CN102827999A

CN102827999A - 一种钢液脱氧用镁质脱氧复合粉剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102827999A
Application number: CN201110160024XA
Authority: CN
Inventors: 陈本文; 王晓峰; 栗红; 王勇; 康伟; 苏春霞
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: CN102827999B

Abstract

本发明公开一种钢铁冶炼用镁质脱氧复合粉剂及其制备方法，复合粉剂组分的重量百分比为：钝化Mg粉：10％～50％；流化石灰粉剂：10％～20％、其余为CaCO₃、MgCO₃超细微粉中的一种或两种混合物：30％～80％。复合粉剂的制备方法为：先将所述重量百分比的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将CaCO₃、MgCO₃超细微粉中的一种或两种分2～4次装入搅拌机中，每次间隔10min～20min，最后加入所述重量百分比的流化石灰，之后再混合0.5h～1.5h。本发明利用含镁复合粉剂代替目前镁合金进行钢液净化处理，降低了制备镁质合金生产成本，解决镁质合金制备工艺复杂等问题。可使钢中氧含量达0.0020％以下，钢中夹杂物含量达0.0030％以下，夹杂物基本变性为镁铝尖晶石，尺寸小于5μm达90％以上，无聚集状态。

Description

一种钢液脱氧用镁质脱氧复合粉剂及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种钢液脱氧用镁质脱氧剂及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，用户对钢材品质的要求越来越高，使得纯净钢生产成为炼钢技术发展的核心之一，采用新工艺尽可能降低钢中杂质元素的含量，特别是降低氧、磷、硫含量和非金属夹杂物的含量是纯净钢冶炼工艺研究的主要内容。而钢中最常见的非金属夹杂物是氧化物和硫化物，所以去除钢中的氧和硫，改善钢的质量一直是炼钢生产的重要任务。寻求脱氧和脱硫效率高、成本低的脱氧剂和脱硫剂是冶金工作者长期以来研究的课题。铝以其脱氧能力强、脱氧效率高、成本低而得到广泛的应用，但铝脱氧的反应产物和残留在钢中的铝不仅会造成水口结瘤，而且会使钢材性能恶化。镁在高温下与氧和硫都有极大的亲和力，且其脱硫能力强、耗量少、反应速度快，在铁水预脱硫工艺中得到广泛应用，但由于镁的熔点(649℃)低，在炼钢温度下的蒸汽压高达2.038MPa，使得镁在炼钢生产中的应用受到限制。

Mg加入钢液中将经历Mg(s)→Mg(l)→Mg(g)→[Mg]的转变过程，发生溶解、脱氧、脱硫反应、部分在加入的过程中将会烧损。Mg的沸点低、蒸汽压高，1873K时在钢液中的溶解度为0.1％，蒸汽压为2.238MPa，单独存在于钢液中很难发挥有效作用，目前，一般采用合金方式加入到钢液深处，有利于提高镁的利用率。专利CN1548561A“稀土硅镁钙铁合金及其制备方法”中所述脱氧合金组成(重量百分比)：Si：45％～60％、Mg：5％～12％、RE：0.5％～20％、Ca：3％～10％、铁余量。其制备方法是先用硅石、铁屑和焦炭熔炼成硅铁后，把硅铁熔液或硅块加入到工频炉中，再加入稀土、镁锭、硅钙和铁，生成稀土硅镁钙铁合金。该合金可以快速去除钢液中夹杂物，降低钢中T[O]含量。但该脱氧剂首先要制成合金，而且制备工艺较复杂，无论是熔炼硅铁还是利用现成的硅铁块都将消耗大量生产成本，而且从应用效果上来看并不明显：钢锭中T[O]：0.0095、夹杂物总量：0.0097％。专利CN03111436.9公开了一种不含铝的炼钢用硅钙钡镁铁合金，其组成(重量百分比)Si：40％～50％、Mg：2％～8％、Ba：10％～25％、Ca：6％～10％、余量为铁。该脱氧剂虽无铝，但钙含量低，达不到高端产品如重轨和高速轨脱氧要求，且镁含量高，回收率低，造成材料的浪费和成本的提高。

