CN104451029A

CN104451029A - 一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂

Info

Publication number: CN104451029A
Application number: CN201410679272.9A
Authority: CN
Inventors: 高宏生; 赵东
Original assignee: Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Current assignee: Zhongyuan Special Steel Co Ltd
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明涉及一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，该脱氧剂的化学成分质量百分比为：Si20-50%、Ca10-40%、Ba5-20%、Mg2-10%、RE0-10%、P≤0.030％、S≤0.040％、C0-2%，Fe为余量。其制备方法为：先将铁、硅放入熔化炉中熔炼成中间合金，再加入钡、钙、镁和/或稀土，熔化后铸成合金块，控制硅钙钡镁脱氧剂的比重在3-5克/厘米³之间，使用时将硅钙钡镁脱氧剂直接投入炼钢炉和/或电渣重熔结晶器渣池中，该脱氧剂增大了比重，降低了蒸气压，使其沉入渣-钢界面处，生成CaO-BaO-SiO₂型夹杂，颗粒较大、熔点较低、容易被熔渣捕获和上浮去除，从而提高了钢水的清洁度。

Description

一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种用于炼钢和/或电渣重熔的脱氧和脱硫的硅钙钡镁脱氧剂，具体涉及一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂及其制作方法，适用于生产含氮钢(N≥0.10％)或者有低铝(Al≤0.010％)含量要求的钢以及其它不易用铝脱氧的钢，它具有使钢水脱氧和脱硫，同时控制钢中铝≤0.010％的效果。

背景技术

炼钢脱氧是决定产品质量的重要环节，钢中氧含量的高低在一定程度上是纯净度的标尺，电渣重熔是对钢进行二次重熔精炼的一种，电渣重熔时为了降低钢中的氧需有目的地加入一些与氧亲和力强的合金元素脱氧，采用复合脱氧剂可以获得颗粒大、熔点低、密度小、易上浮的脱氧产物，脱氧效果好于单一合金元素脱氧剂，选择脱氧剂时应考虑到钢材对这种元素含量要求的严格性，尽量使脱氧元素在钢中的含量波动在要求的范围之内。常见的脱氧元素有以下几种：

钙(Ca)是一种强脱氧剂，在炼钢温度下钙的蒸气压非常高，同时钙在铁中的溶解度较小，因此不能用钙单独脱氧，为了提高钙在铁中的溶解度需要用钙和其它元素的合金，碳、硅、铝能非常显著地增加钙在钢中的溶解度。

铝(Al)对氧具有很大的亲和力，作为炼钢的脱氧剂，它得到广泛应用，铝用于钢的脱氧还有细化晶粒，调整奥氏体晶粒生长的作用，但当钢中铝大于0.015％时，对钢的韧性有不良影响，同时易在钢的晶界处形成氮化铝(AlN)，AlN熔点为1150℃，如果AlN沿奥氏体晶界析出，将引起晶界结合力减弱，降低钢的高温塑性，增强了钢的裂纹敏感性，钢中[％Al][％N]的浓度积越大，钢的热塑性越低，对裂纹的敏感性越强，在锻造过程中开裂的倾向越大，对于蠕变强度和断裂韧性要求严格的钢种，如汽轮机转子钢(25Cr2Ni4MoV)、炮钢(32CrNi3MoV)、热强钢等对铝含量严格限制，一般不允许大于0.010％，在冶炼此类对铝要求严格的钢种时，应选择适宜的脱氧剂，防止钢中残铝超标，对于含氮钢，如铬锰氮系不锈钢(Mn18Cr18N)，钢中氮含量一般在0.10％以上，甚至≥0.50％，在冶炼此类高氮钢时，不能采用与氮亲和力较大的Al、Ti、Zr脱氧，防止在钢中生成AlN、TiN、ZrN夹杂，降低钢的高温塑性。

镁(Mg)是一种脱氧剂，特别是钢液脱硫的最佳原料，在钢中加入适量镁后，夹杂物数量明显减少，并改善了夹杂物的形态和性质，对性能起到有益的影响，但由于镁有很高的蒸汽压，极易汽化而燃烧，所以直接用于炼钢的脱氧和脱硫都很困难，为了提高镁在铁中的溶解度需要用镁和其它元素的合金。

