CN102560008B - 一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣及其制备方法，该埋弧渣以石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料为原材料配制而成，该埋弧渣的化学成分重量百分比满足：35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%，3%＜C＜5%，其余为杂质。该埋弧渣采用块状石灰石和包括石灰石粉、白云石粉等的球状料合理搭配来提高埋弧性能。本发明针对含铝低硅钢的钢包炉(LF)精炼，采用该混合型埋弧渣，既能延长埋弧时间、提高埋弧加热效果以及延长炉衬寿命，而且其加入后，钢水不会增硅，满足含铝钢的LF精炼终渣的成分要求，能保证钢水精炼效果。

Description

一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种埋弧渣, 特别是一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣及其制备方法，属于炼钢及钢水精炼技术领域。

背景技术

随着连铸技术的发展及对钢质量要求的不断提高，钢包精炼炉（LF）日益受到重视。利用钢包炉的加热精炼功能，可以为连铸提供合格的钢水，协调炼钢与连铸节奏。钢包精炼炉采用埋弧加热，合成渣料熔化成渣后形成部分泡沫渣，可对电弧进行埋弧加热操作，减少电弧对包衬和包盖耐火材料的损坏，可以保护包衬，降低耐火材料的消耗；提高热效率，降低电耗；另外通过埋弧加热可以减少因电弧导致的钢水吸氮。

在LF精炼过程中，由于熔池微弱的碳氧反应和底吹氩气不足以提供充分的气源维持发泡时间，需要加入具有发泡性能的添加剂。LF埋弧渣的关键技术是发泡剂的选择及埋弧渣制造及使用工艺。适合作发泡剂的材料可分为三类，它们主要是碳酸盐、氯化物和氟化物。在三种碳酸盐(CaCO₃ 、Na₂CO₃ 和BaCO₃) 中，CaCO₃ 发泡性能最好，其主要原因是CaCO₃ 在高温下分解生成CaO，提高了炉渣的粘度，有利于气泡在渣中的滞留，而Na₂CO₃ 在高温下分解形成的Na₂O 却降低了炉渣的粘度，使气体在渣中易于逸出；CaCl₂的发泡性能优于其他氯化物(NaCl 和BaCl₂)，但氯化物在使用过程中会带来环境污染问题，目前很少采用；随着CaF₂含量的增加，渣的表面张力下降，有利于发泡，但同时降低了炉渣的粘度，使气体在渣中易于逸出。因而总的说来，CaF₂的发泡效果是有限的，而且CaF₂含量过高会严重侵蚀炉衬，

目前所用的发泡剂主要以石灰石、白云石、纯碱等碳酸盐为主，碳酸盐在高温下容易分解并产生气体产物，而且有些碳酸盐的分解产物正好是精炼渣的组成部分，如碳酸钙、碳酸镁等，是比较容易得到的便宜材料；有的还采用碳粉和碳化物比如碳化硅和电石等，碳粉和碳化物是在电炉生产中常用的炉渣发泡剂，其主要的发泡原理是它们能够与炉渣中的氧化物质进行反应产生气体，同时它还可以作为炉渣的还原剂使用，尤其对于含有一定易还原氧化物的精炼渣。但由于钢包精炼炉的特点，精炼渣的氧化性非常低，所以如果碳粉和碳化物单独作为发泡剂使用在钢包精炼炉中的效果将有限，而且因其对钢水增碳，不利于低碳钢的精炼。

埋弧渣发泡性能良好与否还与埋弧渣制造工艺有关。当前埋弧渣大体有两种生产工艺，一是原料破碎成一定粒度的块状颗粒后均匀混合，二是原料粉碎后混合均匀造球。究竟采用何种生产方式需根据钢种要求和特定的精炼工艺来确定。此外精炼渣的造渣方式以及发泡剂的加入方法都会影响精炼渣的泡沫化效果。由于钢种对精炼终渣成分控制要求不同，埋弧渣成分有所差别。如对低硅、高铝钢需要降低终渣中二氧化硅的含量，以防止因钢中酸溶铝引起的钢水再氧化，因此埋弧渣中需要减少含二氧化硅材料的加入量，即埋弧渣的加入要确保精炼终渣成分控制目标。

