[发明专利]一种炉渣调节料组合物,制造方法和在钢铁生产中的使用方法

说明书

本申请是2005年11月17日递交的申请号为200510125077.2发明名称为“一种炉渣调节料组合物，制造方法和在钢铁生产中的使用方法”的分案申请 

相互参考的相关申请：无 

发明的背景 

本发明涉及一种有利于钢的生产的组合物，更详细的涉及一种炉渣调节料组合物，一种用于生产这样的炉渣调节料的方法和一种使用这样的炉渣调节料在电炉中生产钢铁、包括不锈钢的方法。 

发明的背景 

发明的领域：在1960年之前，硅石砖块被普遍用来作为炼钢炉如平炉或者电炉中的耐火炉衬。在炼钢过程中产生的炉渣中二氧化硅(SiO₂)也就是通常所说的硅石的含量比例很高。化学酸性的炉渣适合制成硅石砖块作为耐火炉衬以保证炉衬有合理的寿命。在二十世纪六十年代早期，出于增加钢铁的质量和产量的需要，导致增加炉子的操作温度超过了耐火炉衬中硅石砖块操作温度的合理限度，并从而缩短了耐火炉衬的有效寿命。 

在平炉和电炉炼钢炉中的化学酸性的硅石炉衬，被以氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)为基本原材料制造的化学碱性炉衬所取代。这些炉衬主要是以砖块、灰泥和其他粒状的维护材料的形式存在。甚至连新近出现的Linz-Donawitz或者是二十世纪五十年代后期的氧气顶吹转炉，都开始使用碱性的、MgO和CaO的、炉衬，来生产钢铁。更高温度和化学碱性炉衬的原材料，包括煅烧白云石和或僵烧菱镁矿，其主要化合物是含有一定量的天然杂质的氧化镁(MgO)。在此使用的化学符号MgO，指的是通过在烤炉中煅烧天然的菱镁矿矿石而重新获得的产物，一种产物被称为轻烧菱镁矿，是在大约2000°F的温度下和期望的时间周期内以一般的方法煅烧矿石而获得的；另一种产物被称为僵烧镁砂，是在大约3000°F的温度下和期望的时间周期内以一般的方法煅烧矿石而获得的。MgO化合物在经过僵烧以后逐渐形成可观测到的晶体，方镁石，对包括炉渣在内的高石灰(CaO)具有化学抵抗力。在组合物中和含以MgO为基础的耐火砖一起同样有效的是铬矿石，用来增加电弧炉和平炉中炉衬的热冲击阻力。通过化学属性碱性炉衬的运用实践，引起漂浮在钢水上的炉渣的化学属性的改变。该化学属性的变化指的是炉渣的更高的石灰(CaO)含量化学属性上符合耐火炉衬材料。另外，碱性炉渣的高CaO含量改善了必要的在钢水熔池中聚集不需要的杂质的冶金学功能。在这些杂质中能够更好的被碱性炉渣除去的是硫、磷以及依据所生产的钢的等级而确定的硅。 

在二十世纪六十年代早期，氧气顶吹转炉中炉衬的寿命普遍在400到1200次加热的范围内，根据观测，在炼钢过程结束的时候炉渣中含5％到7％的氧化镁成分。炼钢技术领域的普通技术人员都知道炉渣组合物与耐火寿命有关。从相图可以知道，在液态炉渣中氧化镁可以熔于硅酸钙，并且溶解程度主要取决于CaO和SiO2的比率(“C/S”)，一般参照石灰石与硅石的比率。当炉渣 成分中石灰与硅石的比率在加热的末期大于2/1的时候，炉渣将会出现化学上的不均衡，要求有7％的MgO来弥补。在炉衬材料的损耗和炉渣中的MgO含量之间存在关联。炉子炉衬的维护材料中MgO的含量较高，并且成为熔于炉渣的缺少数量的溶解MgO的牺牲原料，衬里的这些损失限制了炉子作业运转周期在400到1200次加热之间。炼钢生产者在碱性炉渣中加入煅烧石灰石来增加CaO的含量，加入煅烧白云石或者是煅烧石灰石和煅烧白云石的混合物作为炉渣的添加物来提供CaO和MgO，以满足炉渣对于MgO的需求。耐火炉衬的寿命得到提高但是损耗的问题依旧存在，要求频繁的中断炼钢过程来更换耐火炉衬。 

在二十世纪八十年代，通过增加能够使炉渣变得更加粘滞的MgO的含量来改变炼钢过程中的炉渣组合物，使碱性氧气转炉(BOF炉)的寿命得到延长。现有的粘滞的炉渣与碱性氧气转炉的吹风能力结合，产生习惯上所说的炉渣喷溅物。粘滞难熔的炉渣覆盖物被吹到炉壁上，保护炉衬免受过多的损耗，并且在每次加热中得到保护。炼钢过程可以在每次加热以后耐火炉衬上重新形成的炉渣覆盖物的情况下进行。在某些情况下，炉渣覆盖物的作用使碱性氧气转炉(BOF炉)炉衬的寿命延长到超过10000次，并且这些尝试以相似的炉渣覆盖物的思路被适用于电弧炉。2003年2月4日公布的美国专利第6,514,312号，包含了对碱性氧气转炉(BOF炉)炉渣喷溅物实例的批露。