专利CN100462445C公开了一种名称为“低铝含镁复合脱氧剂”，脱氧剂组成为(重量百分比)：Si：50％～60％、Mg：1％～1.5％、Ba：10％～20％、Ca：12％～18％、余量为铁。其制备方法是先以石灰石、兰炭、重晶石、烟煤、硅石、铁屑为原料加工出硅钙钡合金，然后向硅钙钡合金中热兑金属镁锭，与CN03111436.9中所述脱氧剂相比，提高了Ca含量，有利于形成含钙硅酸盐，减少钢中夹杂物含量，但该脱氧剂首先要制成合金，而且制备工艺较复杂，消耗大量生产成本。专利CN1908198A公开了一种名称为“一种钢铁冶金用铝镁合金脱氧剂及其制备方法”，其脱氧剂组成：Al：75％～95％、Mg：5％～25％。制备方法为：将金属铝、镁按配比加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，氮气压力保持在0.1Mpa～0.3Mpa，冶炼温度控制在700℃～900℃，冶炼时间30min～60min，将铝镁合金锭碎成10mm～40mm块料或破碎成粒度不大于1mm粉末作成包芯线加入钢液中进行脱氧。该脱氧剂虽组成简单，但仍是需要制成合金的形式后，以合金块或包芯线的形式加入钢液中进行脱氧，使用此合金脱氧要比常用的Al脱氧成本要高。专利CN1624165A“用于钢液脱氧的稀土铁合金及其制备方法”和专利CN1439727A“用于钢液终脱氧的铝钙镁铁合金及其制备方法”中所述的脱氧剂同样需要制备成合金，制备工艺复杂，消耗大量成本。并且应用效果并不十分明显。

目前，炼钢生产过程中所使用的镁质脱氧合金都比较昂贵，而且制备工艺复杂，因此，在炼钢生产过程中镁的加入方式和利用率仍是需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢液脱氧用镁质脱氧复合粉剂及其制备方法，使其具有镁质合金所具有的钢液净化处理效果，降低制备镁质合金生产成本，解决镁合金制备工艺复杂等问题。

针对目前炼钢用镁质脱氧剂存在的不足之处，本发明提供一种钢铁冶炼用镁质脱氧复合粉剂，其组分(重量百分比)：钝化Mg粉：10％～50％；流化石灰粉剂：10％～20％、其余为CaCO₃、MgCO₃超细微粉中的一种或两种混合物：30％～80％。本发明主要是利用附着在Mg粒表面的CaCO₃、MgCO₃颗粒，降低Mg反应温度，延缓Mg汽化速度，使其加入到钢液深处，充分与钢液接触，而且由于Mg的汽化作用，能很好弥散在钢液中，具有较强的脱氧和去除及改变夹杂物形态的能力，能大大增加钢的纯净度，达到进一步提高产品质量的目的。同时可节约大量制备镁质合金所用费用。该镁质脱氧复合粉剂采用如下方法制备：

【1】镁质脱氧复合粉剂原料的制备

(1)钝化Mg粉：主要采用铁水脱硫用钝化Mg粉即可，但粒度要求小于0.4mm。

(2)流化石灰粉剂：主要采用铁水脱硫用流化石灰粉剂即可，粒度要求小于100μm。

(3)CaCO₃、MgCO₃、超细微粉的制备：应用气流微粉磨将CaCO₃、MgCO₃原料磨制成粒度小于75μm的微粉，磨制过程中加入1‰～1.5‰的硅油，利用磨制过程中硅油的汽化效果，使其附着在粉剂表面，达到粉剂的流化效果。

【2】镁质脱氧复合粉剂的制备

先将所述重量百分比的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将CaCO₃、MgCO₃超细微粉中的一种或两种分2～4次装入搅拌机中，每次间隔10min～20min，其目的是使超细微粉充分附着在钝化Mg表面，最后加入所述重量百分比的流化石灰，目的是增加粉剂的流动性，便于喷粉时粉剂的输送，之后再混合0.5h～1.5h即可获得上述复合粉剂。

