 %的集料是0. 2mm或更大，且含35 %到94%的MgO，優(yōu)選的MgO在80 % 到94%之間，第二部分集料的粒度級高至50%的輕燒菱鎂礦包括多于85%的MgO，并且顆 粒大小小于100目，更加特殊的約80%或更多的微粒小于200目。這兩種組成分別稱重后 加入到裝料斗10中。僵燒氧化鎂粉末可以有利于降低灼燒損失并且取代輕燒菱鎂礦作為 坯塊形式的爐渣調(diào)節(jié)料的組成。
來自本發(fā)明的致密集料或坯塊中的碳，或者是來自這樣的集料的微粒，以一種更 加有效的方式在電爐中的煉鋼過程中發(fā)生反應(yīng)，包括非常有效的減少爐渣成分以增加金屬 的產(chǎn)量，例如由正常的熔化鋼渣中的氧化鐵生成的鐵。造渣添加劑可以是含碳的，優(yōu)選的碳 含量在78%到99. 8%之間，和/或造渣相容的裝填料。測定數(shù)量的裝料斗10中煅燒集料和 爐渣添加劑以及裝料斗12中粘結(jié)料被加入到適當(dāng)?shù)臄嚢杵?4中，例如粉碎機(jī)、螺旋葉片式 或者是螺桿式攪拌器。攪拌器14至少運(yùn)轉(zhuǎn)兩分鐘，直到集料和粘結(jié)料被均勻的分散，并且 調(diào)節(jié)形成適于模壓的物質(zhì)。調(diào)節(jié)好的物質(zhì)然后被加入到聚結(jié)機(jī)器16中，例如高壓壓塊機(jī)， 生產(chǎn)出固體的60mm的正方形坯塊，厚度在30到40mm之間。本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料坯塊可以 被加工成型為其他的尺寸，例如30x30x10mm ；40x40x20mm ；60x40x20mm ；70x50x40mm。用于 形成聚塊的其他合適的形式的機(jī)器包括沖床、液壓機(jī)、摩擦螺旋壓力機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓力機(jī)、傾 斜制丸盤和擠壓機(jī)，所有這些都是在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的。坯塊在貯存室18加工處理并且 部分干燥，在合適的溫度下保存以促進(jìn)粘結(jié)料發(fā)揮作用同時使殘余的水分蒸發(fā)，之后，獲得 足夠適應(yīng)操作的強(qiáng)度，如果粘結(jié)料是水合性的，時間可能需要大約三天。有代表性的坯塊的 密度要大于1. 8克/立方厘米，并且依照ASTM的測試方法的限定2立方厘米測量獲得破碎 性數(shù)據(jù)，每平方英尺超過2000磅。通過這樣的結(jié)果證明團(tuán)塊適合于和鐵礦原料以及助熔劑 如煅石灰一起加入到電爐20中，以改變在煉鋼操作期間爐渣的化學(xué)反應(yīng)。爐渣調(diào)節(jié)坯塊中 的水分含量超過3%，例如可能從儲存室外獲得的，可是坯塊的使用仍然可以在緩慢降低 能量的爐子中不產(chǎn)生明顯的功率的損失，因?yàn)榕鲏K有機(jī)會被在熔融過程發(fā)生之前出現(xiàn)的熱 廢氣干燥。鐵礦材料可以包括一種或更多的來自碎邊剪切機(jī)22的廢料，來自鼓風(fēng)爐M的液 態(tài)的鐵或者是生鐵，來自熔爐26的直接冶煉的鐵(DRI)，以及其他鐵的來源，如來自貯存柜 觀的煙道粉塵。用廢鋼來煉鋼是很平常的。在某些地方的廢鋼的品質(zhì)很差，供應(yīng)量很少或 者成本太高，精制的鐵被用來作為金屬裝入料。在制造特殊等級的要求低臨界元素如銅、鎳 和錫的含量的鋼的時候，為了生產(chǎn)出優(yōu)等鋼材，鐵被首選用來作為金屬來源。高鐵含量的金 屬來源是直接冶煉的鐵顆粒物或者是在用天然氣處理中由鐵礦石冶煉出來的鐵水坯塊。其 他形式的更加純凈的鐵可以是生鐵和鼓風(fēng)爐的鐵。如果這些鐵料的硅含量較高，早期的爐 渣的硅含量也會較高，眾所周知將會有較強(qiáng)的堿性腐蝕或者嚴(yán)重腐蝕基于MgO的耐火爐襯 和維護(hù)材料。