钡(Ba)是一种脱氧剂，钙-钡为互溶状态，化合物中元素的蒸气压比单元素、溶解状态的蒸气压都低，在钙系脱氧剂中加入钡，可以降低钙的蒸气压。

硅(Si)是较强的脱氧剂，硅的脱氧成效较快，是一种常见的脱氧剂，但脱氧产物SiO2的熔点较高，为1710℃，因此在一般的炼钢温度下，常呈固体小颗粒状态存在，且难以上浮而不易从钢液中排出，硅、铝和碱土金属生成化合物的能力都很强，但硅的价格更低些，所以主要采用硅提高碱土金属在钢中的利用率，复合脱氧剂中加入硅，结合成硅化合物，可降低使用过程中钙、镁、钡的蒸发损失，提高脱氧剂的利用率。

稀土(RE)加入到钢中，可以多方面改善钢的质量，其中，稀土脱氧、脱硫、改变夹杂物形态、提高钢的抗氧化性能、提高高温强度和塑韧性等作用已在国内外钢生产中得到广泛的应用，效果是明显的；另外，稀土与钢中碳、氢、氮、低熔点杂质(铅、锡、锑、铋等)作用，减弱它们对钢的危害，对钢的回火脆性、过热、过烧、焊接、磨损、腐蚀等方面产生有益的作用。

钙、镁为理想的脱氧和脱硫剂，但由于熔点低、易燃、比重小、蒸气压高等使其易在渣面氧化、燃烧，难以直接加入到渣液和钢液中，起不到脱氧、脱硫的作用。电渣重熔用的渣系一般含有15-35％的Al₂O₃，渣中Al₂O₃的活度a_Al2O3高，采用铝脱氧效率不高，易使钢中残铝高(Al≥0.015％)。对于含氮≥0.10％的钢，采用铝脱氧易生成AlN夹杂，降低钢的塑韧性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种脱氧效果好、脱氧剂利用效率高的用于炼钢和/或电渣重熔的脱氧和脱硫的电渣用硅钙钡镁脱氧剂及其制作方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为20-50％、钙为10-40％、钡为5-20％、镁为2-10％、稀土为0-10％、磷≤0.030％、硫≤0.040％、碳0-2％，杂质不超过2％，其余为铁。

按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为25％、钙为26％、钡为8％、镁为4％、稀土为2％、磷为0.023％、硫为0.032％、碳1％，铁为34％，其余为杂质。

按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为22％、钙为37％、钡为12％、镁为3％、稀土为3％、磷为0.026％、硫为0.029％、碳0.5％，铁为22％，其余为杂质。

按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为35％、钙为12％、钡为15％、镁为2％、磷为0.027％、硫为0.031％、碳1.5％，铁为35％，其余为杂质。

按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为27％、钙为35％、钡为11％、镁为2％、稀土为4％、磷为0.021％、硫为0.035％、碳0.8％，铁为20％，其余为杂质。

按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为42％、钙为13％、钡为6％、镁为6％、磷为0.028％、硫为0.036％、碳1.2％，铁为32％，其余为杂质。

按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为48％、钙为15％、钡为10％、镁为5％、稀土为5％、磷为0.024％、硫为0.034％、碳1.7％，铁为16％，其余为杂质。

本发明的积极效果为：本发明将钙、镁和硅、钡、铁制成合金，增大其比重，降低其蒸气压，使其沉入渣-钢界面处，提高脱氧剂的利用效率。同时生成CaO-BaO-SiO2型夹杂，颗粒较大、熔点较低、容易上浮去除，脱氧效果好，从而提高了钢水的清洁度及改善夹杂物的形态。

具体实施方式

实施例一

一种炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及各成分的含量为：硅为25％、钙为26％、钡为8％、镁为4％、稀土为2％、磷为0.023％、硫为0.032％、碳1％，铁为34％，其余为杂质。制作完成后测得该脱氧剂的比重为4.1克/厘米3。

实施例二

一种炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及各成分的含量为：硅为22％、钙为37％、钡为12％、镁为3％、稀土为3％、磷为0.026％、硫为0.029％、碳0.5％，铁为22％，其余为杂质。制作完成后测得该脱氧剂的比重为3.4克/厘米³。

