CN104152710A

CN104152710A - 电渣重熔用精炼渣、它们的冶炼方法及其应用

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Publication number: CN104152710A
Application number: CN201410433234.5A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 黄国玖; 苏雄杰; 李鑫; 胡茂会; 王跃健; 刘志军; 魏平; 龚龙; 陈文骏
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: CN104152710B

Abstract

本发明涉及一种电渣重熔用精炼渣、它们的冶炼方法及其应用，该冶炼方法包括炉渣的配料、起弧和加渣以及精炼和模冷。采用本发明的方法能将精炼渣中的Si控制在0.001％以下，在电渣重熔期间能减少Si元素与Al元素反应的效果，减少电渣锭上下部Al、Si元素相差的效果，达到电渣锭下部Al、Si元素合格。

Description

电渣重熔用精炼渣、它们的冶炼方法及其应用

【技术领域】

本发明涉及电渣重熔用精炼渣、它们的冶炼方法及其应用。

【背景技术】

目前，国内冶炼精炼渣，普遍采用Fe-Al作为精炼电极。文献电渣冶金的理论与实践，2010.2，利用电渣炉及水冷结晶器对萤石或(一定配比的渣料)进行提纯。一般可以将渣中的SiO₂从1～3％降至0.5％左右。有些厂家采取加渣前，混入2kg Al粉(或不加)，并在冶炼精炼渣时，补加2kgAl粉(或不加)。这类冶炼精炼渣方法，只能将渣中SiO₂降至0.5％左右。精炼渣中0.5％含量的SiO₂，容易与钢中的Al反应导致电渣锭下部Al大量减少，不能满足Al含量范围较窄的电渣钢生产需要。

影响电渣重熔过程中Al元素损失的主要因素是O和Si元素。文献电渣重熔原理与实践，1990.10，其反应式为：

2[Al]+3(0)＝2(Al₂O₃),2[Al]+3(SiO₂)＝2(Al₂O₃)+3[Si]。

由于采用未加Ar气保护等措施的传统电渣炉，O与Al反应在整个冶炼过程中都是存在的，因而冶炼后的电渣钢上下部Al含量应相差不大，而现实生产过程中电渣钢上下部Al含量相差在≥0.15％，导致这种情况的主要原因是电渣冶炼下部Si元素与Al元素反应，Al元素减少，Si元素增加。参与反应的Si元素主要存在于炉渣中，采用传统方法只能将精炼渣中的Si元素控制在0.05％左右。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供电渣重熔用精炼渣的冶炼方法。

本发明的另一个目的是提供精炼渣中SiO₂≤0.001％的精炼渣。

本发明的另一个目的是提供所述精炼渣用于冶炼电渣锭的应用。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明提供了一种电渣重熔用精炼渣的冶炼方法，该冶炼方法的步骤如下：

A、炉渣的配料：

萤石粉与三氧化二铝粉按照重量比70～60：30～40取样，再在温度650～950℃分别烘烤3～5h，作为冶炼精炼渣的炉渣；

B、起弧和加渣：

使用TiO₂与CaF₂按照质量比40～50：60～50组成的导电渣作为引弧剂、使用石墨电极作为起弧电极和所述炉渣加入量为其总量1/2～2/3之前的电极、采用废38CrMoAlA坯料作为在所述炉渣加入量为其总量1/2～2/3之后的电极和精炼精炼渣时的电极；

在起弧时，让所述的起弧电极快速下降至与引锭板的距离为180～220mm时通电，然后让所述的电弧电极缓慢下降，在起弧和加渣过程中将电流控制在0～7500A、电压控制在77～81V；引燃后加入5～10重量份的萤石粉；待结晶器中的整个物料形成熔池后，将步骤A得到的炉渣混合均匀后以加渣速度4～9kg/min在时间20～35min加入所述的熔池中；

C、精炼和模冷：

待炉渣全部加入所述的熔池后，接着加入0.300～0.400重量份Al粉，随后每隔5分钟一次加入0.300～0.400重量份Al粉，在精炼电流9000～10000A、精炼电压77～81V与冷却水温35～55℃的条件下精炼70～90min；然后，模冷70～90min，这样得到所述的精炼渣。

根据本发明的优选实施方式，以萤石粉总重量计，所述萤石粉中的CaF₂含量≥96％，SiO₂含量≤1％；所述的萤石粉的粒度≤5mm。

根据本发明的优选实施方式，以三氧化二铝粉总重量计，所述三氧化二铝粉中的Al₂O₃含量≥97％，SiO₂含量≤0.5％；所述的三氧化二铝粉的粒度≤5mm。

根据本发明的优选实施方式，所述的石墨电极是以石墨电极总重量计固态碳含量＞95％、强度≥15.7Mpa的石墨电极，其规格为∮150mm。

根据本发明的优选实施方式，所述的废38CrMoAlA坯料选自在电炉生产38CrMoAlA坯料过程中产生的38CrMoAlA连铸头尾坯或长度较短不能用于电渣重熔正常冶炼的38CrMoAlA坯料，其规格为∮290mm～∮350mm。

