CN101177721A

CN101177721A - 炼钢用多功能复合精炼剂

Info

Publication number: CN101177721A
Application number: CNA2006100222479A
Authority: CN
Inventors: 曾建华; 李桂军; 陈永; 杨素波; 黎光正
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Panzhihua New Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: CN100545268C

Abstract

本发明提出了一种能够有效控制钢中夹杂物的多功能精炼剂，该精炼剂由CaO、CaC₂、SiC、Na₂CO₃、C、CaF₂和BaCaSi合金组成，其重量百分比为CaO：30～60％，CaC₂：5～15％，SiC：5～15％，Na₂CO₃：5～15％，CaCO₃：5～15％，CaF₂：5～15％，BaCaSi：2～10％，C：2～10％，熔点≤1400℃。该精炼剂具有去除钢中夹杂的功能，还具有发泡埋弧、脱硫的功能。配合使用该复合精炼剂后，可使成品钢材中的T[O]降到5×10^－6～15×10^－6的范围内，B、C、D类夹杂评级不大于1.0级，同时具有良好的脱S效果。

Description

炼钢用多功能复合精炼剂

技术领域

本发明涉及一种炼钢用精炼剂，属于钢水炉外精炼领域，特别是转炉工艺冶炼高质量钢水时对钢水进行精炼。

背景技术

因转炉炼钢时炉内的吹氧作业会使钢水中的Fe大量氧化成FeO，从而导致转炉渣中的FeO大幅度增加，而转炉出钢时不可避免地会带入大量转炉渣到钢包中，最终使钢包渣的FeO处在较高的范围内。高FeO含量的钢包渣具有再次向钢包钢水传氧的能力，增加钢水的总氧量，恶化钢水的质量。同时由于在中高碳钢的脱氧合金化中，往往要使用大量的SiFe、SiMn等含Si合金，生成脱氧产物SiO₂上浮进入钢包渣后会降低钢包渣碱度，影响钢包渣对钢中夹杂物的吸收能力。因此，LF炉外精炼技术是转炉工艺生产高品质钢的关键环节，在此环节中利用精炼剂消除或降低钢包渣对钢水的供氧能力，同时根据夹杂控制要求将钢包渣中CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO控制在一定的范围，提高精炼剂在LF精炼过程的发泡能力，调节LF精炼炉内气氛，是转炉+LF工艺冶炼高质量钢水的核心技术。

《炼钢》杂志2004年2月(第20卷第1期第30～32页，活性石灰在钢水精炼中的应用，于华财等著)报道了本钢采用加入活性石灰和萤石对转炉钢水进行精炼的工艺。该工艺是在120吨转炉冶炼钢水出钢后，向钢包内加入100～150kg活性石灰和活性石灰量10％～30％的萤石进行钢包精炼，可以提高精炼剂碱度，降低渣的熔点，改变流动性，对钢水脱硫和改善钢包渣去除夹杂能力有一定的作用。该工艺不具备炉渣发泡功能，且不能消除带入钢包内转炉渣的氧化性，仅提高了钢包渣的碱度，有一定的脱S效果，无法实现夹杂的综合控制和避免精炼过程中钢液的二次氧化问题。

《包钢科技》杂志2004年4月(第30卷第2期第38～41页，转炉出钢合成渣洗工艺的应用，孙丽钢等著)报道了包钢采用向钢包中加入CaO：47.20％～47.30％、SiO₂：2.86％～3.01％、Al₂O₃：42.60％～42.80％、CaF₂：4.06％～4.26％、Fe₂O₃：0.76％～0.82％、MgO：0.68％～0.72％，熔点1450±50℃的合成渣对转炉钢水进行精炼的工艺，该工艺可以达到9.1％～34.1％的脱硫率。该工艺采用了专用合成渣，且脱硫效果明显，但同样不具备发泡功能，也未见夹杂控制的报道。

《炼钢》杂志2004年8月(第20卷第4期第15～17页，重钢炼钢厂LF的工艺实践，胡兵等著)报道了，重钢采用LF炉白渣工艺法对转炉钢水进行精炼的工艺。该工艺首先在钢包中控制CaO-Al₂O₃-SiO₂渣系的碱度在3.5～4.2，然后按每吨钢加入埋弧渣2～3kg和精炼剂4～7kg，可以形成FeO≤1.0的强还原渣(即白渣)。该文同时报道了另一种工艺，即每吨钢加入化学组分为Al：25％、C：36％、活性元素R为39％的精炼复合脱氧还原剂0.8～1kg，取代精炼剂。该工艺虽降低了钢包渣中的FeO，同时使成品钢中S含量达到了0.005％～0.0012％(平均0.009％)，T[O]含量达到15×10^-6～34×10^-6(平均24×10^-6)的水平，但生产时需埋弧渣和精炼剂配合使用，生产操作和管理极为不便，且T[O]含量与高质量钢水的要求仍有较大的差距，未见夹杂控制报道。

