本發(fā)明涉及不銹鋼電爐煉鋼，具體涉及一種以不銹鋼除塵灰為原料的不銹鋼電爐用氧化劑及其使用方法。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)鋼鐵制造等重污染企業(yè)的“三廢”排放控制要求也越來(lái)越嚴(yán)格。促使鋼鐵企業(yè)不斷地尋找減少“三廢”排放和回收利用“三廢”的方法與措施。對(duì)于不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)，除塵灰粉塵是生產(chǎn)不銹鋼過(guò)程中必然帶出的固體廢棄物。目前，現(xiàn)代化的不銹鋼煉鋼廠一般采用以電爐-AOD爐-VOD/LTS/LF精煉-連鑄這種生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行不銹鋼冶煉。而在電爐煉鋼生產(chǎn)奧氏體不銹鋼的過(guò)程中，必需使用一定量的氧化材料，通過(guò)合適的造渣工藝進(jìn)行鋼水脫磷操作，以獲得磷含量滿足用戶要求的優(yōu)質(zhì)不銹鋼。
中國(guó)專(zhuān)利CN102162020A公開(kāi)了一種在不銹鋼冶煉過(guò)程爐渣形成后加入氧化鐵球造渣的方法，然而氧化鐵與鋼液接觸過(guò)程中，不僅會(huì)生成CO，而且還會(huì)與鋼液中的鉻反應(yīng)，如果氧化鐵球加入時(shí)鋼液溫度過(guò)低，存在著生成的大量額外氧化鉻進(jìn)入爐渣并惡化爐渣流動(dòng)性能的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種以不銹鋼除塵灰為原料的電爐用氧化劑及其使用方法，該氧化劑可用于實(shí)施全系列奧氏體不銹鋼鋼種(包括：鉻鎳系不銹鋼、鉻鎳鉬系不銹鋼)的不銹鋼電爐冶煉，完全滿足不銹鋼電爐氧化脫磷的工藝要求，達(dá)到不銹鋼電爐冶煉低磷不銹鋼電爐鋼水(或母液)的目的，在最大化地回收利用不銹鋼生產(chǎn)廢棄物的同時(shí)，可全部替代冶煉過(guò)程中所需的氧化劑，降低不銹鋼冶煉成本。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種以不銹鋼除塵灰為原料的電爐用氧化劑，其包括如下組分，以重量百分比計(jì)：
不銹鋼煉鋼除塵灰 60～70％；
含鉻鎳混軋鐵皮 25～35％；
粘結(jié)劑 4.5～5.5％。
進(jìn)一步，所述電爐用氧化劑的主要化學(xué)成分重量百分比為：TFe≥38.00％，Cr2O3≥6.00％，NiO≥1.20％，SiO2≤5.00％，S≤0.07％，P≤0.05％，H2O≤2.00％。
所述不銹鋼煉鋼除塵灰為奧氏體不銹鋼除塵灰、鐵素體不銹鋼除塵灰中的至少一種。
再，所述奧氏體不銹鋼除塵灰來(lái)源于所有奧氏體不銹鋼煉鋼生產(chǎn)企業(yè)，其主要化學(xué)成分重量百分比為：CaO：12.0～18.0％，MgO：5.0～8.0％，MnO：0.5～1.5％，SiO2：5.0～7.0％，P2O5：0.05～0.15％，TFe：35.0～45.0％，Cr2O3：8.0～14.0％，Al2O3：0.4～0.6％，S<0.1％，CuO：0.05～0.20％，NiO：1.5～2.5％，ZnO：0.4～1.2％。
所述鐵素體不銹鋼除塵灰來(lái)源于所有鐵素體不銹鋼煉鋼生產(chǎn)企業(yè)，其主要化學(xué)成分重量百分比為：CaO：30.0～38.0％，MgO：5.0～8.0％，MnO：0.8～1.4％，SiO2：3.0～6.0％，P2O5<0.1％，TFe：22.0～38.0％，Cr2O3：5.0～12.0％，Al2O3：0.4～0.6％，S<0.1％，CuO：0.02～0.080％，Na2O：0.1～0.2％，PbO<0.03％。