在電爐20的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，鐵料和料倉四中的助熔劑以及本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)坯塊或 者是集料一起，在整個煉鋼作業(yè)過程中保持爐渣中所需要的MgO的含量。爐渣的外觀出現(xiàn) 乳狀結(jié)構(gòu)是剩余的固體氧化鎂晶體的可靠的指示劑，它增加了液態(tài)的爐渣的體積粘度。通 過噴射極其少量的碳，足夠與吹入熔爐的氧氣或者是與爐渣中的FeO發(fā)生反應(yīng)來釋放出CO 和C02以引起爐渣發(fā)泡?？墒?，如果碳的微粒是由坯塊提供的，碳的形式被改變?yōu)闈B入到熔 渣池中的密集的顆粒，這樣，和FeO或者是氧氣發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生氣體的位置將能夠更好的 使?fàn)t渣發(fā)泡。本發(fā)明的坯塊中的碳組分的任務(wù)是，如果和正確的類型和大小的MgO原料一 起使用，將被結(jié)合到高顆粒密度的坯塊中。即使是當(dāng)坯塊被壓碎以粉末形式噴入，碳也密集 的聚集在一起，不過是以更加微小的微粒的形式。極其出乎意料的是，來自坯塊組合物的碳 以高密度的微粒形式結(jié)合在一起，在煉鋼過程中被非常有效的消耗掉。如圖4所示，盡管 爐渣中MgO的含量一般最高達(dá)8%，本發(fā)明的坯塊經(jīng)常使用大小為15x3mm的煅燒白云石或者是僵燒氧化鎂提供8. 5%到12%的MgO到爐渣中。用舉例的方法，爐渣調(diào)節(jié)料組合物包括25%的煤，粒度約為3mm和更細(xì)的碳，占集 料中20%的碳。在這一組合物中，該團(tuán)塊是坯塊，優(yōu)選的尺寸為40x40x25mm。當(dāng)該碳成分作 為坯塊的一部分的時候，由于集料或者是坯塊的高容積密度碳被帶入熔渣池中或者與鋼接 觸。煤的重量從每立方英尺約18磅到30磅。坯塊的容積密度超過70磅每立方英尺。團(tuán) 塊和/或團(tuán)塊中的微粒滲入到深入爐渣或者金屬與爐渣的界面，提供碳增加鋼水池中所需 要的指定水平的碳。在這樣密度形式下的碳將會比其他通常來源的碳更加有效得多地增加 鋼中碳的含量，例如來自原煤中的碳，來自粗冶金焦炭中的碳，來自以煤、無煙煤、石油焦碳 等等的形式噴入的碳?；旧嫌蓙碜耘鲏K的碳向鋼中供碳2到4次要比其他形式的碳有效 得多。氣泡，和稠密的、乳狀的浸透MgO的爐渣以及MgO中間體的固體顆粒一起，令人驚奇 的形成了比先前通過吹入爐中的方式加入碳估計進(jìn)入到爐渣或鋼池與爐渣的界面的實(shí)踐 更好、更高的泡沫并且持續(xù)時間更長的泡沫。使用本發(fā)明的坯塊的另一個好處在于對爐襯 的損耗的控制，這要?dú)w因于對滲入到爐渣和因?yàn)檎承匀闋顮t渣的形成和發(fā)泡而在爐壁或有 時是在爐頂上形成的覆蓋物中MgO的發(fā)泡和穩(wěn)定性的優(yōu)化。圖3中的圖表用于說明更好的 發(fā)泡的，更長持續(xù)時間的發(fā)泡爐渣在增大的爐渣體積中增加的厚度，基本上在所有的運(yùn)轉(zhuǎn) 時期的加熱期間上升得更高。這個結(jié)果是電極的屏蔽或者是電極和電弧引導(dǎo)進(jìn)入鋼水池， 盡量減小電弧的混亂(“爆燃”)和活躍的時間，過熱和致熱的方法沖擊耐火磚墻。在這個 最大化爐渣發(fā)泡的時期，爐子可以在或者接近最大功率的情況下操作，并且與沒有很好的 發(fā)泡爐渣的爐子比較相對要安靜。在每次加熱結(jié)束后，爐壁上都厚厚的覆蓋著堅硬的耐火層。圖5是說明為了獲得 較好的爐渣厚度，利用坯塊或者是壓碎的坯塊與煅燒白云石比較的曲線圖。在下一次加熱 的時候，就象先前爐渣的形成一樣，如果爐渣中缺少M(fèi)gO，早期的爐渣將從先前加熱過程中 在爐壁上形成的舍棄的外殼來提供所需要的MgO，這樣在爐壁上形成。這樣爐渣外殼的厚度 是一項重要的考慮事項，并且不被如圖5所示的本領(lǐng)域內(nèi)先前的使用煅燒白云石的實(shí)踐所 掌握。在煉鋼操作結(jié)束的時候，液態(tài)的鋼通過線30流出，而殘余的爐渣被送到了線32。