总之，目前精炼剂功能较单一，在高质量钢的生产中难以发挥较大作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔点低，成渣快，具有良好还原能力和全程发泡能力，并能够调节精炼炉内气氛和实现夹杂综合控制的多功能复合精炼剂。

本发明提供的炼钢用复合精炼剂由CaO、CaC₂、SiC、Na₂CO₃、CaCO₃、C、CaF₂和BaCaSi合金为原料经物理混合而成，它们的重量百分比为：

CaO：30～60％，CaC₂：5～15％，SiC：5～15％，Na₂CO₃：5～15％，CaCO₃：5～15％，C：2～10％，CaF₂：5～15％，BaCaSi或SiCa：2～10％。

进一步地，CaC₂+SiC+C+BaCaSi为10～50％，CaCO₃+CaC₂+SiC+Na₂CO₃为10～40％。其中，CaC₂+SiC+C+BaCaSi为10～50％，以确保精炼剂具有良好的还原功能；CaCO₃+CaC₂+SiC+Na₂CO₃为10～40％，以保证精炼剂在精炼过程中具有良好的发泡功能。

其中，CaC₂由电石配加，Na₂CO₃由工业纯碱配加；CaCO₃由白云石、石灰石或方解石配加；CaF₂由萤石配加，CaO由活性石灰或煅烧石灰配加；BaCaSi由BaCaSi合金配加，C由石墨、木炭、碳粉或增碳剂配加。

上述炼钢用精炼剂组分中∑CaO/∑SiO₂为2.0～7.0，其中∑CaO为活性石灰带入的CaO和电石、CaCO₃、萤石分解反应生成的CaO的总量，∑SiO₂为SiC和BaCaSi中Si反应生成的SiO₂总量。∑CaO/∑SiO₂控制在2.0～7.0是为了将精炼结束后的钢包渣碱度控制在适宜的范围内(2～7)，碱度过低(∑CaO/∑SiO₂小于2.0)钢包渣吸附夹杂能力弱，过高(∑CaO/∑SiO₂大于7.0)精炼剂熔化困难，不仅吸附夹杂能力低，而且有可能导致钢中D类夹杂级别偏高。

其中，精炼剂中Al₂O₃应≤5.0％，因为Al₂O₃高将会降低对钢中Al₂O₃类夹杂的吸附能力，同时对于Als要求严格的钢种可能出现因Al₂O₃还原导致钢中Als超过控制要求的现象。

本发明精炼剂的制备方法：将所用各种原料分别破碎至2～8mm，根据配比称取各原料重量，将称好的原料放入干式混合搅拌机内，搅拌混合20～30min后，装入20kg/包的内衬为塑料薄膜的双层编织袋。在运输和存放过程中应防潮、防火。

上述炼钢用复合精炼剂加入方法为：转炉出钢过程中向钢包内加入精炼剂2～4kg/t钢，LF炉精炼过程中向钢包内加入精炼剂1～5kg/t钢。

使用本发明炼钢用精炼剂具有如下优点：

①当每吨钢带入转炉渣量≥5kg、FeO在20％～30％时，采用本发明技术后，可使钢包渣中的FeO降到1.5％以下(见表2)；成品钢材中的T[O]可以降到5×10^-6～15×10^-6的范围内(见表3)；B、C、D类夹杂评级不大于1.0级(见表4)。

②采用本发明技术后，LF精炼过程的脱硫率由10～30％提高到50～90％(见表8)，且通过调节精炼剂的加入量可控制脱硫率，可满足部分高品质、高S含量钢的精炼需求。

③复合精炼剂为各种物质的物理混合物，使用前不需要预熔化，成本低。

④本复合精炼剂含有大量发泡物质，在精炼过程中可实现全程发泡，因此在电加热精炼时，不需加入发泡剂，不仅可降低生产成本，简化操作和管理，也可避免钢液的二次氧化。

⑤本发明中配入的碳粉可将发泡物质生成的弱氧化性气体CO₂还原为还原性气体CO，有利于避免钢液二次氧化。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

具体实施方式

实施例1本发明精炼剂的制备

原料：(按重量百分比)

CaO：30％，CaC₂：5％，SiC：10％，Na₂CO₃：5％，CaCO₃：15％，C：10％，CaF₂：15％，BaCaSi：10％。

制备方法：将所用各种原料分别破碎至2～8mm，根据配比称取各原料重量，将称好的原料放入于式混合搅拌机内，搅拌混合20～30min后，装入20kg/包的内衬为塑料薄膜的双层编织袋。在运输和存放过程中应防潮、防火。

上述炼钢用复合精炼剂的∑CaO/∑SiO₂为3.5，熔点为1390℃。

实施例2本发明精炼剂的制备

原料：(按重量百分比)