    专利ZL201110213746.7公开了一种埋弧精炼渣及其制备方法，它由下述重量份数的原料制成：熟铝钒土35~40、金属铝粉1~2、碳化硅8~12、高碳粉2~4、石灰石40~45、高炉水渣1~3、木质素2~4。本发明具备脱氧、埋弧发泡、精炼三位于一体，不但简化生产工艺，改善工作环境，而且提高钢水成份稳定性，降低冶炼成本，缩短精炼时间，提高贵金属的收得率，减少钢水二次氧化，提高钢水回收率，减少电弧及噪音污染，提高耐材使用寿命。但从埋弧渣构成来看，含有金属铝和碳化硅，成本较高。而且埋弧渣中含C（高碳粉、碳化硅）较高，钢水容易增碳，不利于低碳钢的生产。

ZL200910264615.4公开了一种精炼埋弧渣，其组成成分的重量百分比为：CaO 25~55%，Al₂O₃ 10~15%，CaCO₃ 5~15%，MgCO3 5~15%，BaCO₃ 5~25%, Al 5~8%，控制渣中CaO/Al₂O₃=2.5~3.5左右。该埋弧渣加入量较大，为6～10Kg/吨钢，而且含有较多的金属铝，成本较高，而且一般说来，传统含铝低硅钢中CaO/Al₂O₃=1.6~1.9，因此大量加入该埋弧渣也不利于对含铝钢精炼终成分的准确控制。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种针对含铝低硅钢钢包炉精炼用的埋弧渣，本埋弧渣能保证埋弧效果，同时能够满足含铝低硅钢的LF精炼终渣的成分要求，能确保钢水精炼效果。

本发明的另一个目的是提供制备所述埋弧渣的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，其化学成分重量百分比满足：35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%, 3%＜C＜5%，其余为杂质。

本埋弧渣的化学成分CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂和C由石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料六种原料共同提供。

进一步地，所述六种原料各自的化学组成重量百分含量分别满足：

石灰石：53%<CaO<55%, SiO₂＜6.0%, S＜0.1%；

白云石：15%<CaO<20%,30%<MgO<35%,SiO₂＜5.0%；

纯碱：Na₂CO₃＞95%；

高铝钒土：Al₂O₃>75%，SiO₂<8%；

焦炭：C>90%；

水泥熟料：62%<CaO<67%；20%<SiO₂<24%；4%< Al₂O₃<7%。

本发明埋弧渣制备方法包含如下步骤：

1）检测原料石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料的化学成分含量；

2）根据最终得到的埋弧渣化学成分重量百分比满足的条件，即35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%, 3%＜C＜5%，其余为杂质，计算各种原料的重量比并据此配料；

3）先将石灰石破碎成20mm以内备用；

4）再将白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料分别破碎、磨料至粒度在100目以下，然后混合在一起搅拌均匀，搅拌时间不低于30分钟；再采用圆盘造球得到水份含量为10%以下、粒度10~25mm的球料；最后将球料烘干使水分小于0.5%；

5）将第3）步得到的石灰石料和第4）步得到的球料混合均匀，即得到含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，埋弧渣装袋密封即可。

本发明埋弧渣采用块状石灰石和包括石灰石粉、白云石粉等的球状料合理搭配来提高埋弧性能。

控制埋弧渣中SiO₂<5%，其目的是防止渣中SiO₂与钢中Al反应导致钢中增硅和增加钢中夹杂物。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明针对含铝低硅钢的钢包精炼过程，采用混合型埋弧渣，能够保证电极加热期间，持续，稳定的埋弧，提高埋弧加热效果以及延长炉衬寿命，而且其加入后，钢水无增硅现象，满足含铝低硅钢的LF精炼终渣的成分要求，能保证钢水精炼效果，并且成本较低。

具体实施方式

本发明含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，其化学成分重量百分比满足：35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%, 3%＜C＜5%，其余为杂质。

本埋弧渣的化学成分CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂和C由石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料六种原料共同提供。