如圖 6所示，當(dāng)以這樣的方式運(yùn)轉(zhuǎn)爐子的時候，包括磚塊襯里和維護(hù)材料在內(nèi)的耐火損耗非常明 顯的減少了。通過用本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料代替煅燒白云石，顯著地提高了爐子襯里的壽命， 在每噸鋼大約25磅的坯塊的時候，獲得了對于爐襯壽命的最大限度的延長，達(dá)到超過6個 月。圖7說明了爐渣調(diào)節(jié)料中的碳增加了保留在金屬池中的碳的好處，這樣加碳量， 一般情況下是通過粗碳的形式添加碳，可以減少多至50%。由于更好更長持續(xù)時間的發(fā)泡 爐渣，噴入的碳也可以減少。在一個測試中，噴入的碳從每噸分流出來的鋼超過25磅減少 到少于10磅。如圖2所示為維護(hù)材料的消耗，用底部和爐邊的MgO顆粒以及用于墻體和熱點(diǎn)區(qū) 域的噴射混合物中的MgO，令人驚奇的減少了，在某些實(shí)例中的減少達(dá)到了 50%。在圖2中 標(biāo)有“先前領(lǐng)域”的曲線圖用于強(qiáng)調(diào)連續(xù)更換煉鋼爐中熔爐襯里的費(fèi)用。實(shí)驗(yàn)性的爐渣調(diào)節(jié)料組合物A包括50%的粒度范圍為3X0mm，60%的顆粒大于 0. 2mm，含90%到92%之間的氧化鎂的僵燒氧化鎂；25%的輕燒氧化鎂；25%的煤形態(tài)的 碳，IxOmm ；以及12%到16%的水，作為粘結(jié)料。該組合物以如前面所描述并為圖1所確定的同樣的方式進(jìn)行處理。在鋼廠進(jìn)行試驗(yàn)。坯塊設(shè)備投料期間被加入到電熔爐中。在試驗(yàn) 中觀測到的好處證實(shí)了爐渣調(diào)節(jié)料組合物在爐渣中產(chǎn)生了所需要的MgO成分，穩(wěn)定的發(fā)泡 爐渣，有意的爐墻覆蓋物，減少了碳的加料和噴入，并且提高了耐高溫壽命。另外，兩個試驗(yàn) 操作完成了經(jīng)過長時間的氧吹以后在超過3100° F的情況下熔爐中鋼水的流出。一個試驗(yàn) 使用的是直徑觀英尺的熔爐，另一個試驗(yàn)使用的是小一些的熔爐。這些結(jié)果證明早先試驗(yàn) 的所有的優(yōu)點(diǎn)都是可以實(shí)現(xiàn)的。在即使能夠發(fā)泡傳統(tǒng)上也很難在熔融和精煉不銹鋼級時產(chǎn)生爐渣的電熔爐中完 成附加的試驗(yàn)。另外，最后得到的爐渣的CaO與SiO2比例較低，如圖7和圖8所示，在先前的實(shí)踐中，每噸鋼約17到18磅的煤或者是焦炭的添加 物，有代表性的2000磅或者更多碳料用來提高在引出鋼水時鋼中最終的碳含量。通過實(shí)例 中的方法，如果用僵燒氧化鎂作為MgO的來源的正常流出碳含量為0.07% (C)，那么用包括 本發(fā)明的任何爐渣調(diào)節(jié)料組合物的坯塊預(yù)熱坯塊以后，碳含量在0. 08%到0. 10%之間。這 樣的碳含量水平是不必要的并且有時甚至在成品鋼中是不可接受的，促成碳含量的減少， 典型的從2000磅到少于1250磅或者更少，以生產(chǎn)某些等級的鋼。這一發(fā)現(xiàn)證明來自坯塊 的碳比來自碳料的碳更加有效的熔入到金屬池中。爐渣中MgO的數(shù)量被限定可以達(dá)到少于 坯塊所必需的適當(dāng)?shù)牧恐?，并且鋼中碳的?shù)量可以從坯塊中減少的碳量來得到維持。在許 多情況下，減少坯塊添加物，使熔融成本額外的節(jié)約成為可能。這一不尋常的結(jié)果增加了進(jìn) 一步改進(jìn)和可能的相關(guān)節(jié)省的可能性?？紤]到MgO和碳兩者都通過更細(xì)的原料的團(tuán)塊以坯塊的形式更加有效被加入到 煉鋼過程中，發(fā)現(xiàn)MgO源的純度，粒度和顆粒的密度是控制MgO單元熔于爐渣的溶解性的很 重要的因數(shù)。因此，用于本發(fā)明中的爐渣調(diào)節(jié)料中的僵燒氧化鎂中MgO的純度將不會超過 94%,并且顆粒的體積密度或者是體積比重不超過2. 