根据本发明的优选实施方式，所述的引锭板是采用Q235或#45钢制成的厚度16～24mm、直径310～565mm的钢板。

根据本发明的优选实施方式，所述炉渣的加入量为100～150kg/炉。

根据本发明的优选实施方式，所述的结晶器是∮450～600mm、高0.4～0.5m的结晶器。

本发明还提供了一种采用所述的冶炼方法冶炼的精炼渣，该精炼渣中以精炼渣总重量计SiO₂含量≤0.001％。

本发明还提供了所述的精炼渣在冶炼电渣锭中的应用。

下面对本发明的技术方案作更加详细的说明。

A、炉渣的配料：

萤石粉与三氧化二铝粉按照上述的配比能使渣系液相线温度达到最低约1250℃。采用其他配比，会使渣系液相线温度变高。如采用其他配比生产的精炼渣，会使电渣重熔电耗变高。

萤石粉与三氧化二铝粉混合均匀后在650～950℃烘烤3～5h的目的是去除炉渣的水分，防止电渣重熔过程，炉渣中的水分分解，导致电渣锭H、O含量增加,使电渣锭产生气孔。

B、起弧和加渣：

在起弧时，让所述的起弧电极快速下降至与引锭板的距离为180～220mm时通电，然后让所述的电弧电极缓慢下降，在起弧和加渣过程中将电流控制在0～7500A、电压控制在77～81V；引燃后加入5～10重量份萤石粉；待结晶器中的整个物料形成熔池后，将步骤A得到的炉渣混合均匀后以加渣速度4～9kg/min在时间20～35min加入所述的熔池中；

使用TiO₂与CaF₂按照质量比40～50：60～50组成的导电渣作为引弧剂，即导电渣中TiO₂的重量比为40～50％。导电渣中TiO₂的重量比＜40％时，则无法起到导电起弧的作用；导电渣中TiO₂的重量比＞50％，则会使导电渣中Ti进入电渣锭中，污染电渣锭成分；因此导电渣中TiO₂的重量比为40～50％是合理的。

炉渣以加渣速度4～9kg/min在时间20～35min加入所述的熔池的目的是可以防止液体炉渣从结晶器与底水箱之间缝隙流出，造成事故。

石墨电极起弧较金属电极起弧好处是，能较好的形成稳定的熔池，操作较为容易。金属电极直接起弧，形成熔池相对较难。但起弧和加渣过程全采用石墨电极起弧，时间较长，所以在用石墨电极形成一定熔池即炉渣加入1/2～2/3之后的用金属电极，可以节约冶炼时间。

在起弧和加渣过程中将电流控制在0～7500A是由于在起弧和加渣过程中电流不稳，会出现到0的现象，电流指针处于摇摆状态。

C、精炼和模冷：

在精炼过程中，Al粉是逐步加入的，在精炼渣冶炼过程中起到了Al与Si和O逐步、均匀、充分的反应，较传统的方法，逐步加入Al粉可明显的降低精炼渣的SiO₂，能够将其降低到0.001％以下。

根据本发明的一个优选的实施方式，以萤石粉总重量计，所述萤石粉中的CaF₂含量≥96％，SiO₂含量≤1％；所述的萤石粉的粒度为≤5mm。

萤石粉是市售，例如成都钰鑫实业有限公司生产的GJ5690-85标准的萤石粉。

根据本发明的一个优选的实施方式，以三氧化二铝粉总重量计，所述三氧化二铝粉中的Al₂O₃含量≥97％，SiO₂含量≤0.5％；所述的三氧化二铝粉的粒度为≤5mm。

三氧化二铝粉为市售，例如四川科力玻陶材料有限公司生产的YS/T274-98标准的三氧化二铝粉。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述的石墨电极是以石墨电极总重量计固态碳含量＞95％、强度≥15.7Mpa的石墨电极，其规格为∮150mm。