CaO：40％，CaC₂：10％，SiC：10％，Na₂CO₃：10％，CaCO₃：8％，C：5％，CaF₂：15％，BaCaSi：2％。

制备方法同实施例1。

上述炼钢用复合精炼剂的∑CaO/∑SiO₂为4.0，熔点为1360℃。

实施例3本发明精炼剂的制备

原料：(按重量百分比)

CaO：52％，CaC₂：5％，SiC：8％，Na₂CO₃：12％，CaCO₃：5％，C：5％，CaF₂：9％，BaCaSi：4％。

制备方法同实施例1。

上述炼钢用复合精炼剂的∑CaO/∑SiO₂为5.5，熔点为1370℃。

实施例4本发明精炼剂的制备

一种炼钢用复合精炼剂，其特征在于包括下述组份按重量配比组成：

CaO：58％，CaC₂：5％，SiC：15％，Na₂CO₃：5％，CaCO₃：5％，C：4％，CaF₂：5％，CaSi：3％。

制备方法同实施例1。

上述炼钢用复合精炼剂的∑CaO/∑SiO₂为2.8，熔点为1400℃。

试验例1本发明精炼剂的应用

某转炉炼钢厂采用低拉增C法(实际拉C到0.05％)，按表1化学组分生产重轨时采用本发明技术来控制夹杂。所使用的精炼剂由实施例2制备。

表1

表2是精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)化学组分与采用本发明技术精炼后钢包渣化学组分的对照表。表2表明本发明渣具有良好的还原能力，精炼后钢包渣的FeO≤1.0％。

表2

表3是采用本发明技术生产重轨钢时，成品钢中T[O]情况。表3表明本发明具有良好的夹杂吸收能力，可实现高品质钢的稳定生产。

表3

表4是采用本发明技术生产重轨钢时，成品A、B、C、D非金属夹杂物的评级情况。表4表明本发明能够有效控制钢中夹杂。

表4

表5为使用本发明精炼剂的LF精炼时间与原工艺的对比，表5表明，由于本发明精炼剂熔点低(原工艺用精炼剂熔点为1480℃)，成渣快，故精炼时间平均缩短15.6min，。

表5精炼时间对比

项目	使用本发明精炼剂	原工艺
项目	使用本发明精炼剂	原工艺	范围	15～35min	30～50min
平均	29.6min	45.2min	范围	15～35min	30～50min

试验例2本发明精炼剂的应用

某转炉炼钢厂为提高方坯45#等中碳钢钢水质量，采用本发明技术来控制钢中控制夹杂和硫含量，所使用的精炼剂由实施例4制备。

表6是采用本发明技术生产时，成品钢中T[O]情况。表6表明本发明具有良好的夹杂吸收能力，可实现高品质钢的稳定生产。

表6

表7是采用本发明技术生产时，成品A、B、C、D非金属夹杂物的评级情况。表7表明本发明能够有效控制钢中夹杂。

表7

表8是采用本发明技术生产时钢中[S]的变化情况。表7表明本发明渣具有良好的脱硫能力，利用本发明在转炉终点[S]≤0.012％的条件下，可进行[S]≤0.005％的低硫钢生产。

表8精炼剂脱硫情况

总之，本发明精炼剂熔点低，成渣快，具有良好还原能力和全程发泡能力，并能够调节精炼炉内气氛和实现夹杂综合控制的，完全适应于转炉工艺快节奏生产高质量钢水的多功能复合精炼剂。采用该精炼剂后，不仅可以使成品钢中的T[O]含量达到15×10^-6以下极低的水平，且各类夹杂得到有效控制，同时脱硫率达到50～90％。为炼钢提供了一种新型多功能复合精炼剂。

Claims

1.一种炼钢用复合精炼剂，它由CaO、CaC₂、SiC、Na₂CO₃、CaCO₃、C、CaF₂和BaCaSi合金为原料经物理混合而成，它们的重量百分比为：

2.根据权利要求1所述的炼钢用复合精炼剂，其特征在于：CaC₂+SiC+C+BaCaSi为10～50％，CaCO₃+CaC₂+SiC+Na₂CO₃为10～40％。

3.根据权利要求1或2的炼钢用复合精炼剂，其特征在于：精炼剂组分中∑CaO/∑SiO₂为2.0～7.0，其中∑CaO为活性石灰带入的CaO和电石、CaCO₃、萤石分解反应生成的CaO的总量，∑SiO₂为SiC和BaCaSi中Si反应生成的SiO₂总量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的炼钢用复合精炼剂，其特征在于：CaC₂由电石配加，Na₂CO₃由工业纯碱配加；CaCO₃由白云石、石灰石或方解石配加；CaF₂由萤石配加，CaO由活性石灰或煅烧石灰配加；BaCaSi由BaCaSi合金配加，C由石墨、木炭、碳粉或增碳剂配加。

5.权利要求4所述的炼钢用复合精炼剂的制备方法，包括以下步骤：

根据配比称取各原料重量，分别破碎至2～8mm，放入干式混合搅拌机内，搅拌混合20～30min即得。