25克/立方厘米。這一現(xiàn)象說明為什 么壓碎后使用的耐火磚，尤其是任何尺寸的包含熔融的MgO的磚塊不會產(chǎn)生所期望的爐渣 調(diào)節(jié)料的效果，即使與15x3mm的煅燒白云石、僵燒氧化鎂比較。試驗(yàn)的組合物打算包括更加粗糙的僵燒氧化鎂顆粒。篩過后粒度大小為3x0mm 的，有相同的90 %到92 %的MgO純度的僵燒氧化鎂顆粒是有用的，其中50 %到90 %的顆粒 留在0. 2mm的篩網(wǎng)上，約20%到50%或更多的顆粒小于3mm，但是留在Imm的篩網(wǎng)上。生產(chǎn) 的坯塊含50%的3x0mm的僵燒氧化鎂和25%的輕燒氧化鎂細(xì)料，含25%的煤，以及添加作 為粘結(jié)劑的適當(dāng)?shù)乃黄?，聚集成團(tuán)塊在壓塊機(jī)中，然后以和前面描述過的團(tuán)塊混合物同 樣的方式加工處理。該坯塊包括這一粗僵燒氧化鎂顆粒用來作為爐渣調(diào)節(jié)料添加劑并且產(chǎn) 生說過的同樣的添加MgO到爐渣中和添加碳到鋼中的好處。另外，爐渣發(fā)泡更好，保持爐渣 發(fā)泡狀態(tài)更長，更好的覆蓋爐壁包括在耐火邊墻和部分頂部水冷面板上產(chǎn)生覆蓋物。如圖8所示，據(jù)信依照先前本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)為了使?fàn)t渣發(fā)泡將碳粉細(xì)粒噴入煉鋼 爐，從爐中擠出到某些程度帶著高速氣流或者是排出已知?dú)怏w而維持。另外，碳粉細(xì)粒的 重量都很輕，低至每立方英尺20到30磅，并且漂浮于空氣中或者有效燃燒或者在爐渣上燃 燒，與加入氧化釋放氣體的渣池或者爐渣與金屬界面相反，也致力于使?fàn)t渣發(fā)泡。在先前技 術(shù)領(lǐng)域的實(shí)踐中這樣加入的大量的煤或者是石油焦碳是很昂貴低效的。依照圖9所示，本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料的在煉鋼中的使用對煉鋼爐的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了意 料不到的好處，包括每噸鋼節(jié)省成本超過5美元。煉鋼操作中的許多因素為這一成本的節(jié)省作出了貢獻(xiàn)。消耗原料項目的減少典型超過每噸鋼50%，提供碳料的成本從1. 10美元減 少到0. 44美元；噴入碳從1. 65美元減少到0. 83美元；耐火爐襯成本從1. 19美元減少到 0. 47美元；噴入混合物從0. 61美元減少到0. 26美元；底部和爐邊混合物成本從0. 60美元 減少到0. 23美元；石灰添加物成本從3. 28美元減少到1. 76美元；電極消耗從4. 25美元減 少到4. 00美元。剩余項目是電能消耗，從15. 20美元減少到14. 40美元。圖4所表示的是要求較少的MgO單元仍在爐渣中產(chǎn)生相同的MgO。坯塊原料投料 的重量可以減少。因此，加入到爐中的MgO單元的重量被減少而同樣的MgO的水平可以在 爐渣中實(shí)現(xiàn)。坯塊也允許加入爐子的煅燒石灰的減少。這樣依次降低了 CaO的含量以及 CaO和SW2比率。眾所周知較低CaO和SW2比率的液態(tài)爐渣促成爐渣中較低比率的狗0。 更多的鐵可以由此轉(zhuǎn)變成為鋼由此增長鋼的流出產(chǎn)量。爐渣調(diào)節(jié)料導(dǎo)入到電爐煉鋼爐中的 量，可以在高石灰硅酸鈣爐渣中提高M(jìn)gO的水平到5%到14%之間，不過高至18%也是有 效的，并且由此產(chǎn)生乳狀爐渣質(zhì)地，不濾去可溶性的MgO，泡沫的產(chǎn)生增加了爐渣的體積，并 且保護(hù)性的覆蓋在電爐煉鋼爐的耐火邊墻。爐渣調(diào)節(jié)料以足夠在CaO和SW2比率低于1. 5 的時候提高高石灰硅酸鈣爐渣中MgO的含量到22%的量被加入到電爐中。