CN101935740B

CN101935740B - Lf精炼炉用白渣精炼剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101935740B
Application number: CN 201010289005
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 李坚; 吴胜利; 黄国炳; 郑德明
Original assignee: Panzhihua Gangcheng Group Co Ltd
Current assignee: Panzhihua Gangcheng Group Co Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN101935740A

Abstract

本发明涉及一种LF精炼炉用白渣精炼剂，属于炼钢技术领域，特别是LF精炼炉钢包渣改性处理技术领域。本发明的目的在于：提供一种成本低且吸附夹杂物的能力强的白渣精炼剂。本发明LF精炼炉用白渣精炼剂，其特征在于：由下述重量配比的组分组成：电石40～50％；萤石8～14％；石灰石24～30％；铝矾土4-6％；白云石4～12％。本发明白渣精炼剂成本低，且适用范围更加广泛，如适用于非Al脱氧钢(对铝含量严格控制的钢种)。加入LF炉后，能起到快速脱氧造白渣，能达到使钢包渣中FeO+MnO≤1.5％，以满足高级别钢种的冶炼需求。

Description

LF精炼炉用白渣精炼剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及LF精炼炉钢包渣改性处理所使用的白渣精炼剂。属于炼钢技术领域，特别是LF精炼炉技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，钢铁工业对炼钢生产率、钢的成本、钢的纯净度以及使用性能等方面，都提出了越来越高的要求。传统的炼钢设备和炼钢工艺难以满足需求，二十世纪60年代，传统的炼钢方法发生了根本性的变化，由原来单一设备完成初炼和精炼的一步炼钢，转变为对钢水进行初炼，再经专用设备(钢包或其它容器)进行精炼的二步炼钢，以达到提高钢的产量、质量和效益的目的。经过几十年的不断改进和创新，炉外精炼技术已被广泛采用，炉外精炼得以大力发展的主要原因有两方面：一是用户对钢的纯净度、性能提出了更高的要求；二是全连铸实施以后，连铸对钢水质量和供钢节奏要求非常严格。因此炉外精炼已经成为衔接转炉(电炉)-连铸生产高质量铸坯的关键环节。炉外精炼比是伴随着连铸比的提高而不断提高的。

炉外精炼常采用RH、VD、VOD、LF和AOD炉等，而其中LF炉精炼在钢水温度控制、成分控制和供钢节奏能够起到重要的作用，而且该方法操作起来方便，被广泛应用于炼钢生产。大型钢厂炉外精炼采用LF炉精炼，精炼过程靠石墨电极通电产生电弧加热完成精炼过程。加热时电极插入渣层中，电极产生的电弧靠埋弧渣来减少热量损失，从而提高加热效率，减少热量对钢包包衬和炉盖的热辐射，达到提高钢包寿命和炉盖寿命的目的。

随着用户对钢材性能的要求，特别是高级别的钢种，为提高钢的质量，需在炉外精炼工序对钢包渣进行改性处理，来提高钢包渣对夹杂物的吸附能力，目前国内普遍采用的是脱氧剂Al、SiCa或预熔渣，但成本较高，而且适用范围较窄，对非Al脱氧钢不适用。

现有技术采用萤石、石灰石、铝矾土、白云石或他们的组合为精炼剂，但是本发明的发明人经过大量的试验，发现实际应用中吸附夹杂物的能力不高，尤其对A类夹杂物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低，吸附夹杂物能力高的白渣精炼剂，将其用于对钢包渣成分进行调整，使炉渣碱度R＝m(CaO+MgO)/m(SiO₂+Al₂O₃)控制在1.8～2.5之间、(FeO+MnO)≤1.5％。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：白渣精炼剂由下述重量配比的组分组成：

电石40～50％；萤石8～14％；石灰石24～30％；铝矾土4-6％；白云石4～12％。

本发明LF精炼炉用白渣精炼剂的发气量90-110L/kg。其中主要成分如下：

CaO 50-55％，Al₂O₃2-5％、CaF25-10％，余量是原料电石、萤石、石灰石、铝矾土和白云石中不可避免杂质(S、P、Fe₂O₃或TiO₂等)。

本发明通过特定配比将电石、萤石、石灰石、铝矾土、白云石有机结合，适合于钢铁企业炼钢LF炉精炼炉电极电弧加热过程中，提高加热效率，同时还能起到快速脱氧造白渣(FeO+MnO≤1.5％)，达到钢包渣改性处理，提高钢包渣对夹杂物的吸附能力，优化冶炼钢水质量。