所述含鉻鎳混軋鐵皮來(lái)源于所有不銹鋼熱軋生產(chǎn)企業(yè)，其主要化學(xué)成分重量百分比為：Cr2O3：10.0～15.0％，SiO2：1.0～2.0％；MnO：0.5～0.8％；NiO：4.5～6.0％，TFe：35.0～70.0％，余量為CaO。
再，本發(fā)明所述粘結(jié)劑為球團(tuán)粘結(jié)劑，具體為普通工業(yè)水泥。
在本發(fā)明的原材料設(shè)計(jì)中：
(1)本發(fā)明以不銹鋼除塵灰為氧化劑的主要原料
不銹鋼除塵灰為不銹鋼煉鋼(包括電爐、AOD氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐、LF精煉爐等)的除塵產(chǎn)出物。大部分除塵灰難以處理，是因?yàn)椴讳P鋼除塵灰因含有Cr2O3，不僅會(huì)影響其他行業(yè)的使用，且因Cr元素在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劇毒的6價(jià)鉻，至今仍是存在環(huán)保問(wèn)題的不銹鋼固體廢棄物。本發(fā)明以不銹鋼除塵灰為主要原料，回收利用除塵灰中所含的鉻氧化物(Cr2O3)，使電爐氧化渣中Cr2O3達(dá)到一定的濃度，減少入爐鉻金屬原料的鉻氧化速率。有效回收利用不銹鋼固體廢棄物，解決了環(huán)保難題。
(2)本發(fā)明以含鉻鎳混軋鐵皮作為氧化劑的主要配料
本發(fā)明以含鉻鎳混軋鐵皮為主要配料，回收利用固體廢棄物，開(kāi)拓了不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)廢棄物的利用途徑；并利用含鉻鎳混軋鐵皮中所含較高的TFe(35～70％)，增加電爐氧化劑中的TFe，為不銹鋼電爐氧化脫磷創(chuàng)造良好的氧化性氣氛；還利用含鉻鎳混軋鐵皮濕度大的特點(diǎn)，在與極干燥的不銹鋼除塵灰(靜電除塵產(chǎn)出物)充分混合后，可避免車(chē)載運(yùn)輸、皮帶輸送及溜槽下料過(guò)程中的揚(yáng)塵，從而在利廢過(guò)程中減少對(duì)環(huán)境的二次污染，促進(jìn)環(huán)保；同時(shí)，利用含鉻鎳混軋鐵皮濕度大且所含水份穩(wěn)定的特點(diǎn)，在電爐用氧化劑制備的混合過(guò)程中可無(wú)需加水工序，并消除混合過(guò)程中水含量波動(dòng)對(duì)制球質(zhì)量的干擾，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品物理性能的穩(wěn)定。
本發(fā)明采用常規(guī)冷壓球團(tuán)的制球工藝及普通冷壓造球機(jī)將上述原料制球，制得的所述電爐用氧化劑產(chǎn)品中水份要求：≤2.0％，產(chǎn)品粒度要求：粒度≤10mm，粉塵物含量≤5％。
本發(fā)明所述電爐用氧化劑的使用方法，具體為：在電爐冶煉過(guò)程中，每125噸的出鋼量需向金屬料中加入共計(jì)3.5～8.0噸的所述電爐用氧化劑，所述電爐用氧化劑在金屬料熔化期和氧化期至少分三批加入，其中，在金屬料熔化期，加入第一批電爐用氧化劑；在金屬料氧化期至少分兩批加入剩余的電爐用氧化劑。