在失敗的情況 下形成乳狀爐渣質(zhì)地并且爐渣出現(xiàn)稀疏水流狀紋理或者是連貫的并且進(jìn)一步地爐渣并沒 有充分的發(fā)泡，爐渣調(diào)節(jié)料被導(dǎo)入的量被選擇在一個能夠在高石灰硅酸鈣爐渣中通過添加 更多的煅燒石灰以增加CaO和Si02比率到1. 8到2. 1之間來充分提高M(jìn)gO的含量到高至 14%。熔爐的爐料可包括鐵礦合金爐料以兩個不同的時間間隔加入，并且在兩個時間間隔 的第一個間隔期間加入20%到80%之間爐渣調(diào)節(jié)料，在兩個時間間隔的第二個間隔期間 加入20%到80%之間爐渣調(diào)節(jié)料。典型地，至少有20%的適當(dāng)?shù)臓t渣調(diào)節(jié)料在爐子加熱鐵 礦合金的時候被加入。另外，有一個目的是將其他合適的添加物結(jié)合進(jìn)入到包括或不包括 碳的坯塊爐渣調(diào)節(jié)料中，以向鋼或者爐渣提供更出色的反應(yīng)原料。以這樣的處理方式導(dǎo)入 的添加劑包括碳化硅和硅鐵合金用來減少其他有價值的氧化物進(jìn)入到金屬中，例如在制造 不銹鋼的時候氧化鉻進(jìn)入到鉻金屬中。另外，添加煅燒白云石可以提供更出色的CaO和MgO 的反應(yīng)顆粒。將這些出色的原料混合到坯塊形式中，確保這些物質(zhì)將會到達(dá)爐渣池界面并 且有效地發(fā)生反應(yīng)。在接通電源期間的加熱時間被縮短并且因此能量消耗和電極的使用被減少而得 到額外的節(jié)省。眾所周知，直徑大于26或觀英尺的非常大的電弧或者是直流電熔爐，都難 以被爐渣所覆蓋。坯塊和甚至更大顆粒的尺寸高至6mm的僵燒氧化鎂，以及來自煤中的碳 一起使用，將會有效地改善爐渣對這樣的熔爐的邊墻的覆蓋。在眾人所知為AOD的氬氧脫碳爐中控制痕跡，用來精煉不銹鋼。其結(jié)果證明鉻和 硅元素成分在爐渣中的氧化物中減少了，而在產(chǎn)品金屬中增加了，由此增強(qiáng)了加工過程的 效率。在電弧熔爐中含有經(jīng)過選擇的煉制合金原料部分精煉的鋼料，被轉(zhuǎn)移到氬氧脫碳爐 中，并且加入本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料以完成鉻和硅的氧化物在化學(xué)上的減少。本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料的使用也促進(jìn)了高質(zhì)量鋼的生產(chǎn)。當(dāng)使用本發(fā)明的爐渣調(diào) 節(jié)料導(dǎo)致作為硫的主要來源的碳料量的減少，由此產(chǎn)生的好處是避免了在鋼中含硫量的增 加，對質(zhì)量很有利。當(dāng)?shù)挥脕碜鳛殇摰牡燃壱?guī)格的評介時，爐渣改善后的發(fā)泡作用將充 滿更多的熔爐的體積空間，并且電弧直接向下進(jìn)入到鋼鐵中，遠(yuǎn)離熔爐的上部空間。電弧的 這一保護(hù)將把爐子內(nèi)的空氣中濃縮氮?dú)獾漠a(chǎn)生減到最小程度，并且導(dǎo)致在那些需要在嚴(yán)格的規(guī)范下生產(chǎn)的某些鋼中很低的含氮水平。用來生產(chǎn)爐渣調(diào)節(jié)坯塊的另一個組合物使用46%的僵燒氧化鎂，18%的輕燒氧化 鎂，觀％的煤，和8%的水。這些成分一起混合在機(jī)器中形成尺寸為40x30mm的經(jīng)過回火的 混合物坯塊。觀測結(jié)果顯示來自坯塊的碳被取代超過三次，和來自原煤的碳投料一樣多。 池中的碳量保持在相同的水平上。意想不到的是，煤的投料，每次加熱2000磅，已經(jīng)作為 熔融成本順利的排除了。另外，坯塊提供的MgO在最后的爐渣中產(chǎn)生更高的MgO，然后來自 15x3mm的粗僵燒氧化鎂的MgO在本領(lǐng)域內(nèi)先前的技術(shù)實(shí)踐中使用。通過使用由38%的3x0mm的僵燒氧化鎂，25 %的輕燒氧化鎂，25%的煤和12%的 水組成的混合物來增強(qiáng)坯塊的效力?；旌弦院?，合成的組合物在壓塊機(jī)器中加工處理，然后 合成含62%的MgO和20%的帶10%的灼燒損失的碳。