CN102851453B

CN102851453B - 一种异型坯钢水冶炼用复合精炼渣及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102851453B
Application number: CN201210379907.4A
Authority: CN
Inventors: 韩蕾蕾; 邹春锋; 张婕; 李洪建; 付常伟; 张佩; 袁鹏举
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: CN102851453A

Abstract

本发明涉及一种异型坯钢水冶炼用复合精炼渣及其制备方法与应用。所述复合精炼渣重量百分比组分为：CaO 52～60%，MgO 7～9%，Al₂O₃ 25～32%，SiO₂≤5%，灰分+水分≤4%，P+S≤1%。本发明还提供该复合精炼渣的制备方法。本发明精炼渣熔点低，成渣速度快，泡沫化程度高，且能够满足异型坯钢水浇注；本发明应用于异型坯钢水精炼过程，化渣时间只需5min，降低通电噪音至50分贝以下，提高电效率20%以上。

Description

一种异型坯钢水冶炼用复合精炼渣及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种异型坯钢水冶炼用复合精炼渣及其制备方法与应用，属于钢水精炼技术领域。

背景技术

近终型异型坯连铸机是近年出现的一项针对大规格型材轧制困难的连铸技术，不但能大大降低轧机轧制道次与轧制负荷，而且能够大幅度提高轧制成材率。但是，近终型连铸机生产异型坯时，由于其断面结构的复杂性，尤其是大规格H型钢铸坯，是世界近终型程度最高的连铸坯，且采用双定径水口+半浸入式水口的敞开浇注工艺。在浇注过程中，钢水通过两个圆形孔径的上水口，经过一定距离的裸露，进入半浸入式下水口，最后注入H型结晶器中。

由于敞开浇注方式，异型坯连铸机浇注含Al钢种时，钢水中的Al会在流出上水口的瞬间氧化形成Al₂O₃，并附着在水口内壁出口，聚集到一定程度时导致连铸机浇注中断。另外，钢水在冶炼过程中使用Al脱氧或者对于精炼渣系控制不当，脱氧产物或者炉渣中的Al₂O₃卷入钢水未能及时上浮，悬浮于钢液中，浇注时熔点较高的Al₂O₃夹杂流经上水口时，随着温度降低凝聚于狭长的水口内壁，致使通钢量下降，最终导致铸机浇注中断。因此，传统供异型坯浇注的钢水在转炉出钢时一般使用硅脱氧，杜绝使用一切能够带来上述两种形态Al的物质。

钢水在转炉冶炼后形成熔点较高的CaO-SiO₂二元系炉渣。传统的石灰-萤石精炼渣会导致精炼化渣困难，延长造渣时间，增加电能消耗。精炼时使用萤石作为助熔剂，形成CaO-SiO2-CaF₂渣系，此渣系精炼过程不能迅速熔化成渣，且化渣阶段通电噪音极大、埋弧效果差，需要添加大量CaF₂才能形成流动性好的液态炉渣，以满足炉外精炼要求。由于CaF₂使用量大，导致钢包耐材侵蚀严重。另外炼钢过程中，使用CaF₂会产生对环境有害的气体，不利于环境保护。

近年来，随着钢水精炼技术的普及推广，精炼过程中使用高效特殊用途精炼渣已成为一种共识。使用特殊用途精炼渣具有提高成渣速度、吸附夹杂、提高泡沫化程度、保护钢包耐火材料以及环境等功能，另外还可以实现深脱硫、脱氧。某些精炼渣还具有微合金化功能。精炼渣已经呈现种类细分、专钢专用的态势。

中国专利文献CN 101343680A（申请号200810146569.3）公开了一种钢包专用冶金型精炼渣及其制备方法，其特征在于高活性石灰50～60%，萤石粉5～10%，AD30～20%，镁砂粉1～5%，预融型精炼渣15～35%，其主要用于二次精炼的钢水吸附夹杂物和深脱硫。中国专利文献CN1718765A（申请号200510021389.9）公开了一种转炉钢水精炼用复合精炼渣，其化学组份按重量百分比组成包括：CaC₂：30～50％、Al₂O₃：20～36％、SiO₂：8～18％、CaF₂：8～18％。其特征是复合精炼渣熔点低，可使钢包渣中的FeO降到1.0％以下，成品钢中的T[O]降到15×10^-6以下，S含量降到0.006％以下。上述精炼渣均无法满足近终型异型坯连铸机的浇注要求，并且能耗较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种提高成渣速度和电效率，同时既能保护钢包炉衬，降低通电噪音，而且能够满足钢水半保护浇注异型坯时不发生水口堵塞的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣及其制备方法与应用。

