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转炉炼钢中高强铝铁压球的应用

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摘要:主要介绍高强铝铁压球的生产工艺流程和化学成分及现场使用情况。高强铝铁压球通过物理挤压成型,生产能耗低、污染小、便于储存且强度高不易粉化,减轻了现场环保压力,是节能减排,实现绿色化的新型含铝复合脱氧剂。在转炉炼钢中,高强铝铁压球在使用量、脱氧能力和出钢温降方面与铝铁合金基本一致,但其生产工艺简单、成本低,因此,使用高强铝铁压球替代铝铁合金能达到降本增效的目的。

关键词:高强铝铁压球化学成分复合脱氧剂降本增效

前言

铝铁合金作为炼钢过程中的主要脱氧剂之一,具有强烈的脱氧净化作用,可以改善夹杂物形态减少钢液中气体元素含量,但铝铁合金的生产技术标准要求高,质量要求严格[1-3]。目前主要用中频感应电炉生产铝铁合金,其生产工艺复杂、能耗高、污染大,随着环保压力的加大,其生存空间逐渐缩小[4-6]。为确保铝铁合金的持续稳定供应,各钢铁厂开始寻求新型铝制脱氧剂替代铝铁合金。经注册送体验金无需申请调研发现,铝制品生产过程中产生了大量粉尘及碎屑,可回收再利用[7],与铁粉按一定比例混匀使其化学成分与铝铁合金基本一致,挤压成型后,其密度大、落下强度高、易储存,既环保又节能,可作为一种新型铝制脱氧剂使用[8-10]。

1生产工艺流程与对比试验

1.1试验原料高强铝铁压球生产用原材料为铝粉和铁粉,其纯度较高,杂质元素含量低,化学成分如表1所示。

1.2生产工艺流程高强铝铁压球的生产工艺流程主要为:①将铝粉和铁粉按一定的比例用电子皮带秤进行称量,然后混合均匀,每次混合料总量为1t;②将混合料提升至中间料仓,通过螺旋输料机均匀供料至压球机进行挤压成型;③对成型后的压球进行破碎,然后提升至回转筛筛分,筛下料返回料仓进行循环利用,筛上物即为成品高强铝铁压球。该方法得到的高强铝铁压球粒度、成分与铝铁合金基本一致,且生产工艺简单,克服了中频感应电炉生产铝铁合金过程中能耗高、污染大等缺陷。高强铝铁压球原材料多为二次利用资源,价格低,随着环保整治力度的加大,高强铝铁压球的发展前景可观。高强铝铁压球和铝铁合金化学成分及使用场合如表2所示。

1.3对比试验本次试验数量为50t,分四次上料,分别为10t、10t、15t和15t,四次上料过程,皮带首尾、落料口均专人监视,主要观察物料上料过程中有无破碎及粉化现象,最后在转炉出钢一半后将高强铝铁压球对准钢流加入。为了方便与铝铁合金进行对比,收集了相同炉座冶炼同一钢种的数据。

2结果与讨论

2.1转炉脱氧炉次数据试验收集了高强铝铁压球和铝铁合金在转炉脱氧过程中的数据,试验钢种均为铝镇静钢,且各收集了15炉试验数据,如表3所示。

2.2合金用量对比合金使用量增多不仅会增加成本,还会影响温降、增加渣量及杂质元素引入,因此,在合金的替代使用中,应重点关注合金使用量。从表3可知,高强铝铁压球平均使用量低于铝铁合金。从图1可以看出,高强铝铁压球在使用量上波动较小,更加稳定,便于控制投入量。

