CN103642991B - 一种超低铝钢精炼用预熔渣及制备方法和使用方法 - Google Patents

一种超低铝钢精炼用预熔渣及制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种超低铝钢精炼用预熔渣及制备方法和使用方法，先将BaO、CaO、MgO、B2O3、CaC2、SiO2按比例配料，在1450~1500℃预熔，冷却后破碎成块状料，防潮包装。该预熔渣用于钢包炉二次精炼造渣，在钢水预脱氧及钢包拔渣及残渣还原处理后，在钢包调运到精炼跨时加入钢包，也可在LF精炼或钢包吹氩过程中将该预熔渣投入钢包。与现有技术采用的碱性精炼渣相比，优点是能最大限度地吸收钢中的Al2O3，并促进钢中O和Al的反应，从而将Al含量控制在0.004%以下；另外，本发明的原料来源广，方法简单，有利于降低成本和环境保护，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种超低铝钢精炼用预熔渣及制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于炼钢炉外精炼的钢包冶金领域，特别涉及一种超低铝钢精炼用预熔渣及制备方法和使用方法，适用于炼钢二次精炼在钢包内造渣精炼过程。
背景技术
随着社会经济的发展，用户对钢材的质量提出了越来越高的要求，炉外精炼作为现代炼钢流程中的重要生产工序，在整个钢铁生产流程中起着举足轻重的作用；在诸多的精炼工艺中，合成渣精炼具有去除钢中有害元素和吸纳钢中夹杂物等功能，得到广泛的应用和发展。
目前，炼钢炉外精炼渣主要包括以下基础系列：CaO-CaF2渣系、CaO-Al2O3渣系、CaO-Al2O3 -CaF2渣系，这三个基础渣系基础上又进一步发展了多种渣系；在消除氟污染、促进化渣的现有技术中，申请号为200910029247.5的发明专利：一种钢包精炼调渣剂及制备方法和调渣方法，提出采用生石灰、铝灰、镁砂和硼酐按CaO 30~60%，Al2O330~60%，MgO 2~10%，B2O32~10%，配制预熔型调渣剂，该发明具有调渣效果好，无氟污染等优点，作为调渣剂，在精炼时配合生石灰等使用具有较好的精炼效果；申请号为200910029248.X的发明专利：一种钢包精炼用防粘渣无氟调渣剂及制备方法和使用方法，提出采用生石灰、铝灰、镁砂和硼酐按CaO 75~85%，Al2O3 10~20%，MgO 0~8%，B2O35~15%, 配制预熔型调渣剂，该发明的主要功能防止精炼设备粘渣，当然该发明对提高精炼效果也具有一定作用，如有利于脱硫、控制回磷等；申请号为200910184596.4的发明专利：一种超高碱度低铝无氟精炼渣及制备方法和使用方法，提出采用生石灰、铝灰、镁砂和硼酐按，CaO 85~95%，B2O3 2~10%，MgO 2~10%，Al2O3 1~10%，配制预熔型精炼渣。
现有技术的钢包精炼渣主要是针对脱硫、脱磷功能进行设计的，对于超低铝钢的钢包精炼，主要存在两个不足：（一）钢包精炼渣中氧化铝含量高，导致钢包精炼过程中吸收钢中氧化铝的能力降低，并在强还原气氛下渣中的氧化铝被还原从而向钢中增铝，不适合冶炼无铝或超低铝的钢种；（二）钢包精炼渣基本上采用碱性渣或高碱度渣，使其具备较强的脱硫脱磷能力，但从CaO-SiO2-Al2O3相图上看，Al2O3在高碱度渣中能生成低熔点化合物的成分范围非常小，因此导致偏碱性或高碱度渣中氧化铝的溶解度非常低，这极容易导致渣中不溶解的Al2O3在还原气氛下进入到钢液，因此不适合用于冶炼超低铝的钢种。
综上所述，针对目前钢包精炼渣存在的问题，开发一种酸性的钢包精炼渣，用于精炼对钢种铝含量有严格限制的无铝或超低铝钢。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合用于对钢中铝含量控制要求非常高的无铝或超低铝钢种的钢包精炼，通过引入其它组元来代替Al2O3，并优化渣组成，保证精炼渣对钢中氧化铝的吸收溶解能力，从而降低钢中溶解铝和溶解氧的含量，最终达到实现控制钢中氧化铝夹杂的目的。
本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：