术语说明：

预融型铝酸钙：其成分为：SiO₂：3～5wt%，CaO：48～55wt%，MgO：1.5～9.19wt%，Al₂O₃：28～35wt%，Fe₂O₃≤2wt%，灰分+水分≤3wt%；

活性石灰：又名生石灰，主要成分为CaO，SiO₂≤4wt%，灰分+水分≤5wt%。

轻烧白云石：轻烧白云石又称苛性白云石，由白云石原料在950～1050℃煅烧而成，成分为：CaO：50～60wt%，SiO₂≤5wt%，MgO：35～45wt%，灰分+水分≤5wt%。

铝矾土熟料：简称高铝料，其成分为：Al₂O₃：78～85wt%，SiO₂：1～12wt%，CaO：1～3wt%，MgO：1～3wt%，灰分+水分≤4wt%。P+S≤1wt%。

本发明技术方案如下：

一种异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，组分如下，均为重量百分比：

CaO：52～60%，MgO：7～9%，Al₂O₃：25～32%，SiO₂：≤5%，灰分+水分≤4%，P+S≤1%。

根据本发明优选的，所述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，组分如下，均为重量百分比：

CaO：54.12～57.12%，MgO：7.39～7.62%，Al₂O₃：26.21～31.02%，SiO₂：≤4.76%，灰分+水分≤3.5%，P+S≤0.9%。

根据本发明进一步优选的，所述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，组分如下，均为重量百分比：

CaO：55.78%，MgO：7.39%，Al₂O₃：29.10%，SiO₂：3.93%，灰分+水分＝2.96%，P+S＝0.84%。

上述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的制备方法，包括如下步骤：

（1）按重量百分比取预融型铝酸钙35～40%、活性石灰35～40%、轻烧白云石8～15%和铝矾土熟料12～20%，混匀，然后破碎至粒径小于0.074μm，得复合精炼渣粉；

（2）将步骤（1）制得的复合精炼渣粉在压球机中压制成型，制得异型坯钢水冶炼用复合精炼渣。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中，预融型铝酸钙36～39%、活性石灰37～39%、轻烧白云石9～12%和铝矾土熟料14～17%。

根据本发明进一步优选的，所述步骤（1）中，预融型铝酸钙37%、活性石灰38%、轻烧白云石10%和铝矾土熟料15%。

上述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣在异型坯钢水冶炼中的应用。

根据本发明优选的，上述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的用量为每吨钢3.5～4.5kg。

有益效果

1、本发明针对异型坯的浇注特点及钢水脱氧方式，利用热力学编程计算熔渣成分，通过钢渣界面反应动力学计算，确保钢水不增铝，渣中Al₂O₃不进入钢水，进而发明出一种供异型坯浇注钢水冶炼用复合精炼渣，满足精炼过程化渣需要及异型坯半保护浇注要求。

2、本发明所述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣能够缩短化渣时间至5min以内，提高电效率20%以上，降低通电噪音至50分贝（dB）以下，保护钢包耐材，满足异型坯连铸机浇注需要。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。

预融型铝酸钙：粒度2～4mm，预融型铝酸钙生产方法是按比例将铝土矿和石灰石破碎后成球，送入回转窑，在1300℃锻烧冷却后按照一定颗粒粉碎制得，为普通市售产品，实施例中所述预融型铝酸钙购自河南巩义远洋铝酸钙粉公司；

活性石灰：CaO＞90wt%，粒度20～60mm，活性石灰常称"生石灰"，主要成分化学名氧化钙（CaO）是由石灰石(CaCO₃)煅烧成的，为普通市售产品，实施例中所述活性石灰购自山东沂水重质钙厂；

轻烧白云石：粒度10～40mm，含量＞90wt%，轻烧白云石是天然白云石矿经过简单煅烧工艺而成的产品，为普通市售产品，实施例中所述轻烧白云石购自山东沂水重质钙厂。

铝矾土熟料：粒度20～50mm，铝矾土熟料是天然铝矾土矿经过煅烧工艺而成的产品，为普通市售产品，实施例中所述铝矾土熟料购自山西阳泉晋云耐火厂。

实施例1

异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的制备方法，包括如下步骤：

（1）将预融型铝酸钙35重量份、活性石灰39重量份、轻烧白云石10重量份和铝矾土熟料16重量份混匀，然后后破碎至粒径小于0.074μm，得复合精炼渣粉。

（2）将步骤（1）制得的复合精炼渣粉在压球机中机械压制成扁球状，制得异型坯钢水冶炼用复合精炼渣。

经检测，制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的组分如下，均为重量百分比：CaO：55.78%，MgO：7.39%，Al₂O₃：29.10%，SiO₂：3.93%，灰分+水分＝2.96%，P+S＝0.84%。

