CN101113484A - Lf复合脱氧还原剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LF复合脱氧还原剂，它由铝粒(Al)、硅钙钡合金(SiCaBa)、碳化硅(SiC)和石墨四种原料混合而成，混合物中含有五种元素Ca、Ba、C、Al和Si，五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca1～5％、Ba2～7％、C15～45％、Al5～30％、Si20～55％。本LF复合脱氧还原剂用于LF精炼的钢水能达到如下的有益效果：1.出站钢水[O]含量平均为20～30ppm，二次氧化低；2.脱硫率平均达到50％以上；3.夹杂物含量大大降低本；4.埋弧时间大大缩短；5.吨钢降低电耗达1.5度；6.探伤合格率达95％以上。本发明具有较高的经济效益和社会效益，应用前景广泛。

Description

LF复合脱氧还原剂

技术领域

本发明涉及一种LF复合脱氧还原剂，该产品主要应用于炼钢厂精炼车间钢包炉(LF)，主要为钢水二次精炼过程快速建立还原性气氛、缩短造白渣(还原性渣态)的时间，对LF炉钢水进行深脱氧、脱硫及吸附夹杂。

背景技术

随着炼钢技术的不断发展，纯净钢、低硫钢、超低硫钢的冶炼，对二次精炼技术提出了更高的要求。钢水二次精炼多采用LF炉精炼，LF炉精炼方法最早是由日本特殊钢公司在1971年开发研制的，早先以精炼处理特殊钢为主，是一种以电弧加热、氩气搅拌和渣精炼为核心的钢包炉精炼技术。后来由于LF炉法具有多种冶金功能并且因为使用中的灵活性，在普钢生产厂也得到广泛的应用。

在我国，随着连铸比的大幅度提高，LF炉也较快地发展起来。LF炉所处理的钢种几乎涉及从特钢到普钢的所有钢种。

LF炉法设备简单，投资不大。生产中可视质量控制的需要，采用不同的工艺操作制度；设计中可按产品需要进行不同的配套组合，满足最终产品质量控制的要求。

经过LF炉生产的钢可以达到很高的质量水平，生产中根据产品的需要，质量可以达到下列水平：

(1)脱硫率可达50％～70％，可生产出硫含量≤0.01％的钢，如果处理时间充分，甚至可以达到≤0.005％；

(2)可以生产高纯度钢，钢中夹杂总量可以降低50％，大颗粒夹杂几乎全部能去除，钢中含氧量可达20～30ppm；

(3)钢水升温速度可达4～5℃/min；

(4)温度控制精度可达到3～5℃；

(5)成份控制精度高，可以生产出元素含量范围很窄的钢。

由于铁水含硫量较高(0.03％～0.06％)，并且品种钢较多，为了在钢水二次精炼过程快速建立还原性气氛、缩短造白渣(还原性渣态)的时间，以对LF炉钢水进行深脱氧、脱硫及吸附夹杂，达到提高钢水性能的目的，目前越来越多地在冶炼过程中往钢水中添加各种脱氧还原剂。如今脱氧剂的种类越来越多，对质量要求也越来越高。实际精炼时用的还原剂多为各种单一还原剂，如金属铝粒、铁粉和硅钙合金等。由于这些脱氧还原剂自身原因，实际的脱氧效果、脱硫能力及吸附夹杂的能力均不能满足目前对钢水冶炼高性能的要求。

发明内容

针对现有脱氧还原剂在脱氧、脱硫及吸附夹杂方面存在的上述不足，本发明的目的是提供一种能大大提高钢水脱氧、脱硫及夹杂吸附能力的LF复合脱氧还原剂，施以本产品能生产出性能较高钢种。

本发明的目的是这样实现的：LF复合脱氧还原剂，其特征在于：它由铝粒(Al)、硅钙钡合金(SiCaBa)、碳化硅(SiC)和石墨四种原料混合而成，四种原料混合后形成的混合物中含有五种元素Ca、Ba、C、Al和Si，该五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca  1～5％、Ba  2～7％、C15～45％、Al  5～30％、Si 20～55％。

进一步优化的五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca  1～2.5％、Ba  2～5.5％、C  25～45％、Al  10～30％、Si  20～45％。

更进一步优化的五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca  1～1.5％、Ba  2～3.5％、C  35～45％、Al  20～30％、Si  20～30％。

实验表明，本LF复合脱氧还原剂用于LF精炼的钢水中能达到如下的有益效果：

1.出站钢水[O]含量平均为20～30ppm，二次氧化低，钢水氧含量控制较稳定；

2.脱硫率平均达到50％以上，脱硫效率更高，效果显著；

3.夹杂物含量大大降低本，四类夹杂按ASTM评级均低于2.5级，其中90％以上低于1.0级；

4.埋弧时间大大缩短，10秒内即可埋弧；

5.电耗降低，吨钢降低电耗达1.5度；

6.探伤合格率达95％以上。

总之，本发明具有较高的经济效益和社会效益，应用前景广阔。同时，由于LF复合脱氧还原剂采用定量袋装密封的形式，由此大大减轻了工人的劳动强度和环境污染，同时还减少了合金消耗。