在熔爐中設(shè)計經(jīng)過加熱后120NT鋼的出鋼試驗(yàn)，證實(shí)觀80磅的坯塊可以取代MOO 噸的僵燒氧化鎂15x3mm的粗料，并且在更低的成本。通過一個更加直接的其他比較，來自 坯塊的17 磅的MgO取代2208磅的來自粗僵燒氧化鎂的MgO。萬一碳對于爐渣或者鋼的加工處理來說不是有價值的或者不是重要的添加物，坯 塊可以由3x0mm的僵燒氧化鎂，約為200目的輕燒氧化鎂，和作為粘結(jié)劑的水一起形成結(jié)合 物。這些坯塊可應(yīng)用于某些電爐中，但是更多地應(yīng)用在BOF爐中，在哪兒仍然要求MgO 和石灰并且石灰加上煅燒白云石還在使用。這些坯塊含有約65%的MgO成分，提供非常細(xì) 的MgO顆粒，并且中間產(chǎn)物大小的MgO作為個別微粒來增加爐渣的體積粘度。在這樣的情況 下，坯塊組合物包括混合在一起的30%到85%的大小為3x0mm的僵燒氧化鎂，20%到70% 的約200目的輕燒氧化鎂，以及8%到30%的充當(dāng)這些原料的粘結(jié)劑的水。得到的坯塊將 會檢驗(yàn)含約60%到70%的MgO，平衡灼燒損失和來自菱鎂礦起始原料中混雜物的灰燼。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的爐渣調(diào)節(jié)料組合物C包括按重量計算的50%的僵燒氧化鎂，3x0mm， 25%的輕燒氧化鎂，25%的煤，3x0mm，用約12%的水混合?；旌衔锿ㄟ^混合調(diào)節(jié)以形成適于 模壓的塊狀，然后在高壓壓塊機(jī)器中被擠壓。最后的組合物包括約62 %的MgO，18 %到20 % 的碳，以及約12%的煉焦后的重量損失。在鋼廠進(jìn)行的試驗(yàn)，在此用煅燒白云石來提供MgO 到爐渣中，并且碳料被加入以增加流出金屬中的含碳量到0.06%。3000磅的坯塊被投入到 爐中以取代所有的煅燒石灰石。爐渣中的MgO含量維持在10%并且金屬中碳的含量保持在 約0. 08%。來自坯塊的較高的碳含量允許減少3000磅的粗煤形式的碳投料。另外，噴入碳 的量也有一定的減少。坯塊的使用產(chǎn)生的凈節(jié)省量是很重要的。在鋼廠實(shí)施的進(jìn)一步的試驗(yàn)進(jìn)行添加15x3mm的僵燒氧化鎂的通常練習(xí)用于MgO 的評估，在常規(guī)的聯(lián)系中，每噸鋼使用25磅的噴入碳以充分地發(fā)泡爐渣來保護(hù)熔爐。在加 熱期間，在坯塊中使用本發(fā)明的爐渣調(diào)節(jié)料，噴入碳，在這樣的情況下，無煙煤的細(xì)粒，加入 比率被減少到每噸鋼少于10磅，減少量超過60%，得到附加的或者說是意想不到的節(jié)省。 當(dāng)爐子在最大功率下加熱的時候，爐渣發(fā)泡覆蓋在爐壁上。2500磅的坯塊裝料加入到爐子中提供部分滿足爐渣所需要的MgO。在觀測到爐渣 中MgO的含量為11%，大幅度超過需要值，煅燒白云石的需求從正常添加的9000磅的標(biāo)準(zhǔn) 重量被減少到3000磅。另外，加熱物體在較高的溫度和高于所需要的氧氣量的時候流出， 說明了在電源接通的時間和氧氣吹入的時間是過量的，可以減少。在爐渣中更好的爐渣發(fā)泡，更好的爐壁覆蓋物，更好的碳產(chǎn)量，更好的MgO的溶液的結(jié)果是坯塊的使用和煅燒白云 石的減少產(chǎn)生的。加熱時間被減少1到2分鐘，這樣氧氣的消耗也被削減。有效的節(jié)省應(yīng) 該歸因于這一爐子操作中坯塊的使用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的爐渣調(diào)節(jié)料組合物D包括按重量計算的52%的僵燒氧化鎂，6x0mm， 25%的僵燒氧化鎂，200目，22%的煤，3x0mm，用約6%的水和5%的木素磺化鹽粘結(jié)劑溶液 混合?；旌衔锿ㄟ^混合調(diào)節(jié)以形成適于模壓的塊狀，然后在高壓壓塊機(jī)器中被擠壓。最后 的組合物包括約68%的MgO，16%到18%的碳，以及約6%的煉焦后的重量損失。