CN101451177A - 一种非金属复合炼钢脱氧剂和脱氧方法 - Google Patents

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汤天宇
杨素波
文永才
陈永
王建
曾建华
戈文荪
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Abstract

一种非金属复合脱氧剂及应用该复合脱氧剂的炼钢脱氧方法，其中，该非金属复合脱氧剂含有SiC和CaC2，以脱氧剂的总重量为基准，SiC的含量为25－40重量％；CaC2的含量为60－75重量％。本发明提供的复合脱氧剂是一种低成本的炼钢用高效非金属复合脱氧材料，能够有效地去除钢水中的自由氧以及降低钢包渣的氧化性指数。使用该脱氧剂代替现有技术中的铝合金进行炼钢脱氧，可以避免在钢水脱氧中大量使用昂贵的铝合金，而且由于非金属复合脱氧材料不出现漂浮和裹渣现象，脱氧效果好。与传统的脱氧剂相比，使用本发明提供的复合脱氧剂进行脱氧可使常用合金元素Si、Mn收得率提高5－8个百分点。

Description

一种非金属复合炼钢脱氧剂和脱氧方法
技术领域
本发明涉及一种非金属复合炼钢脱氧剂和使用该脱氧剂的脱氧方法。
背景技术
脱氧是炼钢过程必不可少的关键性环节，钢材的品种、质量以及新产品的开发无不与脱氧环节相联系。长期以来，人们习惯使用金属铝块对钢水进行脱氧，一般每吨钢水中铝的加入量为600-1000克。由于金属铝的熔点低、密度小，又很容易在高温下氧化，所以通常采用先加铝然后再加钢水的方法，但是，铝块很快就漂浮到钢水表面，而无法与深部的钢水发生有效的作用，并且产生铝漂浮和裹渣现象。另外铝在钢水中烧损大，铝的收得率很低，脱氧效果不好，要想控制钢中残铝量比较困难，影响了铸件的品质。同时，用铝块脱氧时，其脱氧产物Al2O3是带尖角的多角形夹杂物，如果不能及时从钢水中上浮排出，将在钢中积聚，沿晶界呈链状分布，对铸钢件的力学性能，尤其是韧性产生较大的影响。因此，很有必要对用纯铝块进行脱氧的工艺进行改进。
为了提高脱氧剂的利用率，国内外钢铁生产厂家普遍采用含铝合金或含硅锰的合金对钢水进行脱氧。采用铝合金或含硅锰合金脱氧的工艺中，硅收得率一般为70-80％，锰收得率一般为80-85％。但是合金脱氧无法改善钢包渣的氧化性指数，而且成本非常昂贵。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术中炼钢脱氧过程所用脱氧剂脱氧效果不好、合金元素收得率低而且成本高的问题，提供一种脱氧效果好、能够提高合金元素收得率而且成本低的炼钢脱氧剂和使用该脱氧剂的脱氧方法。
本发明提供了一种非金属复合脱氧剂，其中，该脱氧剂含有SiC和CaC2，以脱氧剂的总重量为基准，SiC的含量为25-40重量％；CaC2的含量为60-75重量％。
本发明还提供了一种炼钢脱氧方法，该方法包括将脱氧剂与钢水混合，其中，所用的脱氧剂包括本发明提供的非金属复合脱氧剂。
本发明提供的复合脱氧剂是一种低成本的炼钢用高效非金属复合脱氧材料，能够有效地去除钢水中的自由氧。使用该脱氧剂代替现有技术中的金属铝进行炼钢脱氧，可以避免在钢水脱氧中大量使用昂贵的金属铝，而且由于非金属复合脱氧材料不出现漂浮和裹渣现象，脱氧效果稳定。与传统的金属脱氧剂相比，使用本发明提供的复合脱氧剂进行脱氧可使常用合金元素Si、Mn收得率提高5-8个百分点，同时钢包渣无须特殊处理而实现钢包渣的脱氧，大大降低金属脱氧后的钢包渣的氧化性指数。
具体实施方式
本发明提供的非金属复合脱氧剂含有SiC和CaC2，以脱氧剂的总重量为基准，SiC的含量为25-40重量％；CaC2的含量为60-75重量％。
所述SiC和CaC2的粒度可以为2-8毫米。为了使两种非金属材料混合均匀而且与钢水接触充分，SiC和CaC2的粒度越均匀越好；而为了使脱氧剂不漂浮于钢水表面而且易于加工，SiC和CaC2的粒度又不宜过小，因此，优选为平均粒度2-8毫米。其中，所述CaC2可以为主要成分为CaC2的电石。
本发明提供的非金属复合脱氧剂可以通过将SiC和CaC2破碎、混合而制得。破碎的方法可以为公知的各种破碎方法，只要使得到的非金属复合脱氧剂的平均粒度为2-8毫米即可。
本发明还提供的炼钢脱氧方法包括将脱氧剂与钢水混合，其中，所用的脱氧剂为本发明提供的非金属复合脱氧剂。
所述将钢水和脱氧剂混合的方法为先将脱氧剂加入钢包中然后向钢包中加入钢水或者将脱氧剂与钢水同时加入钢包中。其中所述先将脱氧剂加入钢包中然后向钢包中加入钢水为常规的炼钢脱氧方法，本发明中可以采用，优选情况下，本发明采用的脱氧方法为将脱氧剂与钢水同时加入钢包中。
所述将钢水和非金属复合脱氧剂混合的温度可以为1550-1650℃，优选为1600-1650℃；混合的时间可以为2-15分钟，优选为8-12分钟。
当对要求钢的含氧量很低(例如，小于20ppm)的时候，所述脱氧剂还包括铝，脱氧时将钢水依次与非金属复合脱氧剂和铝混合。以1吨的钢水为基准，所述铝的用量为200-300克，即能完成钢水脱氧至20PPm以下的任务。
钢水与所述铝混合的温度可以为1550-1650℃，优选为1600-1650℃；混合的时间可以为2-8分钟，优选为3-6分钟。
在使用本发明非金属复合脱氧剂脱氧之前，可以在钢水中加入钢种合金化所需要的元素，如硅、锰及其它合金元素，它们的用量可以根据最终产品中各种元素含量的需要进行调整。
下面，通过实施例对本发明进行更详细的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明非金属复合脱氧剂的制备及脱氧过程。
(1)复合脱氧剂的制备
将350千克块状的电石(含80重量％的CaC2)和150千克SiC采用颚式破碎机分别破碎至平均粒度为5毫米(破碎电石时，在氮气保护下进行)，混合均匀，即制得复合脱氧剂Al。
(2)加入合金元素以及用复合脱氧剂脱氧
在将转炉中的钢水倒入钢包中的同时，加入硅锰合金(其中，硅含量为17重量％，锰含量为63重量％，余量为铁、磷和硫)，以1吨的钢水为基准，硅锰合金的加入量为12千克。并且，在加入钢水同时加入步骤(1)制得的复合脱氧剂Al，以1吨的钢水为基准，复合脱氧剂的加入量为2千克，控制温度为1640℃，钢包内精炼10分钟(钢包需进行吹氩处理)。
(3)喂铝线，浇注
出钢结束后，通过喂丝机(攀钢集团攀枝花钢铁研究院生产)向步骤(2)处理后的钢包内喂入铝线，所用铝线中铝的含量为99重量％，铝线的直径为9.5毫米，控制温度为1640℃。1吨钢水中加入铝线的量为250克。熔炼5分钟后将钢包送到连铸机进行浇注，所得产品记作E1。
实施例2
本实施例用于说明本发明非金属复合脱氧剂的制备及脱氧过程。
(1)复合脱氧剂的制备
采用与实施例1步骤(1)相同的方法，不同的是，SiC的加入量为100克。
(2)加入合金元素以及用复合脱氧剂脱氧
同实施例1步骤(2)。
(3)浇注
将钢包送到连铸机进行钢水浇注，所得产品记作E2。
对比例1
本对比例用于说明现有技术的脱氧过程。
在钢包中按每吨钢水800克铝的量放入铝脱氧剂，然后将转炉中的钢水倒入该钢包中，控制温度为1650℃，同时，加入硅锰合金(其中，硅含量为17重量％，锰含量为63重量％，余量为铁、磷和硫元素)，以1吨的钢水为基准，硅锰合金的加入量为12千克，熔炼5分钟后，将钢包送到连铸机进行钢水浇注，所得产品记作C1。
产品测试
钢中含氧量的测定：贺利氏定氧仪测定，铸坯T[O]分析结果列于表1。
收得率：应用质谱仪测得钢中硅、锰元素的含量。算出整个钢包中所得钢中两种元素各自的重量，每种元素的重量与该元素的加入量的比值即为该元素的收得率。结果列于表1。
表1
Figure A200710195301D00071
从表1中可以看出，与传统的金属脱氧剂相比，使用本发明提供的复合脱氧剂进行脱氧可使常用合金元素Si、Mn收得率提高，并且脱氧效果好。