其中，其中电石使用量40～50％，电石过多，会导致其脱氧能力过剩，其中CaC₂未完全参与脱氧反应，导致钢水增碳，影响钢水成分控制；过低会使其脱氧不良，不能将炉渣中的(FeO+MnO)控制在≤2.0的水平，达不到使用要求。

萤石用量8～14％。萤石作为一种稀渣剂或化渣剂，本身熔渣较低，加入量过多会使钢包侵蚀加剧；过少会使炉渣不能完全熔化，使其使用效果降低。

石灰石24～30％。石灰石的作用是在高温下分解，产生CO₂气体，产生气泡，促使炉渣泡沫化，起到埋弧加热的作用，加入量过多会使炉渣泡沫化严重，引起喷溅，同时带走大量的热量，使LF炉电耗增加；过低使炉渣泡沫化较渣，达不到埋弧加热的效果，影响其热效率。

铝矾土4-6％，铝钒土的作用是调整炉渣成分，使其熔点降低，起到替代部分萤石的作用，加入量过多或过少不能有效调整炉渣的成分，达不到调整炉渣熔点的目的。

白云石4～12％，白云石的作用是在高温下分解，产生CO₂气体，产生气泡，促使炉渣泡沫化，起到埋弧加热的作用，加入量过多会使炉渣泡沫化严重，引起喷溅，同时带走大量的热量，使LF炉电耗增加；过低使炉渣泡沫化较渣，达不到埋弧加热的效果，影响其热效率。同时具有调整炉渣成分的作用，炉渣中含有适当的MgO对降低炉渣熔点有较好的作用。

上述方案中电石、萤石、石灰石、铝矾土和白云石都是必要成分，缺一不可。因为，发明人大量的试验筛选出的上述配方对夹杂物吸附能力较高，加热效率高，快速脱氧造白渣。

因为，白云石中CaO含量低，只有26％-30％，而石灰石CaO含量较高，在50％以上，不使用石灰石提高白云石，该产品的CaO是达不到50-55％，使用后对夹杂物的吸附效果无法达到。另外，只用石灰石，不用白云石，炉渣中CaO含量偏高，使炉渣难以熔化。而电石的作用是脱去炉渣中的氧，若不加电石不能有效去除炉渣中的氧，达不到造白渣的作用；萤石作为一种助熔剂，能起到快速成渣的目的，若不加初期渣形成速度慢，会对使用效果有一定的影响。

上述方案优选的是：

电石46～50％；萤石10～14％；石灰石26～30％；铝矾土5％；白云石5％。

由于白渣精炼剂水分过高，加入时会发生爆炸的危险，因此需控制本发明炼钢用LF炉精炼炉用白渣精炼剂水分在≤2.0％。

本发明LF精炼炉用白渣精炼剂的制备方法包括以下步骤：

a、按本发明上述重量百分比称取电石、萤石、石灰石、铝矾土、白云石，

b、将称量好的萤石、石灰石、白云石、铝矾土混合均匀后，加入粒度5～12mm的电石颗粒，继续混合搅拌均匀即得。

加入电石后，搅拌时间控制在3～4分钟，过长会使原料在搅拌过程中产生二次破碎，使粉末较多，会影响精炼渣的使用(由于LF炉在全程采用了除尘装置，会使细小粉末直接进入除尘管道内，过短混合不均匀。

制备本发明LF精炼炉用白渣精炼剂是，优选以下规格的原材料：

电石：最好是冶金CaC₂、发气量≥270L/Kg，优选发气量285-300L/Kg；颗粒为5-12mm。

电石粒度过大会造成电石在精炼过程中不能完全反应完，对精炼过程产生影响，同时在钢水吊运过程中会导致安全事故(如喷溅、翻钢等事故)；粒度过小会导致粉末过多，会影响精炼渣的使用(由于LF炉在全程采用了除尘装置，会使细小粉末直接进入除尘管道内)。