石墨电极为市售，例如河北北方石墨电极集团生产的YB/T4088-2000标准的石墨电极。

根据本发明的一个优选实施方式，所述的废38CrMoAlA坯料选自在电炉生产38CrMoAlA坯料过程中产生的38CrMoAlA连铸头尾坯或长度较短不能用于电渣重熔正常冶炼的38CrMoAlA坯料，该废38CrMoAlA坯料是采用电炉—LF精炼炉—连铸生产工艺生产过程中产生的38CrMoAlA连铸头尾坯或电渣生产过程中产生的长度较短不能用于电渣重熔正常冶炼的38CrMoAlA坯料，其规格为∮290mm～∮350mm。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述的引锭板是采用Q235或#45钢制成的厚度16～24mm、直径310～565mm的钢板。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述炉渣的加入量为100～150kg/炉。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述的结晶器是∮450～600mm、高0.4～0.5m的结晶器。

结晶器为市售，例如四川冶金机械厂生产的J99型结晶器。

本发明还提供了采用上述冶炼方法冶炼的精炼渣，该精炼渣中以精炼渣总重量计SiO₂含量≤0.001％。

本发明还提供了所述精炼渣在冶炼电渣锭中的应用。

[有益效果]

采用本发明的方法能将精炼渣中的Si控制在0.001％以下，在电渣重熔期间能减少Si元素与Al元素反应的效果，减少电渣锭上下部Al、Si元素相差的效果，达到电渣锭下部Al、Si元素合格。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：

精炼渣的冶炼方法步骤如下：

萤石粉与三氧化二铝粉按照重量比70：30分别取萤石粉70kg、三氧化二铝粉30kg，再在温度650℃分别烘烤5h，作为冶炼精炼渣的炉渣；

使用TiO₂与CaF₂按照质量比40：60组成的导电渣作为引弧剂、使用石墨电极作为起弧电极和所述炉渣加入量为其总量1/2之前的电极、采用废38CrMoAlA坯料作为在所述炉渣加入量为其总量1/2之后的电极和精炼精炼渣时的电极；

在起弧时，让所述的起弧电极快速下降至与引锭板的距离为200mm时通电，然后让所述的电弧电极缓慢下降，在起弧和加渣过程中将电流控制在0～7500A、电压控制在77～81V；引燃后加入5kg的萤石粉；待结晶器中的整个物料形成熔池后，将剩余的炉渣混合均匀后以加渣速度5kg/min在时间20min加入所述的熔池中；

待炉渣全部加入所述的熔池后，接着加入0.300kg Al粉，随后每隔5分钟一次加入0.300kg Al粉，在精炼电流9000A、精炼电压80V与冷却水温45℃的条件下精炼75min；然后，模冷90min，这样得到所述的精炼渣。

本实施例冶炼得到的精炼渣的成分见表1。

表1：实施例1冶炼得到的精炼渣的成分

成分	CaF₂	Al₂O₃	SiO₂
				比例	65.14％	34.65	0.0008％

电渣锭的冶炼方法步骤如下：

本发明采用规格为3t电渣炉，采用同钢种38CrMoAl引锭板，∮350规格38CrMoAl电渣坯料作为冶炼电渣锭的电极，其主要成分见下表2。生产∮500锭型，重2.7t的38CrMoAl电渣锭。

表2：38CrMoAl电渣坯料成分

C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al
								0.40	0.23	0.52	0.007	0.003	1.51	0.22	0.88

选取本发明块状精炼渣100kg，经破碎机破碎，将精炼渣颗粒度控制在20mm以下后，再烘烤炉烘烤3小时，取出。用38CrMoAl金属电极起弧，将电极快速下降距引锭板200mm，调好电极位置，然后缓缓下降电极起弧。引燃后加入5Kg精炼渣。待形成一定熔池后；再将剩余渣料按每分钟5Kg速度加入，加渣期间电流控制在0～7500A，电压79～80V,加渣时间控制在19分钟。加渣一定要加在高温处，加完后进行精炼操作。精炼期电流控制在4500A,电压79～80V，精炼时间控制在35分钟。精炼完毕后，电流控制在13500A，电压77～82V。电渣锭冶炼至规定长度后，开始补缩操作，电流按2500A/5分钟降低至0A(停电)，电压不变。冶炼过程，水温控制在45±10℃。停电后，电渣锭在结晶器内模冷70分钟，再将电渣锭埋入沙坑中，沙冷72小时。冶炼完毕后，取样分析38CrMoAl电渣锭成分见下表3、下表4。

表3：38CrMoAl电渣锭上下部主要成份(重量％)

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al
									上部	0.40	0.21	0.50	0.007	0.002	1.52	0.22	0.818
下部	0.37	0.22	0.50	0.007	0.002	1.46	0.21	0.810

表4：38CrMoAl电渣锭下部Al含量分布(重量％)