一种超低铝钢精炼用预熔渣，其特征在于：预熔精炼渣的各组分，按质量百分比计算为：BaO 5-15%，B2O3 5-15%，CaC2 3-6%，MgO 1-5%，余量为CaO、SiO2和不可避免的杂质，其中CaO和SiO2的含量需满足质量比 (CaO+BaO+MgO)/(SiO2+B2O3)=0.7-1.0，杂质总量低于5%，其中Al2O3≤0.5%，FeO≤0.5%，MnO≤0.5%，P2O5≤0.1%。
本发明的超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法，其特征在于：先将BaO、CaO、MgO、B2O3、SiO2按比例配料，原料称量前应充分干燥、粉碎成2 mm以下碎料，经称量配料、混匀、预熔，预熔温度在1450~1500℃范围，熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后快速冷却，破碎加工，粒度尺寸为2~10 mm，然后按比例配入CaC2块，保持干燥状态下，防潮包装；预熔渣的加热熔化可以用焦炭加热、煤气加热或电加热的方法，优先选用电加热或煤气方法，不会向渣料中增碳，使用时不会向钢液增碳。
本发明的超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法，其特征在于：用于钢包二次精炼造渣，在钢水中用铝硅铁和锰铁预脱氧，并向钢包残渣中加入CaC2进行残渣中氧化物的还原处理，在钢包从出钢跨到精炼跨起吊时将预熔渣加入钢包，也可在精炼过程或钢包吹氩过程中将该预熔渣投入钢包；后续的精炼工艺与目前采用常规的精炼渣的精炼工艺完全相同，然后出精炼工位到浇铸工位浇铸。
本发明的预熔渣的加入量为每吨钢水中加入10-15kg预熔渣。
所述预熔渣的使用方法中，每吨钢中铝硅铁加入量为3-6kg，锰铁加入量为4-8kg，CaC2加入量为3-5kg。
所述使用方法中，保持白渣精炼时间为30-40min，软吹氩时间为5-25min。
本发明的使用方法中，所述的钢水预脱氧指精炼前在钢包内用铝硅铁和锰铁进行预脱氧处理，加入铝硅铁合金和锰铁合金的量目标是将钢中的氧含量降低到0.008%以下；采用本发明前需尽量拔出钢包内的残渣，若钢包内炉渣有残留，需要将钢包内的残渣中加入碳化钙进行还原处理，将残渣中MnO和FeO的含量之和降低到0.5%以下。
生产统计数据表明：按每吨钢水加入15Kg预熔渣，LF精炼30min，将钢水中氧含量由0.008%降至0.001%以下，钢水中的硫含量由0.010%降至0.002%以下，钢水中的Al含量控制在0.004%以下，钢中的有害元素含量得到控制。
与现有技术相比较，采用本发明的优点如下：
1）、本发明的精炼渣在对钢液脱硫和脱氧的同时，能控制精炼渣中的氧化铝或耐火材料中氧化铝的还原，并且能够吸收钢液中Al、O反应生成的氧化铝，从而控制钢中的铝含量和氧含量，从而降低钢中的氧化铝夹杂物。
2）本发明的预熔型精炼渣具有强的脱硫、脱氧和控制钢中铝含量的能力，统计数据表明：按每吨钢水加入15Kg预熔渣，LF精炼30min，将钢水中氧含量由0.008%降至0.001%以下，钢水中的硫含量由0.010%降至0.002%以下，钢水中的Al含量控制在0.004%以下。
3）综合冶金性能优良，本发明的预熔精炼渣具有更适合高效精炼的技术需求，即较低的熔点、较高的熔化速度和较高的铺展性及合适的粘度，保证了快速冶炼和冶炼顺行，兼具防钢液氧化和吸收钢水夹杂等功能。
4）本发明的预熔精炼渣不含有毒有害成分，不含易挥发腐蚀设备的成分，不损害操作人员健康，具有推广价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述；实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1
本实施例的超低铝钢精炼用预熔渣的组成为（重量%）：BaO 10%，B2O3 10%，CaC2 5%，MgO 3%，CaO 28%，SiO2 42%，其余杂质Al2O3 0.5%，FeO 0.5%，MnO 0.5%，P2O5 0.1%：Na2O 0.4%， 本发明的精炼渣的碱度指标：(CaO+BaO+MgO)/(SiO2+B2O3)=0.79。