Claims (9)

1、一种非金属复合脱氧剂，其特征在于，该非金属复合脱氧剂含有SiC和CaC2，以脱氧剂的总重量为基准，SiC的含量为25-40重量％；CaC2的含量为60-75重量％。
2、根据权利要求1所述的非金属复合脱氧剂，其中，该非金属复合脱氧剂的平均粒度为2-8毫米。
3、一种炼钢脱氧方法，该方法包括将钢水和脱氧剂混合，其特征在于，所述脱氧剂包括权利要求1所述的非金属复合脱氧剂。
4、根据权利要求3所述的方法，其中，所述将钢水和非金属复合脱氧剂混合的方法为在出钢过程中将非金属复合脱氧剂与钢水同时加入钢包中。
5、根据权利要求3或4所述的方法，其中，以1吨的钢水为基准，所述非金属复合脱氧剂用量为1.5-2.5千克。
6、根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述将钢水和非金属复合脱氧剂混合的温度为1600-1650℃，混合时间为8-12分钟。
7、根据权利要求3所述的方法，其中，所述脱氧剂还包括铝，钢水依次与非金属复合脱氧剂和铝混合。
8、根据权利要求7所述的方法，其中，以1吨的钢水为基准，所述铝的用量为200-300克。
9、根据权利要求7所述的方法，其中，钢水与铝混合的温度为1600-1650℃，混合时间为3-6分钟。
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