本发明的优点在于利用含镁复合粉剂代替目前镁合金进行钢液净化处理，降低了制备镁质合金生产成本，解决镁质合金制备工艺复杂等问题。使用该复合粉剂同样可以减少钢液中的氧、硫等含量，减少钢中夹杂物含量、改善夹杂物形态，可使钢中氧含量达0.0020％以下，钢中夹杂物含量达0.0030％以下，夹杂物基本变性为镁铝尖晶石，尺寸小于5μm达90％以上，无聚集状态。

具体实施方式

以下实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。

对比例

以镁铝合金为脱氧剂作为本发明的对比例。

铝镁合金脱氧剂(化学成分按重量百分比)：Al：95％，Mg：5％。将此铝镁合金在炉外精炼工位加入到钢包中用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量为0.6kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0025％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物和独立分布的Al₂O₃，尺寸较小，5μm以下为80％，夹杂物含量为0.0024％。

实施例1

镁质复合脱氧剂化学成分按重量百分比为：Mg：10％；CaCO₃：80％；流化石灰：10％。将钝化Mg粒筛分为粒度小于0.4mm，应用气流微粉磨将CaCO₃磨制成粒度小于75μm的微粉，磨制过程中加入1‰的硅油，流化石灰粉剂粒度小于100μm。按配比先将10％的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将80％的CaCO₃超细微粉分2次装入搅拌机中，每次间隔10min，最后加入10％的流化石灰，之后再混合1h，即可获得本发明所述的镁质脱氧复合粉剂。

在炼钢炉外精炼(LF、RH、VD、CAS-OB)及连铸中间包工位，以喷粉形式将其加入到钢液中，用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量约为0.2kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0020％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物，尺寸较小，5μm以下为90％，夹杂物面积百分含量为0.0020％。

同时，使用该脱氧复合粉剂与使用铝镁合金相比可使成本降低1.5元～2.0元/吨钢。

实施例2

镁质复合脱氧剂化学成分按重量百分比为：Mg：10％；MgCO₃：75％；流化石灰：15％，将钝化Mg粒筛分为粒度小于0.3mm，应用气流微粉磨将MgCO₃磨制成粒度小于75μm的微粉，磨制过程中加入1.1‰的硅油，流化石灰粉剂粒度小于100μm。按配比先将10％的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将75％的MgCO₃超细微粉分2次装入搅拌机中，每次间隔15min，最后加入15％的流化石灰，之后再混合1h，即可获得本发明所述的镁质脱氧复合粉剂。

在炼钢炉外精炼(LF、RH、VD、CAS-OB)及连铸中间包工位，以喷粉形式加入到钢液中，用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量约为0.2kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0016％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物，尺寸较小，5μm以下为92％，夹杂物面积百分含量为0.0018％。

实施例3

镁质复合脱氧剂化学成分按重量百分比为：Mg：10％；CaCO₃+MgCO₃：75％；流化石灰：15％，将钝化Mg粒筛分为粒度小于0.2mm，应用气流微粉磨将CaCO₃、MgCO₃磨制成粒度小于75μm的微粉，磨制过程中加入1.2‰的硅油，流化石灰粉剂粒度小于100μm。按配比先将10％的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将75％的MgCO₃、CaCO₃超细微粉分3次装入搅拌机中，每次间隔15min，最后加入15％的流化石灰，之后再混合1.5h，即可获得本发明所述的镁质脱氧复合粉剂。

在炼钢炉外精炼(LF、RH、VD、CAS-OB)及连铸中间包工位，以喷粉形式加入到钢液中，用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量约为0.2kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0015％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物，尺寸较小，5μm以下为92％，夹杂物面积百分含量为0.0016％。