優(yōu)選的，對(duì)于全廢鋼模式：在電爐冶煉過(guò)程中，每產(chǎn)出125噸的出鋼量需向金屬料中加入4.5～5.0噸所述電爐用氧化劑，所述電爐用氧化劑分三批加入，其中，在金屬料熔化期，加入所述電爐用氧化劑總量的42～45％；在金屬料氧化期，氧化初期時(shí)加入所述電爐用氧化劑總量的42～45％，待金屬料完全熔化為液體時(shí)加入剩余的電爐用氧化劑。
優(yōu)選的，對(duì)于兌鐵水模式：在電爐冶煉過(guò)程中，每產(chǎn)出125噸的出鋼量需向金屬料中加入3.8～4.2噸所述電爐用氧化劑，所述電爐用氧化劑分三批加入，其中，在金屬料熔化期，加入所述電爐用氧化劑總量的25～30％；在金屬料氧化期，氧化初期時(shí)加入所述電爐用氧化劑總量的50～60％，待金屬料完全熔化為液體時(shí)加入剩余的電爐用氧化劑。
優(yōu)選的，對(duì)于低鎳生鐵脫磷模式：在電爐冶煉過(guò)程中，每產(chǎn)出125噸的出鋼量需向金屬料中加入7.0～8.0噸所述電爐用氧化劑，所述電爐用氧化劑分三批加入，其中，在金屬料熔化期，加入所述電爐用氧化劑總量的42～45％；在金屬料氧化期，氧化初期時(shí)加入所述電爐用氧化劑總量的42～45％，待金屬料完全熔化為液體時(shí)加入剩余的電爐用氧化劑。
優(yōu)選的，對(duì)于低鎳生鐵配磷脫硅模式：在電爐冶煉過(guò)程中，每產(chǎn)出125噸的出鋼量需向金屬料中加入4.5～5.5噸所述電爐用氧化劑，所述電爐用氧化劑分三批加入，其中，在金屬料熔化期，加入所述電爐用氧化劑總量的10～15％；在金屬料氧化期，氧化初期時(shí)加入所述電爐用氧化劑總量的50～60％，待金屬料完全熔化為液體時(shí)加入剩余的電爐用氧化劑。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種以不銹鋼除塵灰為主要原料的電爐用氧化劑，既可穩(wěn)定有效地在不銹鋼電爐冶煉過(guò)程中完成氧化脫磷，又可短流程回收利用不銹鋼固體廢棄物，減少排放，有益于環(huán)保。
本發(fā)明所述電爐用氧化劑可應(yīng)用于全系列的奧氏體不銹鋼鋼種(包括：鉻鎳系不銹鋼、鉻鎳鉬系不銹鋼)的電爐冶煉工序，可完全替代現(xiàn)有不銹鋼電爐氧化劑的功能，在電爐冶煉中獲得有效的氧化脫磷效果，滿足不銹鋼電爐的冶煉需求，是一種有益于環(huán)境保護(hù)且經(jīng)濟(jì)適用的不銹鋼電爐用氧化材料。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的制球工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例
使用本發(fā)明的除塵灰氧化劑，在采用本發(fā)明配套使用方法的情況下，進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，效果良好。實(shí)際數(shù)據(jù)如下：
1、實(shí)際原材料配入量參見(jiàn)表1，其中，粘結(jié)劑：采用普通工業(yè)水泥，使用牌號(hào)：普通工業(yè)用325#水泥；原料產(chǎn)地：國(guó)內(nèi)外所有水泥業(yè)。
2、制備方法：
i)制球工藝及主要設(shè)備：采用常規(guī)冷壓球團(tuán)的制球工藝及普通冷壓造球機(jī)，制球工藝流程如圖1所示。
ii)產(chǎn)品質(zhì)量控制
產(chǎn)品水份要求：≤2.0％；
產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度：(0～5mm部分重量/試驗(yàn)重量)×100％＜10％；