本实施例发明的超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法：先将BaO、CaO、MgO、B2O3、SiO2按比例配料，原料称量前应充分干燥、粉碎成2 mm以下碎料，经称量配料、混匀、预熔，预熔温度在1500℃，熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后快速冷却，破碎加工，粒度尺寸为2~10 mm，然后按比例配入5%的CaC2块，保持干燥状态下，防潮包装。
本实施例发明的超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法的特征在于：在100吨钢包精炼炉上进行工业应用试验，转炉冶炼出钢过程中在钢包内用铝硅铁和锰铁对钢液预脱氧，每吨钢中铝硅铁加入量为3kg，锰铁加入量为8kg，脱氧后吹氩排渣拔渣，并向残渣中加入CaC2还原渣中不稳定的氧化物，每吨钢中CaC2加入量为3kg，然后加入本发明的预熔精炼渣1000Kg，保持白渣精炼30min后，采用钢包软吹氩5min，取样测温准备浇铸。
经光谱分析，钢成分完全合格，钢中的氧含量为0.001%，S含量0.002%，溶解铝含量0.004%，钢中没有发现氧化铝及含有氧化铝的夹杂物。
实施例2
本实施例的超低铝钢精炼用预熔渣的组成为（重量%）：BaO 5%，B2O3 15%，CaC2 3%，MgO 5%，CaO 35%，SiO2 35%，其余杂质Al2O3 0.4%，FeO 0.1%，MnO 0.4%，P2O5 0.1%：Na2O 0.6%，K2O 0.4%，本发明的精炼渣的碱度指标：(CaO+BaO+MgO)/(SiO2+B2O3)=0.9。
本实施例发明的超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法：先将BaO、CaO、MgO、B2O3、SiO2按比例配料，原料称量前应充分干燥、粉碎成2 mm以下碎料，经称量配料、混匀、预熔，预熔温度在1450℃，熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后快速冷却，破碎加工，粒度尺寸为2~10 mm，然后按比例配入3%CaC2块，保持干燥状态下，防潮包装。
本实施例发明的超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法的特征在于：在80吨钢包精炼炉上进行工业应用试验，转炉冶炼出钢过程中在钢包内用铝硅铁和锰铁对钢液预脱氧，每吨钢中铝硅铁加入量为4.5kg，锰铁加入量为6kg，脱氧后吹氩排渣拔渣，并向残渣中加入CaC2还原渣中不稳定的氧化物，每吨钢中CaC2加入量为4kg，然后加入本发明的预熔精炼渣800Kg，保持白渣精炼35min后，采用钢包软吹氩15min，取样测温准备浇铸。
经光谱分析，钢成分完全合格，钢中的氧含量为0.0008%，S含量0.001%，溶解铝含量0.003%，钢中没有发现氧化铝及含有氧化铝的夹杂物。
实施例3
本实施例的超低铝钢精炼用预熔渣的组成为（重量%）：BaO 15%，B2O3 5%，CaC2 3%，MgO 5%，CaO 19%，SiO2 51%，其余杂质总量2%，其中Al2O3 0.4%，FeO 0.1%，MnO 0.4%，P2O5 0.1%，Na2O 0.6%，K2O 0.4%，本发明的精炼渣的碱度指标：(CaO+BaO+MgO)/(SiO2+B2O3)=0.7。
本实施例发明的超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法：先将BaO、CaO、MgO、B2O3、SiO2按比例配料，原料称量前应充分干燥、粉碎成2 mm以下碎料，经称量配料、混匀、预熔，预熔温度在1450℃，熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后快速冷却，破碎加工，粒度尺寸为2~10 mm，然后按比例配入3%CaC2块，保持干燥状态下，防潮包装。