2.3脱氧能力对比高强铝铁压球和铝铁合金的主要作用是脱去钢水中多余的氧,其脱氧能力直接影响元素收得率,是评价脱氧合金质量的重要指标之一[11]。从表3可知,在钢水量为358t左右,出钢温度为1663~1671℃,停吹游离氧727~771ppm的条件下,加入高强铝铁压球后钢包铝含量为32ppm,加入铝铁合金后钢包铝含量为34ppm,两者差异较小。图2为高强铝铁压球与铝铁合金每炉脱氧后钢包铝含量对比,可以看出高强铝铁压球与铝铁合金的脱氧能力相当且更稳定。2.4出钢温降对比由于铝质脱氧剂在转炉中主要为吸热反应,因此,由合金使用造成的温降不利于钢水质量。从表3可知,在高强铝铁压球和铝铁合金平均加入量相近的情况下,对应的出钢温降分别为52℃和54℃,两者差异较小,但从图3可知,高强铝铁压球的温降波动更小,有利于现场精准预测出钢温度,在保证浇注顺行的情况下,有效降低出钢温度,提高钢水质量,降低冶炼成本。

2.5经济效益对比高强铝铁压球由于生产原料便宜及工艺简单等优势,其采购价格较同期铝铁合金低400元(不含税),湛江钢铁炼钢厂月平均使用铝铁合金1800t,如果全部使用高强铝铁压球替代可每月降低成本72万元,折算成吨钢节省成本约1.029元钢水(以每月产量70万t计算),预计全年产生效益约864万元。目前代替10%的铝铁合金,预计效益约86.4万元/年。若后续高强铝铁压球在使用中强度和水分均稳定,可扩大使用量。

3结语

通过了解高强铝铁压球的生产工艺流程及现场试验结果,重点对比了高强铝铁压球和铝铁合金在转炉脱氧过程中各项指标的值,并对各指标进行相应的对比分析,得出以下结论:(1)高强铝铁压球生产原料价廉且工艺简单,其化学成分、粒度和铝铁合金基本一致。与传统铝铁合金相比,高强铝铁压球克服了中频感应电炉生产铝铁合金过程中能耗高、污染大等缺陷,是节能减排,实现绿色化的新型含铝复合脱氧剂。(2)通过对比试验分析,高强铝铁压球与铝铁合金在使用量、脱氧能力和出钢温降方面基本一致。在出钢过程中添加高强铝铁压球无产生烟尘情况,减轻了现场环保压力。(3)高强铝铁压球采购价格较同期铝铁合金低,产生的经济效益显著,在强度、水分满足生产的前提下,增加高强铝铁压球使用量能有效降低吨钢成本。

参考文献

[1]许传才.铁合金冶炼工艺学[M].冶金工业出版社,2008.

[2]王长征,郭小芳,王兴峰.铁合金生产的环境风险评价[J].铁合金,2017,48(1):43-48.

[3]夏长松,李小强,谢杰智.铝铁合金在在转炉炼钢中的应用[J].南方金属,2011(2):53-55.

[4]李家通.多功能脱氧剂的开发和在转炉炼钢上的应用效果[J].现代冶金,2000(1):32-35.

[5]向青春,王静媛,周振平,等.铝铁合金的研究进展与应用状况[J].铸造,2006,55(9):875-879.

[6]赵大同.转炉终脱氧剂的研究开发及应用[J].四川冶金,2014,36(3):5-7.

[7]于立波,金恒阁,于洋,等.用废旧铝制作炼钢脱氧剂的研究(二)[J].中国物资再生,1996(12):19-20.

[8]李双江,李阳,李杰,等.炼钢用脱氧剂的性能及应用现状[J].河北冶金,2014(10):45-48.

[9]杨攀.等离子喷注技术制备Al-Fe合金组织及性能的研究[D].成都:西华大学,2016.

[10]郭军,闻昕舒,赵一鹏,等.中国铁合金行业技术进步现状及预测[J].铁合金,2014,45(2):57-64.

[11]陈家祥.复合脱氧剂最佳成分的设计[J].铁合金,2007,38(1):1-8.

作者:邓明 金奕 王炜 徐润生 单位:宝钢湛江钢铁有限公司制造管理部

炼钢杂志责任编辑:张雨    阅读:人次

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