2.0m高度自由落在10mm鋼板的0～5mm破碎檢驗(yàn)；
產(chǎn)品粒度要求：形狀尺寸：50×50×30mm；
≤10mm粉塵物含量：≤5％；
不銹鋼電爐氧化劑成品中不得混入雜物。
iii)不銹鋼電爐氧化劑成品的包裝、儲(chǔ)運(yùn)、標(biāo)志和質(zhì)量說(shuō)明書(shū)應(yīng)符合YB/T5142-2005的規(guī)定。
iv)不銹鋼電爐氧化劑成品的分析用試樣的采取和制備按GB/T2007進(jìn)行。
3、實(shí)際使用情況
以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明在電爐冶煉奧氏體不銹鋼(以304為代表鋼種)過(guò)程中的應(yīng)用，分別采用全廢鋼模式、兌鐵水模式、低鎳生鐵脫磷模式、低鎳生鐵配磷脫硅模方式為例加以說(shuō)明。本方法主要針對(duì)不銹鋼電爐冶煉300系不銹鋼過(guò)程中的氧化期冶煉階段的工藝進(jìn)行適當(dāng)改變；其他操作制度(如：供電制度、還原制度、出鋼制度等)及終點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)不變。
A、對(duì)于全廢鋼模式的300系不銹鋼電爐冶煉過(guò)程，除塵灰氧化劑加料制度如表2，本實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：
(1)配料：根據(jù)鋼種要求配置125～130噸金屬料；總原料中碳含量為2.5％，硅含量為1.1％；磷含量≤0.025％。
(2)將所配置的原料分兩料籃加入電爐；第一籃料通電8min左右開(kāi)始吹氧，第二籃料通電3min左右開(kāi)始吹氧，吹氧流量2000Nm3/h，第一籃料通電5min后加入首批渣料(包括：石灰、白云石等)第二籃料通電1min后加入渣料。
(3)在第一籃料加入前先在爐底加入第一批氧化劑；在熔池基本形成且爐內(nèi)起渣時(shí)加入第二批氧化劑，并保持吹氧操作；根據(jù)爐況分批次陸續(xù)加入剩余氧化劑和其他渣料，其中剩余氧化劑待固體金屬料完全融化為液體時(shí)加入。
(4)氧化劑在氧化期加完，進(jìn)入還原期即開(kāi)始噴吹硅鐵粉進(jìn)行還原，硅粉總噴入量250～400kg；開(kāi)始噴吹硅粉后即需停止吹氧，改為噴吹氮?dú)膺M(jìn)行熔池?cái)嚢瑁瑖姶档獨(dú)饬髁靠刂?500Nm3/h。
(5)待電爐母液成分和溫度滿足下道工序要求時(shí)，停止供電和吹氮，進(jìn)行出鋼作業(yè)。
B、對(duì)于兌鐵水模式的300系不銹鋼電爐冶煉過(guò)程，除塵灰氧化劑加料制度如表3，本實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：
(1)配料，根據(jù)鋼種要求配置65～70噸金屬料；總原料中碳含量為2.5％，硅含量為1.3％，磷含量≤0.030％；并由上道工序(鐵水噴吹脫磷站)準(zhǔn)備磷含量≤0.010％的脫磷鐵水60噸。
(2)將原料分兩批加入到電爐中，其中第一籃料加65噸，第二次加料為兌加鐵水60噸，第一籃料通電6min后開(kāi)始吹氧，鐵水加入后通電1min后開(kāi)始吹氧，吹氧流量2500Nm3/h，第一籃料通電5min后加入渣料，鐵水加入后通電1min后加入渣料。