萤石：中按重量百分比含CaF₂≥75％；SiO₂≤18.5％；(余量是C、S、P等不可避免杂质)S≤0.10％；P≤0.05％；

石灰石：按重量百分比CaO≥50％(优选CaO 52-58％)、SiO₂≤3％；(余量是S、P等不可避免质)

铝矾土：按重量百分比含Al₂O₃≥80％。(余量是Fe₂O₃、TiO₂、CaO等杂质)

白云石：按重量百分比含有CaO≥26％、MgO≥18％。(余量是S、P等不可避免杂质)

上述余量是原材料自身带来的，是不可避免的。其中控制各原材料的S≤0.10％；P≤0.05％；Fe2O3≤2.7％、TiO2≤4.0％、CaO≤0.8％。

采用上述方法制备得到的LF精炼炉用白渣精炼剂的发气量90-110L/kg。其中主要成分如下：CaO 50-55％，Al₂O₃2-5％、CaF₂5-10％，余量是不可避免杂质S、P、Fe₂O₃或TiO₂。

本发明LF精炼炉用白渣精炼剂的使用方法：以LF精炼炉平均130吨/炉钢水，每炉加入量200-300kg/炉，可换算成每吨钢水加入量为1.538kg/吨钢水～2.307kg/吨钢水。

本发明的有益效果：本发明白渣精炼剂与Al、SiCa等合金脱氧剂作为添加剂相比，其成本较低，且适用范围更加广泛，如适用于非Al脱氧钢(对铝含量严格控制的钢种)。本发明白渣精炼剂加入LF炉后，不仅在精炼炉电极电弧加热过程中，提高加热效率，减少热量对钢包包衬和炉盖的热辐射，提高钢包寿命和炉盖寿命，优化和提高精炼埋弧加热的各项指标(升温速率、节约电耗、脱硫等)，而且还能起到快速脱氧造白渣，达到钢包渣改性处理的目的。能达到使钢包渣中FeO+MnO≤1.5％，以满足高级别钢种的冶炼需求。

具体实施方式

按下述要求进行检测，选择原材料电石、萤石、石灰石、铝矾土、白云石。

电石：发气量≥270L/kg；

石灰石：化学成分CaO≥50％、SiO₂≤3％；

萤石：化学成分CaF₂≥75％、SiO₂≤18.5％；S≤0.10％；P≤0.05％；

铝矾土：化学成分Al₂O₃≥80％；

白云石：化学成分MgO≥18％，CaO≥26％；

制备过程如下：

b、以上原材料除电石外加工成3-12mm的颗粒，电石加工成5-12mm的颗粒。

c、按40～50％的电石、8～14％的萤石、24～30％的石灰石、4～6％的优质铝矾土、4～12％的白云石重量配比进行称量，每次称量总量400Kg。

d、按上述重量配比的步骤进行称量后，先将称量好的萤石、石灰石、白云石、铝矾土分别送入混料搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌时间2min后加入电石继续混合搅拌3-4min。

总的搅拌时间控制在5～8分钟，即要混合均匀，又不会使电石粉化。

e、将搅拌均匀的白渣精炼剂按炼钢厂LF炉精炼要求，装入内衬塑料袋包装，袋口扎紧，防止漏气。

电石主要化学成分为CaC₂，在发泡剂中起到使炉渣迅速起泡，形成埋弧渣，缩短了炉渣起泡埋弧时间，当其与钢包渣中的氧反应后会生成CaO和CO。生成的CO气体起到发泡作用的同时，也降低了钢包渣的氧化性，提高了渣的碱度。同时还具有脱硫效果，其化学反应式如下：

CaC_2(S)+[S]＝CaS_(S)+C

萤石材料主要成分是CaF₂。萤石中还含有SiO₂和S等成分，因此熔点在930℃左右；加入炉内后使CaO和石灰高熔点的2CaO·SiO₂外壳的熔点降低，生成低熔点化合物3CaO·CaF₂·2SiO₂(熔点为1362℃)，从而改善炉渣的流动性。萤石助熔作用快、时间短，同时亦具有发泡效果，改善埋弧升温的冶炼效果。