实施例4

镁质复合脱氧剂化学成分按重量百分比为：Mg：20％；CaCO₃：60％；流化石灰：20％。将钝化Mg粒筛分为粒度小于0.2mm，应用气流微粉磨将CaCO₃磨制成粒度小于50μm的微粉，磨制过程中加入1.3‰的硅油，流化石灰粉剂粒度小于75μm。按配比先将20％的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将60％的CaCO₃超细微粉分3次装入搅拌机中，每次间隔15min，最后加入20％的流化石灰，之后再混合1.5h，即可获得本发明所述的镁质脱氧复合粉剂。

在炼钢炉外精炼(LF、RH、VD、CAS-OB)及连铸中间包工位，以喷粉形式加入到钢液中，用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量约为0.2kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0014％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物，尺寸较小，5μm以下为93％，夹杂物面积百分含量为0.0013％。

实施例5

镁质复合脱氧剂化学成分按重量百分比为：Mg：20％；CaCO₃+MgCO₃：75％；流化石灰：15％。将钝化Mg粒筛分为粒度小于0.2mm，应用气流微粉磨将CaCO₃、MgCO₃磨制成粒度小于50μm的微粉，磨制过程中加入1.5‰的硅油，流化石灰粉剂粒度小于75μm。按配比先将20％的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将75％的MgCO₃、CaCO₃分3次装入搅拌机中，每次间隔15min，最后加入15％的流化石灰，之后再混合1.5h，即可获得本发明所述的镁质脱氧复合粉剂。

在炼钢炉外精炼(LF、RH、VD、CAS-OB)及连铸中间包工位，以喷粉形式加入到钢液中，用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量约为0.18kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0013％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物，尺寸较小，5μm以下为94％，夹杂物面积百分含量为0.0012％。

实施例6

镁质复合脱氧剂化学成分按重量百分比为：Mg：30％；MgCO₃：60％；流化石灰：10％。将钝化Mg粒筛分为粒度小于0.1mm，应用气流微粉磨将MgCO₃磨制成粒度小于50μm的微粉，磨制过程中加入1.5‰的硅油，流化石灰粉剂粒度小于75μm。按配比先将30％的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将60％的MgCO₃分3次装入搅拌机中，每次间隔15min，最后加入10％的流化石灰，之后再混合1.5h，即可获得本发明所述的镁质脱氧复合粉剂。

在炼钢炉外精炼(LF、RH、VD、CAS-OB)及连铸中间包工位，以喷粉形式加入到钢液中，用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量约为0.18kg/吨钢。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为0.0011％，铸坯中夹杂物主要为球状的Al₂O₃-MgO复合夹杂物，尺寸较小，5μm以下为94％，夹杂物面积百分含量为0.0010％。

Claims

1.一种钢铁冶炼用镁质脱氧复合粉剂，其特征在于复合粉剂组分的重量百分比为：钝化Mg粉：10％～50％；流化石灰粉剂：10％～20％、其余为CaCO₃、MgCO₃超细微粉中的一种或两种混合物：30％～80％。

2.根据权利要求1所述的钢铁冶炼用镁质脱氧复合粉剂，其特征在于钝化Mg粉粒度小于0.4mm；流化石灰粉剂粒度小于100μm；CaCO₃、MgCO₃超细微粉的粒度小于75μm。

3.一种用于权利要求1或2所述的钢铁冶炼用镁质脱氧复合粉剂的制备方法，其特征在于先将所述重量百分比的钝化Mg粉装入封闭式搅拌机中进行搅拌，在搅拌过程中将CaCO₃、MgCO₃超细微粉中的一种或两种分2～4次装入搅拌机中，每次间隔10min～20min，最后加入所述重量百分比的流化石灰，之后再混合0.5h～1.5h。

4.根据权利要求3所述的钢铁冶炼用镁质脱氧复合粉剂的制备方法，其特征在于CaCO₃、MgCO₃超细微粉应用气流微粉磨将CaCO₃、MgCO₃原料磨制成粒度小于75μm的微粉，磨制过程中加入1‰～1.5‰的硅油。