本实施例发明的超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法的特征在于：在80吨钢包精炼炉上进行工业应用试验，转炉冶炼出钢过程中在钢包内用铝硅铁和锰铁对钢液预脱氧，每吨钢中铝硅铁加入量为6kg，锰铁加入量为4kg，脱氧后吹氩排渣拔渣，并向残渣中加入CaC2还原渣中不稳定的氧化物，每吨钢中CaC2加入量为5kg，然后加入本发明的预熔精炼渣1200Kg，保持白渣精炼40min后，采用钢包软吹氩25min，取样测温准备浇铸。
经光谱分析，钢成分完全合格，钢中的氧含量为0.0005%，S含量0.0008%，溶解铝含量0.002%，钢中没有发现氧化铝及含有氧化铝的夹杂物。
从以上使用效果可知，采用本发明精炼预熔渣后，钢中铝、硫、氧含量及夹杂物等都达到高级优质钢的标准，特别是钢中的铝含量得到控制，溶解铝控制在0.005%以下；从精炼过程来看，化渣情况良好，无结壳和粘渣现象，钢包渣线部位耐火材料无明显的侵蚀发生。

Claims (9)

1.一种超低铝钢精炼用预熔渣，其特征在于：预熔精炼渣的各组分，按质量百分比计算为：BaO 5-15%，B2O3 5-15%，CaC2 3-6%，MgO 1-5%，余量为CaO、SiO2和不可避免的杂质；CaO和SiO2的含量需满足质量比 (CaO+BaO+MgO)/(SiO2+B2O3)=0.7-1.0，杂质总量低于5%，其中Al2O3≤0.5%，FeO≤0.5%，MnO≤0.5%，P2O5≤0.1%。
2.如权利要求1所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法，其特征在于：先将BaO、CaO、MgO、B2O3、SiO2按比例配料，原料称量前应充分干燥、粉碎成2 mm以下碎料，经称量配料、混匀、预熔；熔化均匀后，从炉内放出，液态渣出炉后快速冷却，破碎加工，粒度尺寸为2~10 mm，然后按比例配入CaC2块，保持干燥状态下，防潮包装。
3.如权利要求2所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法，其特征在于：所述的预熔温度为1450~1500℃。
4.如权利要求2所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的制备方法，其特征在于：所述预熔渣的加热熔化用焦炭加热、煤气加热或电加热的方法。
5.如权利要求1所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法，其特征在于：用于钢包二次精炼造渣，在钢水中用铝硅铁和锰铁预脱氧，并向钢包残渣中加入CaC2进行残渣中氧化物的还原处理，在钢包从出钢跨到精炼跨起吊时将预熔渣加入钢包，或在精炼过程中将该预熔渣投入钢包；后续的精炼工艺与目前采用常规的精炼渣的精炼工艺完全相同，然后出精炼工位到浇铸工位浇铸。
6.如权利要求5所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法，其特征在于：预熔渣的加入量为每吨钢水中加入10-15kg预熔渣。
7.如权利要求5所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法，其特征在于：白渣精炼时间为30-40min，软吹氩时间为5-25min。
8.如权利要求5所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法，其特征在于：所述的钢水预脱氧指精炼前在钢包内用铝硅铁和锰铁进行预脱氧处理，加入铝硅铁合金和锰铁合金的量目标是将钢中的氧含量降低到0.008%以下；采用所述预熔渣前需尽量拨出钢包内的残渣，若钢包内炉渣有残留，需要将钢包内的残渣中加入碳化钙进行还原处理，将残渣中MnO和FeO的含量之和降低到0.5%以下。
9. 如权利要求8所述的一种超低铝钢精炼用预熔渣的使用方法，其特征在于：每吨钢中铝硅铁的加入量为3-6kg，锰铁的加入量为4-8kg，CaC2的加入量为3-5kg。
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