其熔化指标如表1所示。

实施例2

异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的制备方法，包括如下步骤：

（1）将预融型铝酸钙38重量份、活性石灰37重量份、轻烧白云石10重量份和铝矾土熟料15重量份混匀，然后后破碎至粒径小于0.074μm，得复合精炼渣粉。

经检测，制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的组分如下，均为重量百分比：CaO：54.12%，MgO：7.59%，Al₂O₃：31.02%，SiO₂：4.35%，灰分+水分＝2.12%，P+S＝0.80%。

其熔化指标如表1所示。

实施例3

异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的制备方法，包括如下步骤：

（1）将预融型铝酸钙40重量份、活性石灰38重量份、轻烧白云石10重量份和铝矾土熟料12重量份混匀，然后后破碎至粒径小于0.074μm，得复合精炼渣粉。

经检测，制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的组分如下，均为重量百分比：CaO：57.12%，MgO：7.62%，Al₂O₃：26.21%，SiO₂：4.76%，灰分+水分＝3.40%，P+S＝0.89%。

其熔化指标如表1所示。

实施例4

异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的制备方法，包括如下步骤：

（1）将预融型铝酸钙35重量份、活性石灰35重量份、轻烧白云石12重量份和铝矾土熟料18重量份混匀，然后后破碎至粒径小于0.074μm，得复合精炼渣粉。

经检测，制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的组分如下，均为重量百分比：CaO：52.71%，MgO：7.80%，Al₂O₃：30.56%，SiO₂：4.69%，灰分+水分＝3.45%，P+S＝0.79%。

其熔化指标如表1所示。

实施例5

异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的制备方法，包括如下步骤：

（1）将预融型铝酸钙40重量份、活性石灰40重量份、轻烧白云石8重量份和铝矾土熟料12重量份混匀，然后后破碎至粒径小于0.074μm，得复合精炼渣粉。

经检测，制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的组分如下，均为重量百分比：CaO：59.44%，MgO：7.03%，Al₂O₃：25.99%，SiO₂：4.06%，灰分+水分＝2.81%，P+S＝0.67%

其熔化指标如表1所示。

表1

对比例1

传统精炼渣，具体成分如下，均为重量百分比：

CaO：81.56%，MgO：2.64%，Al₂O₃：3.29%，SiO₂：1.95%，CaF₂:7.38%，P+S=0.07%，灰分+水分：3.11%。

对比例2

传统精炼渣，具体成分如下，均为重量百分比：

CaO：83.74%，MgO：2.15%，Al₂O₃：3.88%，SiO₂：1.67%，CaF₂：6.69%，P+S=0.05%，灰分+水分=1.82%。

对比例3

传统精炼渣，具体成分如下，均为重量百分比：

CaO：84.18%，MgO：2.61%，Al₂O₃：2.54%，SiO₂：1.27%，CaF₂：6.79%，P+S=0.09%，灰分+水分=2.52%。

异型坯钢水冶炼用复合精炼渣性能试验

试验异型坯钢水：

试验异型坯钢水1，熔炼组分如下，均为重量百分比：

C:0.15%，Si:0.17%，Mn:0.42%，P:0.011%，S:0.020%，ALsol（酸溶铝）:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水2，熔炼组分如下，均为重量百分比：

C:0.13%，Si:0.12%，Mn:0.43%，P:0.009%，S:0.012%，ALsol:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水3，熔炼组分如下，均为重量百分比：

C:0.14%，Si:0.12%，Mn:0.45%，P:0.011%，S:0.013%，ALsol:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水4，熔炼组分如下，均为重量百分比：

C:0.16%，Si:0.25%，Mn:1.46%，P:0.015%，S:0.015%，ALsol:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水5，组分如下，均为重量百分比：

C:0.16%，Si:0.32%，Mn:1.48%，P:0.015%，S:0.019%，ALsol:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水6，组分如下，均为重量百分比：

C：0.14%，Si:0.12%，Mn:0.45%，P:0.013%，S:0.018%，ALsol:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水7，组分如下，均为重量百分比：