所述六种原料各自的化学组成重量百分含量分别满足：

石灰石：53%<CaO<55%, SiO₂＜6.0%, S＜0.1%；

白云石：15%<CaO<20%,30%<MgO<35%,SiO₂＜5.0%；

纯碱：Na₂CO₃＞95%；

高铝钒土：Al₂O₃>75%，SiO₂<8%；

焦炭：C>90%；

水泥熟料：62%<CaO<67%；20%<SiO₂<24%；4%< Al₂O₃<7%。

本发明埋弧渣制备方法包含如下步骤：

1）检测原料石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料的化学成分含量；

2）根据最终得到的埋弧渣化学成分重量百分比满足的条件，即35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%, 3%＜C＜5%，其余为杂质，计算各种原料的重量比并据此配料；

3）先将石灰石破碎成20mm以内备用；

4）再将白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料分别破碎、磨料至粒度在100目以下，然后混合在一起搅拌均匀，搅拌时间不低于30分钟；再采用圆盘造球得到水份含量为10%以下、粒度10~25mm的球料；最后将球料烘干使水分小于0.5%；

5）将第3）步得到的石灰石料和第4）步得到的球料混合均匀，即得到含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，埋弧渣装袋密封即可。

本发明埋弧渣采用块状石灰石和包括石灰石粉、白云石粉等的球状料合理搭配来提高埋弧性能。

控制埋弧渣中SiO₂<5%，其目的是防止渣中SiO₂与钢中Al反应导致钢中增硅和增加钢中夹杂物。

实施例：埋弧渣典型成分见表1，所精炼钢种成分见表2。

表1埋弧渣的化学成分(重量%)

表2精炼钢种成分(重量%)

实验条件为：LF钢包精炼炉90吨，原来使用的含金属Al的埋弧渣，埋弧时间仅能维持在5～8分钟，加热过程电流波动较大，噪声也较大，而且由于含有金属铝成本相对比较高。采用专利所述埋弧渣加入量为1.5Kg~2.5Kg/吨钢，根据情况分批加入。2000吨该埋弧渣实验结果表明，埋弧时间能稳定地保证10分钟以上，加热过程噪声小，埋弧效果理想，而且加入埋弧渣后，精炼终渣成分在设计成分范围内，没有增硅现象，钢中碳含量从加入前平均0.0617%增加到0.0633%，基本没有增碳。且脱硫效果良好，钢中夹杂物含量少，连铸过程浇铸顺利，没有水口结瘤现象。

Claims (3)

1.一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，其特征在于：本埋弧渣的化学成分重量百分比满足：35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%, 3%＜C＜5%，其余为杂质；本埋弧渣的化学成分CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂和C由石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料六种原料共同提供。

2.根据权利要求1所述的含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，其特征在于：所述六种原料各自的化学组成重量百分含量分别满足：

石灰石：53%<CaO<55%, SiO₂＜6.0%, S＜0.1%；

白云石：15%<CaO<20%,30%<MgO<35%,SiO₂＜5.0%；

纯碱：Na₂CO₃＞95%；

高铝钒土：Al₂O₃>75%，SiO₂<8%；

焦炭：C>90%；

水泥熟料：62%<CaO<67%；20%<SiO₂<24%；4%< Al₂O₃<7%。

3.一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

1）检测原料石灰石、白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料的化学成分含量；

2）根据最终得到的埋弧渣化学成分重量百分比满足的条件，即35%＜CaO＜45%，6%＜Al₂O₃＜10%，5%＜MgO＜8%，3%＜Na₂O＜5%，SiO₂<5%, 3%＜C＜5%，其余为杂质，计算各种原料的重量比并据此配料；

3）先将石灰石破碎成20mm以内备用；

4）再将白云石、纯碱、高铝钒土、焦炭以及水泥熟料分别破碎、磨料至粒度在100目以下，然后混合在一起搅拌均匀，搅拌时间不低于30分钟；再采用圆盘造球得到水份含量为10%以下、粒度10~25mm的球料；最后将球料烘干使水分小于0.5%；

5）将第3）步得到的石灰石料和第4）步得到的球料混合均匀，即得到含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣，埋弧渣装袋密封即可。