石灰石的材料以CaO为主要成分，其主要作用起到脱硫效果及增加钢包渣的碱度，脱硫反应机理如下：

CaO_(s)+[S]+C＝CaS_(s)+CO

铝矾土材料的使用使脱硫后的脱硫渣组分控制在低熔点区，以降低脱硫渣的熔点和粘度，起到改善其流动性的目的。

白云石材料在精炼加热过程中所产生CO₂气体和MgO，增加发泡功能和降低熔渣熔点，增加熔渣流动性，使熔渣与熔融金属分离，便于扒渣。

下面通过实施例的方式进一步详细说明本发明。

在下述的实施例中所采用的电石、萤石、石灰石、铝矾土、白云石的原料化学成分和水分检测情况见表1。

表1原料化学成分检测情况

实施例1本发明白渣精炼剂的制备与应用

将40％重量份的电石与14％重量份的萤石、30％重量份的石灰石、5％重量份的铝矾土、11％重量份的白云石称量后，先将称量好的萤石、石灰石、白云石、铝矾土分别送入混料搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌时间2min后，加入电石继续混合搅拌4min。观察已搅拌混合均匀形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内。同时取样进行了化学成分的检测(化学成分检测见表2)，将此白渣精炼剂应用于炼钢LF工序，加入LF，加入量为300kg/炉(2.307kg/吨钢水)，观察LF出站钢包渣组成，见表3。

实施例2本发明白渣精炼剂的制备与应用

将50％重量份的电石与8％重量份的萤石、24％重量份的石灰石、6％重量份的铝矾土、12％重量份的白云石称量后，先将称量好的萤石、石灰石、白云石、铝矾土分别送入混料搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌时间2min后，加入电石继续混合搅拌4min。观察已搅拌混合均匀形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内。同时取样进行了化学成分的检测(化学成分检测见表2)，将此白渣精炼剂应用于炼钢LF工序，加入LF炉量300kg/炉(2.307kg/吨钢水)，观察LF出站钢包渣组成，见表3。

实施例3本发明白渣精炼剂的制备与应用

将45％重量份的电石与12％重量份的萤石、28％重量份的石灰石、5％重量份的铝矾土、10％重量份的白云石称量后，先将称量好的萤石、石灰石、白云石、铝矾土分别送入混料搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌时间2min后，加入电石继续混合搅拌4min。观察已搅拌混合均匀形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内。同时取样进行理化指标的检测(检测见表2)，将此白渣精炼剂应用于炼钢LF工序，加入LF炉量300kg/炉，(2.307kg/吨钢水)观察LF出站钢包渣组成，见表3。

表2理化指标检测(％)

方案	CaO(％)	Al₂O₃(％)	CaF₂(％)	发气量(L/kg)
					实施例1产品	51.3	4.12	9.70	100.5
实施例2产品	56.4	4.08	5.33	110.0
					实施例3产品	53.7	4.87	7.65	105.6

实施例1-3制备方法效果

白渣精炼剂使用实施例1-3制备的白渣精炼剂应用于炼钢LF工序，出站钢包渣组成控制情况见表3，冶炼钢种为高速重轨钢。

表3LF出站钢包渣组成控制情况/％

注：碱度R＝m(CaO+MgO)/m(SiO₂+Al₂O₃)

由表3可见，采用白渣精炼工艺后，钢包渣中CaO在50.82～58.42％之间，碱度均控制在2.0以下，钢包渣中(FeO+MnO)稳定控制在1.5％以下。

用金相法进行夹杂物评级，在明场下放大100倍，80mm直径的视场下进行检验。从试样中心到边缘全面观察，选取夹杂物污染最严重的视场，与其钢种的相应标准评级图加以对比来评定。根据夹杂物的形态及其分布分为4个基本类型。A类硫化物类型、B类氧化铝类型、C类硅酸盐类型和D类球状氧化物类型。评级图由0.5级到2.5级5个级别组成，无具体单位量化。

采用白渣精炼剂与采用高碱度精炼渣的夹杂物评级对比情况见表4。

表4夹杂物控制情况

有表4可以看出，本发明夹杂物评级比采用高碱度精炼渣(活性石灰85-88％、萤石12-15％)有较大提高，尤其是A类夹杂物≤2.0的比例提高到了92％，大大提高了钢中A类夹杂的合格率。