(3)在第一籃料入爐后5min內(nèi)加入首批渣料(包括：石灰、白云石、除塵灰氧化劑等)；在熔池基本形成且爐內(nèi)起渣時(shí)加入第二批渣料(包括：石灰、白云石、除塵灰氧化劑等)，第二批渣料加入后1～3min實(shí)施電爐爐門(mén)處噴吹碳粉作業(yè)(噴碳粉流量50kg/min)，并保持吹氧操作；根據(jù)爐況分批次陸續(xù)加入剩余氧化劑和其他造渣料，其中剩余氧化劑待固體金屬料完全融化為液體時(shí)加入。
(4)氧化劑在氧化期加完，進(jìn)入還原期即開(kāi)始噴吹硅鐵粉進(jìn)行爐渣還原，硅粉總噴入量250～400kg；開(kāi)始噴吹硅粉后即需停止吹氧，改為噴吹氮?dú)膺M(jìn)行熔池?cái)嚢?，噴吹氮?dú)饬髁靠刂?500Nm3/h。
(5)待電爐母液成分和溫度滿足下道工序要求時(shí)，停止供電和吹氮，進(jìn)行出鋼作業(yè)。
C、對(duì)于低鎳生鐵脫磷模式及低鎳生鐵配磷脫硅模式的300系不銹鋼電爐冶煉過(guò)程，低鎳生鐵脫磷模式的除塵灰氧化劑加料制度如表4，低鎳生鐵配磷脫硅模式的除塵灰氧化劑加料制度如表5，本實(shí)施例的實(shí)施步驟如下：
(1)配料，根據(jù)鋼種要求配置90～95噸金屬料；總原料中碳含量為3.1％，硅含量為2.2％，磷含量≤0.040％。
(2)將原料分兩批加入到電爐中，其中第一籃料加55噸，第二籃料加40噸，第一籃料通電5min后開(kāi)始吹氧，第二籃料通電1min后開(kāi)始吹氧，吹氧流量2500Nm3/h，第一籃料通電5min后加入渣料，第二籃料加入后通電1min后加入渣料。
(3)在第一籃料入爐后5min內(nèi)加入首批渣料(包括：石灰、白云石、除塵灰氧化劑等)；在熔池基本形成且爐內(nèi)起渣時(shí)加入第二批渣料(包括：石灰、白云石、除塵灰氧化劑等)，并保持吹氧操作；根據(jù)爐況分批次陸續(xù)加入剩余氧化劑和其他渣料，其中剩余氧化劑待固體金屬料完全融化為液體時(shí)加入。
(4)氧化劑在氧化期加完，進(jìn)入還原期后加入硅鐵(加入量視實(shí)際情況)并噴吹硅鐵粉進(jìn)行爐渣還原，硅粉總噴入量250～500kg；開(kāi)始噴吹硅粉后即需停止吹氧，改為噴吹氮?dú)膺M(jìn)行熔池?cái)嚢?，噴吹氮?dú)饬髁靠刂?500Nm3/h。
(5)待電爐母液成分和溫度滿足下道工序要求時(shí)，停止供電和吹氮，進(jìn)行出鋼作業(yè)。
4、實(shí)際使用結(jié)果：
表6為本發(fā)明實(shí)施例不銹鋼除塵灰電爐氧化劑實(shí)際使用過(guò)程中工藝消耗指標(biāo)，表7為現(xiàn)有電爐冶煉工藝對(duì)比試驗(yàn)爐次技術(shù)參數(shù)及消耗指標(biāo)。
由表6可知，采用本發(fā)明所述的不銹鋼除塵灰電爐氧化劑，在原材料設(shè)計(jì)配比所列的標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)，母液(鋼水)終點(diǎn)磷含量達(dá)到了制造標(biāo)準(zhǔn)和電爐工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，即本發(fā)明所述的不銹鋼除塵灰電爐氧化劑可全部取代原外購(gòu)的氧化鐵球(或氧化鐵皮)。
與使用氧化鐵的對(duì)比試驗(yàn)爐次相比較，使用本發(fā)明所提供的不銹鋼電爐氧化劑后，其他渣料消耗有所下降，其中，石灰消耗降低1.30kg/t、白云石消耗降低2.20kg/t、全部取代氧化鐵后降低氧化鐵消耗66.44kg/t，具體參見(jiàn)表7。