具体实施方式

以下结合实施例详细介绍本发明。

本产品由四种原料构成：铝粒(Al)、硅钙钡合金(SiCaBa)、碳化硅(SiC)和石墨，四种原料混合后形成的混合物中含有五种元素Ca、Ba、C、Al和Si，该五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca 1～5％、Ba 2～7％、C  15～45％、Al 5～30％、Si 20～55％。优选百分比为：Ca  1～2.5％、Ba 2～5.5％、C 25～45％、Al  10～30％、Si 20～45％。更优选的百分比为Ca  1～1.5％、Ba 2～3.5％、C  35～45％、Al  20～30％、Si  20～30％。通过五种元素的上述百分比，反过来可以根据四种原料的纯度推算出每一种原料在混合物中各自所占的百分比，由此将影响本发明效果的五种元素的百分含量转变为四种原料的百分含量，使原料的添加具有可操作性。但对本发明而言，实质关心的是四种原料混合后五种元素最终的百分比，其不同的含量对脱氧、脱硫、除杂影响很大。

实际应用中根据不同的场合和使用要求将本复合脱氧还原剂分为以下三个配比等级。每一个配比等级五种元素最终在混合物中所占质量百分比应符合表1规定。

表1    化学成分含量  (混合物总重量的％)

等级	Ca	Ba	C	Al	Si
						配比一	1～1.5	2～3.5	35～45	20～30	20～30
配比二	1.5～2.5	3.5～5.5	30～40
				配比三	2.5～5	5.5～7	15～25	5～10	45～55

以下分别介绍形成本复合脱氧还原剂的四种原料。

1、铝粒(Al)

Al粒是一种强脱氧剂，这在冶金界是公认的。虽然Zr的脱氧能力较Al更强，但是Zr的脱氧产物ZrO₂比重较大，精炼中不易上浮，不能轻易去除。因此，试验中选用Al粒来进行脱氧。在实际项目开发中，选用重庆市鑫茂金属制品有限公司生产的95 Al粒，其实测理化指标为Al含量98.25％。

2、硅钙钡合金(SiCaBa)

SiCaBa是强复合脱氧剂，脱硫剂，还兼有脱磷作用。脱氧能力强，脱氧产物易于去除。在LF炉精炼过程中，若不对夹杂进行变性处理，则钢液中会有相当数量的Al₂O₃和MnS夹杂以链条形状出现，对钢的质量有严重的影响。对Al₂O₃夹杂而言，在炼钢温度下，喂入Ca线后一般生成CaO.6Al₂O₃、CaO.Al₂O₃、12CaO.7Al₂O₃夹杂，其中12CaO.7Al₂O₃的熔点最低(1415℃)，再加上Ca、Al含量控制得当，几种铝酸盐同时生成，相互降低熔点，因此在炼钢温度下，加入适量的SiCaBa，mCaO.nAl₂O₃极易成为液态而排除或以球状存在于钢中，对提高钢液纯净度，消除机械性能的影响有显著作用。

钡在炼钢温度范围内有效地降低钙的蒸气压，增加钙在钢液中的溶解度，同硅钙合金相比，用硅钙钡合金作为钙源加入钢渣中，加入的钙量即使是硅钙合金加入量的一半，钢液中的钙含量却是硅钙合金的两倍左右，而且钢液中钙的稳定性也显著提高。

本实施例选用四川理成特种硅业有限公司生产的SiCaBa，其实测指标(主要元素的重量百分比)见表2：

表2 SiCaBa化学指标

项目	Si	Ca	Ba	P
					指标/％	58.64	14.58	14.40	0.022

3、碳化硅(SiC)

在沉淀脱氧过程中，Si有相当强的二次脱氧能力，即大部分Si实际上在钢水降温和凝固过程中完成其脱氧任务的。

SiC中C在钢液中与氧作用，生成CO气体，使渣快速生成大量气泡。实际使用中，选用的碳化硅其实测SiC含量为76.73％，粒度0～1mm。

4、石墨

石墨在精练过程中，与氧反应产生气体，起发泡作用。实际使用中，选用的石墨其实测C含量为95.51％、灰份占3.5％。

生产时按照所定的化学成分确定上述原料的配比进行配料，原料应干净、干燥。LF复合脱氧还原剂生产工艺如下：

Claims (3)

1.LF复合脱氧还原剂，其特征在于：它由铝粒(Al)、硅钙钡合金(SiCaBa)、碳化硅(SiC)和石墨四种原料混合而成，四种原料混合后形成的混合物中含有五种元素Ca、Ba、C、Al和Si，该五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca 1～5％、Ba 2～7％、C 15～45％、Al 5～30％、Si 20～55％。

2.根据权利要求1所述的LF复合脱氧还原剂，其特征在于：所述五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca 1～2.5％、Ba 2～5.5％、C 25～45％、Al 10～30％、Si 20～45％。

3.根据权利要求1或2所述的LF复合脱氧还原剂，其特征在于：所述五种元素在混合物中所占质量百分比分别为Ca 1～1.5％、Ba 2～3.5％、C35～45％、Al 20～30％、Si 20～30％。