C：0.15%，Si:0.12%，Mn:0.43%，P:0.015%，S:0.016%，ALsol:0.001%(残余)，余量均为Fe。

试验异型坯钢水8，组分如下，均为重量百分比：

C：0.16%，Si:0.34%，Mn:1.45%，P:0.011%，S:0.020%，ALsol:0.004%(残余)，余量均为Fe。

试验例1

将实施例1制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用3.6kg施用于试验异型坯钢水1中，异型坯钢水冶炼用复合精炼渣进入精炼工位的温度为1579℃，加入萤石50kg，成渣时间4分15秒，噪音50分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为3080度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C：0.17%，Si:0.18%，Mn:0.43%，P:0.011%，S:0.014%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

余量均为Fe。

试验例2

将实施例2制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用3.8kg施用于试验异型坯钢水2中，异型坯钢水冶炼用复合精炼渣进入精炼工位的温度为1585℃，加入萤石50kg，成渣时间4分24秒，噪音49分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为2184度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C:0.17%，Si:0.14%，Mn:0.44%，P:0.009%， S:0.007%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

试验例3

将实施例3制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用3.8kg施用于试验异型坯钢水3中，异型坯钢水冶炼用复合精炼渣进入精炼工位的温度为1576℃，加入萤石50kg，成渣时间4分28秒，噪音48分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为2975度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C:0.15%，Si:0.14%，Mn:0.46%，P:0.011%，S:0.009%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

试验例4

将实施例4制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用4.4kg施用于试验异型坯钢水4中，异型坯钢水冶炼用复合精炼渣进入精炼工位的温度为1576℃，加入萤石50kg，成渣时间4分28秒，噪音47分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为2975度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C:0.17%，Si:0.29%，Mn:1.48%，P:0.015%，S:0.005%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

试验例5

将实施例5制得的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用4.5kg施用于试验异型坯钢水5中，异型坯钢水冶炼用复合精炼渣进入精炼工位的温度为1576℃，加入萤石50kg，成渣时间4分28秒，噪音49分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为2975度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C:0.17%，Si:0.34%，Mn:1.50%，P:0.015%，S:0.008%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

对比试验例1

将对比例1所述的传统精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用3.8kg施用于试验异型坯钢水6中，传统精炼渣进入精炼工位温度为1578℃，加入萤石300kg，成渣时间为8分26秒，噪音82分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为3955度。钢水终点成分为，均为重量百分比：C：0.15%，Si:0.14%，Mn:0.47%，P:0.013%，S:0.09%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

对比试验例2

将对比例2所述的传统精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用3.8kg施用于试验异型坯钢水7中，传统精炼渣进入精炼工位温度为1587℃，加入萤石260kg，成渣时间为9分13秒，噪音79分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为2842度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C：0.15%，Si:0.14%，Mn:0.45%，P:0.015%，S:0.007%，ALsol:0.001(残余)，余量均为Fe。

对比试验例3

将对比例3所述的传统精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用4.3kg施用于试验异型坯钢水8中，传统精炼渣进入精炼工位温度为1578℃，加入萤石220kg，成渣时间为8分49秒，噪音85分贝，精炼时间44分钟，电量消耗为3615度，钢水终点成分为，均为重量百分比：C：0.17%，Si:0.36%，Mn:1.47%，P:0.012%，S:0.011%，ALsol:0.004(残余)，余量均为Fe。

结果分析

结合上述试验例及对比试验例的数据可知，本发明所述的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣可以确保钢水中铝含量不增加、渣中Al₂O₃不进入钢水的特性，并且能够满足精炼过程化渣需要及异型坯半保护浇注要求的需要，可以缩短化渣时间至5分钟以内，提高电效率20%以上，降低通电噪音至50分贝以下，同时，该异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的使用可以大幅减少萤石的使用量。

Claims

1.一种异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，其特征在于，组分如下，均为重量百分比：

CaO：54.12～57.12%，MgO：7.39～7.62%，Al₂O₃：26.21～31.02%，SiO₂：≤4.76%，灰分+水分≤3.5%，P+S≤0.9%；

采用如下方法制得：

2.如权利要求1所述的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，其特征在于，所述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，组分如下，均为重量百分比：

3.如权利要求1所述的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，其特征在于，所述步骤（1）中，预融型铝酸钙36～39%、活性石灰37～39%、轻烧白云石9～12%和铝矾土熟料14～17%。

4.如权利要求3所述的异型坯钢水冶炼用复合精炼渣，其特征在于，所述步骤（1）中，预融型铝酸钙37%、活性石灰38%、轻烧白云石10%和铝矾土熟料15%。

5.权利要求1所述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣在异型坯钢水冶炼中的应用。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述异型坯钢水冶炼用复合精炼渣的用量为每吨钢3.5～4.5kg。