实施例三

一种炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及各成分的含量为：硅为35％、钙为12％、钡为15％、镁为2％、磷为0.027％、硫为0.031％、碳1.5％，铁为35％，其余为杂质。制作完成后测得该脱氧剂的比重为4.4克/厘米³。

实施例四

一种炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及各成分的含量为：硅为27％、钙为35％、钡为11％、镁为2％、稀土为4％、磷为0.021％、硫为0.035％、碳0.8％，铁为20％，其余为杂质。制作完成后测得该脱氧剂的比重为3.2克/厘米³。

实施例五

一种炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及各成分的含量为：硅为42％、钙为13％、钡为6％、镁为6％、磷为0.028％、硫为0.036％、碳1.2％，铁为32％，其余为杂质。制作完成后测得该脱氧剂的比重为4.1克/厘米³。

实施例六

一种炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂，按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及各成分的含量为：硅为48％、钙为15％、钡为10％、镁为5％、稀土为5％、磷为0.024％、硫为0.034％、碳1.7％，铁为16％，其余为杂质。制作完成后测得该脱氧剂的比重为3.1克/厘米³。

上述六个实施例中炼钢和/或电渣重熔用钙系低铝脱氧剂的制备方法为：先将铁、硅铁或硅放入熔化炉中熔炼成中间合金，再加入钡、钙、镁和稀土(稀土、镁、硅也可为含量满足上述重量百分比的稀土镁硅合金)，熔化后铸成合金块，磷、硫为钢中有害元素，混合后的合金块中的磷≤0.030％、硫≤0.040％及碳≤2％，熔化过程中Ca、Ba、Mg、RE有1～4％的蒸发和氧化损失。

用上述硅钙钡镁脱氧剂在冶炼Mn18Cr18N和32CrNi3MoV时进行脱氧及脱硫，每吨钢加入该硅钙钡镁脱氧剂1-3公斤，将所述硅钙钡镁脱氧剂直接投入炼钢炉和/或电渣重熔结晶器渣池中，炼钢和电渣重熔用熔渣的比重为2.3-2.8克/厘米³，硅钙钡镁脱氧剂可沉入渣-钢界面处，减少炉气中的氧对其的氧化。

用上述六个实施例中制得的硅钙钡镁脱氧剂对Mn18Cr18N和32CrNi3MoV进行脱氧后与用铝、硅钙脱氧后的指标进行比较，数据比较如下表：

根据上表数据显示，使用本发明脱氧剂对Mn18Cr18N和32CrNi3MoV进行脱氧比用铝及其它脱氧剂对Mn18Cr18N和32CrNi3MoV进行脱氧后钢的氧含量和残铝含量均有不同程度的降低，且高温塑性和机械性能均大大提高。

Claims

1.一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为20-50%、钙为10-40%、钡为5-20%、镁为2-10%、稀土为0-10%、磷≤0.030％、硫≤0.040％、碳0-2%，杂质不超过2%，其余为铁。

2.如权利要求1所述的一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为25%、钙为26%、钡为8%、镁为4%、稀土为2%、磷为0.023％、硫为0.032％、碳1%，铁为34%，其余为杂质。

3.如权利要求1所述的一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为22%、钙为37%、钡为12%、镁为3%、稀土为3%、磷为0.026％、硫为0.029％、碳0.5%，铁为22%，其余为杂质。

4.如权利要求1所述的一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为35%、钙为12%、钡为15%、镁为2%、磷为0.027％、硫为0.031％、碳1.5%，铁为35%，其余为杂质。

5.如权利要求1所述的一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为27%、钙为35%、钡为11%、镁为2%、稀土为4％、磷为0.021％、硫为0.035%、碳0.8%，铁为20%，其余为杂质。

6.如权利要求1所述的一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为42%、钙为13%、钡为6%、镁为6%、磷为0.028％、硫为0.036%、碳1.2%，铁为32%，其余为杂质。

7.如权利要求1所述的一种炼钢和/或电渣用硅钙钡镁脱氧剂，其特征在于：按重量百分比表示，该脱氧剂的成分及含量为：硅为48%、钙为15%、钡为10%、镁为5%、稀土为5%、磷为0.024％、硫为0.034％、碳1.7%，铁为16%，其余为杂质。