在鋼廠進(jìn) 行的試驗(yàn)，在此用煅燒白云石來提供MgO到爐渣中，并且碳料被加入以增加流出金屬中的 含碳量到約0. 06%。4000磅的坯塊被投入到爐中以取代所有的僵燒氧化鎂。爐渣中的MgO 含量維持在10%并且金屬中碳的含量保持在約0.04%。來自坯塊的較高的碳含量允許減 少1000磅的粗煤形式的碳投料。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合不同圖形的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是仍然需要認(rèn)識到 其他相似的實(shí)施方案也可以有效的或者在修正和添加后接近所描述的實(shí)施方案以實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的同樣的作用而不會背離本發(fā)明。因此，本發(fā)明不受任何個別實(shí)施方案的限定，但是更 確切的解釋依照后附的權(quán)利要求書的廣度和范圍。
權(quán)利要求
1.一種爐渣調(diào)節(jié)料，按重量計算包括混合物和2%到30%的粘結(jié)劑和一種混合物，所 述混合物包括20%到75%的由小于8毫米的顆粒組成的第一煅燒集料成分，其中至少 30%的顆粒是0. 2毫米或更大，并且其中包含35%到94%之間的MgO ；25% -50%的由小 于100目的顆粒組成的第二煅燒集料成分，其中包含MgO ；以及最高達(dá)50%的造渣碳質(zhì)添加 劑。
2.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的第一煅燒集料成分選自僵燒菱鎂礦、僵 燒白云石和輕燒白云石或其結(jié)合物。
3.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的第二煅燒集料成分選自僵燒菱鎂礦、僵 燒白云石和輕燒白云石或其結(jié)合物。
4.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的第一煅燒集料成分包含80%到94%MgO。
5.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的第二煅燒集料成分包含80%到97%MgO。
6.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的第二煅燒集料成分進(jìn)一步包括大約80% 或者更多的顆粒尺寸小于200目。
7.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的造渣碳質(zhì)添加劑選自由煤、無煙煤、冶金 焦、石油焦和石墨所組成的組中。
8.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的造渣碳質(zhì)添加劑的碳含量為 78% -99. 8%。
9.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的造渣碳質(zhì)添加劑的粉粒細(xì)度小于6毫米。
10.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑能夠與混合物的一種或者一種 以上成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
11.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑是水。
12.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑是5-25%的水。
13.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑包括足夠的液體，以形成適于模 壓的混合物，并且所述粘結(jié)劑選自硅酸鈉，木素磺酸鹽，木素磺酸鹽溶液，鹽酸，硫酸，氯化 鎂，硫酸鎂，磨礫石，松脂，焦油，浙青，膨潤土，黏土、樹脂或其結(jié)合物。