实施例2：

精炼渣的冶炼方法步骤如下：

萤石粉与三氧化二铝粉按照重量比70：30分别取萤石粉84kg、三氧化二铝36kg，再在温度950℃分别烘烤3h，作为冶炼精炼渣的炉渣；

使用TiO₂与CaF₂按照质量比50：50组成的导电渣作为引弧剂、使用石墨电极作为起弧电极和所述炉渣加入量为其总量2/3之前的电极、采用废38CrMoAlA坯料作为在所述炉渣加入量为其总量2/3之后的电极和精炼精炼渣时的电极；

在起弧时，让所述的起弧电极快速下降至与引锭板的距离为220mm时通电，然后让所述的电弧电极缓慢下降，在起弧和加渣过程中将电流控制在0～7500A、电压控制在77～81V；引燃后加入10kg的萤石粉；待结晶器中的整个物料形成熔池后，将剩余的炉渣混合均匀后以加渣速度4kg/min在时间30min加入所述的熔池中；

待炉渣全部加入所述的熔池后，接着加入0.350kg Al粉，随后每隔5分钟一次加入0.350kg Al粉，在精炼电流9500A、精炼电压80V与冷却水温45±10℃的条件下精炼75min；然后，模冷70min，这样得到所述的精炼渣。

本实施例冶炼得到的精炼渣的成分见表5。

表5：实施例2冶炼得到的精炼渣的成分

成分	CaF₂	Al₂O₃	SiO₂
				比例	64.89％	35.01	0.001％

电渣锭的冶炼方法步骤如下：

本发明采用规格为3t电渣炉，采用同钢种38CrMoAl引锭板，∮280规格38CrMoAl电渣坯料作为冶炼电渣锭的电极，其主要成分见下表6。生产∮450锭型，重2.0t的38CrMoAl电渣锭。

表6：38CrMoAl电渣坯料成分

C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al
								0.39	0.26	0.49	0.005	0.002	1.49	0.20	0.90

选取本发明块状精炼渣72kg，经破碎机破碎，将精炼渣颗粒度控制在20mm以下后，再烘烤炉烘烤3小时，取出。用38CrMoAl金属电极起弧，将电极快速下降距引锭板200mm，调好电极位置，然后缓缓下降电极起弧。引燃后加入6Kg精炼渣。待形成一定熔池后；再将剩余渣料按每分钟6Kg速度加入，加渣期间电流控制在0～7500A，电压79～80V,加渣时间控制在11分钟。加渣一定要加在高温处，加完后进行精炼操作。精炼期电流控制在7500A,电压79～80V，精炼时间控制在25分钟。精炼完毕后，电流控制在14500A，电压77～82V。电渣锭冶炼至规定长度后，开始补缩操作，电流按2500A/5分钟降低至0A(停电)，电压不变。冶炼过程，水温控制在45±10℃。停电后，电渣锭在结晶器内模冷70分钟，再将电渣锭埋入沙坑中，沙冷72小时。冶炼完毕后，取样分析38CrMoAl电渣锭成分见下表7、下表8。

表7：38CrMoAl电渣锭上下部主要成份(重量％)

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Al
									上部	0.439	0.23	0.50	0.006	0.002	1.50	0.21	0.83
下部	0.39	0.21	0.46	0.006	0.002	1.45	0.21	0.80

表8：38CrMoAl电渣锭下部Al含量分布(重量％)

Claims

1.一种电渣重熔用精炼渣的冶炼方法，其特征在于该冶炼方法的步骤如下：

A、炉渣的配料：

B、起弧和加渣：

C、精炼和模冷：

2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于以萤石粉总重量计，所述萤石粉中的CaF₂含量≥96％，SiO₂含量≤1％；所述的萤石粉的粒度≤5mm。

3.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于以三氧化二铝粉总重量计，所述三氧化二铝粉中的Al₂O₃含量≥97％，SiO₂含量≤0.5％；所述的三氧化二铝粉的粒度≤5mm。

4.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于所述的石墨电极是以石墨电极总重量计固态碳含量＞95％、强度≥15.7Mpa的石墨电极，其规格为∮150mm。

5.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于所述的废38CrMoAlA坯料选自在电炉生产38CrMoAlA坯料过程中产生的38CrMoAlA连铸头尾坯或长度较短不能用于电渣重熔正常冶炼的38CrMoAlA坯料，其规格为∮290mm～∮350mm。

6.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于所述的引锭板是采用Q235或#45钢制成的厚度16～24mm、直径310～565mm的钢板。

7.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于所述炉渣的加入量为100～150kg/炉。

8.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于所述的结晶器是∮450～600mm、高0.4～0.5m的结晶器。

9.根据权利要求1～8中任一项权利要求所述的冶炼方法冶炼的精炼渣，其特征在于该精炼渣中以精炼渣总重量计SiO₂含量≤0.001％。

10.根据权利要求9所述的精炼渣在冶炼电渣锭中的应用。