本发明的发明人经过大量试验，将电石、萤石、石灰石、铝矾土、白云石有机结合，得到了本发明的白渣精炼剂配方特定配方：“电石40～50％；萤石8～14％；石灰石24～30％；铝矾土4-6％；白云石4～12％”，用于钢铁企业炼钢LF炉精炼炉电极电弧加热过程中，可以提高加热效率，同时还能起到快速脱氧造白渣(FeO+MnO≤1.5％)，达到钢包渣改性处理，提高钢包渣对夹杂物的吸附能力，优化冶炼钢水质量。

但是各原料用量不能随意改变：

电石过多，会导致其脱氧能力过剩，其中CaC₂未完全参与脱氧反应，导致钢水增碳，影响钢水成分控制；过低会使其脱氧不良，不能将炉渣中的(FeO+MnO)控制在≤2.0％的水平，达不到使用要求。

萤石加入量过多会使钢包侵蚀加剧；过少会使炉渣不能完全熔化，使其使用效果降低。

石灰石加入量过多会使炉渣泡沫化严重，引起喷溅，同时带走大量的热量，使LF炉电耗增加；过低使炉渣泡沫化较渣，达不到埋弧加热的效果，影响其热效率。

铝钒土加入量过多或过少不能有效调整炉渣的成分，达不到调整炉渣熔点的目的。

白云石加入量过多会使炉渣泡沫化严重，引起喷溅，同时带走大量的热量，使LF炉电耗增加；过低使炉渣泡沫化较渣，达不到埋弧加热的效果，影响其热效率。同时白云石具有调整炉渣成分的作用，炉渣中含有适当的MgO对降低炉渣熔点有较好的作用。

Claims

1.LF精炼炉用白渣精炼剂，其特征在于：由下述重量配比的组分组成：

电石40～50％；萤石8～14％；石灰石24～30％；铝矾土4-6％；白云石4～12％；其中，

电石：发气量≥270L/kg；

萤石：按重量百分比含CaF₂≥75％、SiO₂≤18.5％；

石灰石：按重量百分比CaO≥50％、SiO₂≤3％；

铝矾土：按重量百分比含Al₂O₃≥80％；

白云石：按重量百分比含有CaO≥26％、MgO≥18％；

电石粒度：5-12mm；除电石外的其它原料：3-12mm。

2.根据权利要求1所述的LF精炼炉用白渣精炼剂，其特征在于：由下述重量配比的组分组成：电石46～50％；萤石10～14％；石灰石26～30％；铝矾土5％；白云石5％。

3.根据权利要求2所述的LF精炼炉用白渣精炼剂，其特征在于：所述白渣精炼剂发气量为90-110L/kg。

4.根据权利要求3所述的LF精炼炉用白渣精炼剂，其特征在于：白渣精炼剂水分≤2.0％。

5.LF精炼炉用白渣精炼剂的制备方法，其特征在于由以下步骤完成：

a、按下述重量配比称取电石、萤石、石灰石、铝矾土、白云石：

电石40～50％；萤石8～14％；石灰石24～30％；铝矾土4-6％；白云石4～12％；

b、将称量好的萤石、石灰石、白云石、铝矾土混合均匀后，加入粒度5～12mm的电石颗粒，继续混合搅拌均匀即得；其中，

电石：发气量≥270L/kg；

萤石：按重量百分比含CaF₂≥75％、SiO₂≤18.5％；

石灰石：按重量百分比CaO≥50％、SiO₂≤3％；

铝矾土：按重量百分比含Al₂O₃≥80％；

白云石：按重量百分比含有CaO≥26％、MgO≥18％；

电石粒度：5-12mm；除电石外的其它原料：3-12mm。

6.根据权利要求5所述的LF精炼炉用白渣精炼剂的制备方法，其特征在于：加入电石后，搅拌时间控制在3～4分钟。

7.根据权利要求6所述的LF精炼炉用白渣精炼剂的制备方法，其特征在于：所述电石发气量285-300L/Kg。

8.权利要求1-4任一项所述LF精炼炉用白渣精炼剂的使用方法，其特征在于：每吨钢水加入量为：1.538～2.307kg/吨钢水。