14.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑包含水。
15.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑包括有機(jī)粘結(jié)劑。
16.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑包含6%或者更少的水。
17.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的粘結(jié)劑通過粘合使所述的混合物凝結(jié) 成塊，并且所述粘結(jié)劑選自由松脂，焦油，浙青所組成的組中。
18.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，進(jìn)一步包括高達(dá)50%的相容的填充材料。
19.依照權(quán)利要求18的爐渣調(diào)節(jié)料，所述相容的填充材料選自由碳化硅、硅鐵合金、鉻 鐵合金、硅錳鐵合金、氧化鐵、鉻礦石、鐵礦石、軋屑、石灰石、白云石、粗菱鎂礦、回收的巖漿 碳磚、和回收的鎂磚所組成的組中。
20.依照權(quán)利要求1的爐渣調(diào)節(jié)料，其中所述的混合物包括20%到70%的由小于8毫 米的顆粒組成的第一煅燒集料成分，其中至少30%的顆粒是0. 2毫米或更大，并且其中包 含35%到94%之間的MgO :25^-50%的由小于100目的顆粒組成的第二煅燒集料成分，其中包含MgO ；以及5-50%的造渣碳質(zhì)添加劑。
21.—種生產(chǎn)爐渣調(diào)節(jié)料的方法，包括產(chǎn)生一種集料混合物，包括20%到75%的由小于8毫米的顆粒組成的第一煅燒集 料成分，其中至少30%的顆粒是0. 2毫米或更大，并且其中包含35%到94%之間的MgO ； 25% -50%的由小于100目的顆粒組成的第二煅燒集料成分，其中包含MgO ；以及高達(dá)50% 的造渣碳質(zhì)添加劑；將所述混合物與2-30%的粘結(jié)劑相混合；和在足夠的高壓下壓縮所述混合物從而產(chǎn)生一種煤餅。
22.依照權(quán)利要求21的生產(chǎn)爐渣調(diào)節(jié)料的方法，其中所述集料混合物包括20%到70% 的由小于8毫米的顆粒組成的第一煅燒集料成分，其中至少30%的顆粒是0. 2毫米或更大， 并且其中包含35%到94%之間的MgO ;25% -50%的由小于100目的顆粒組成的第二煅燒 集料成分，其中包含MgO;以及5-50%的造渣碳質(zhì)添加劑。
23.依照權(quán)利要求21的生產(chǎn)爐渣調(diào)節(jié)料的方法，其中所述集料混合物和粘結(jié)劑在混合 器中批量混合并使用一種機(jī)器械壓縮，所述機(jī)器選自沖床、液壓機(jī)、摩擦螺旋壓力機(jī)、回轉(zhuǎn) 式壓力機(jī)、傾斜制丸盤和擠壓機(jī)所組成的組中，從而形成混合的混合物集塊。
全文摘要
一種爐渣調(diào)節(jié)料，包括MgO，與碳或者是裝填料和粘結(jié)劑混合在一起，在壓制后形成可以是坯塊形式的集料。該爐渣調(diào)節(jié)料被用于改善煉鋼熔爐的操作性能和耐火壽命。爐渣調(diào)節(jié)料包括按重量計算的混合物和2％到25％的用于粘結(jié)團(tuán)塊或者是較大顆粒的所述混合物的粘結(jié)劑，該混合物包括20％到90％的由小于8毫米的顆粒組成的煅燒集料，其中至少30％的顆粒是0.2毫米或更大，并且其中包含35％到94％之間的MgO；最高達(dá)50％的造渣碳質(zhì)添加劑或者是其他添加劑；和最高達(dá)50％的輕燒菱鎂礦。
文檔編號C22C33/00GK102061359SQ20101058140
公開日2011年5月18日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者布賴恩·J·斯坦, 約瑟夫·L·斯坦, 約翰·比爾蒂, 羅伯特·S·博甘 申請人:Ism有限公司