CN105039732B

CN105039732B - 电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法

Info

Publication number: CN105039732B
Application number: CN201510504744.1A
Authority: CN
Inventors: 李花兵; 姜周华; 张树才; 任翠东; 李星; 刘国海; 董艳伍; 冯浩; 朱红春; 王�琦; 张彬彬
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2035-08-17
Also published as: CN105039732A

Abstract

本发明提供了一种电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)渣料的混匀；(2)渣料的熔化；(3)加入铝铁合金并冶炼。根据本发明的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，对设备要求较低，操作简单，便于控制，成本低；可有效地解决Al、Ti等易氧化元素在电渣重熔过程中的烧损问题。

Description

电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法

技术领域

本发明涉及电渣重熔用预熔渣制备技术领域，具体涉及一种电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法。

背景技术

预熔渣是电渣重熔生产高品质特殊钢和中高端合金材料的重要保障。与普通电渣重熔用混合渣料相比，预熔渣具有成分均匀、吸潮率低、熔点低等显著特点，因此在其使用时能够大幅度降低起弧化渣的难度，缩短造渣时间，避免崩渣等现象发生，从而保证了电渣重熔过程的安全性和高效性。同时，预熔渣还能有效改善电渣锭底部、表面和内部的质量，可有效降低电渣锭中的氢含量，显著提高产品质量的稳定性和成材率，大幅降低吨钢电耗，经济效益十分显著。此外，颗粒状预熔渣粉尘少，对环境危害小，符合目前冶金行业节能环保的发展理念，因此预熔渣的使用将是未来电渣冶金技术发展的必然趋势。

萤石和石灰等是生产预熔渣的必备原料，但由于萤石、石灰等原料中SiO₂含量较高，易导致预熔渣中含有较高的SiO₂，使得在应用其生产含Ti、Al等易氧化元素合金时，极易造成Ti、Al等元素的大量烧损，严重影响了该类合金的冶金质量，且成材率极低，生产成本大幅增加，因而亟待开发一种有效降低预熔渣中SiO₂含量的方法。公开号为CN102277501A的中国专利公开了一种含钛合金钢的电渣重熔工艺，该工艺通过向渣池添加Al粉、Fe-Ti粉和CaF₂粉混合物的电渣重熔工艺来制备含钛合金钢，能够有效地解决钢中Ti元素的大量烧损的问题，但该工艺中诸如电渣重熔冶炼工艺参数、混合物添加量等工艺参数控制难度较大，实用性不强。另外，采用铁铝棒电渣重熔提纯预熔渣的工艺，虽然能够达到降低预熔渣中SiO₂含量的目的，但是该技术单次提纯渣量少、效率低、成本极高，不利于大规模推广。

本发明所述的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，能够有效解决预熔渣中SiO₂含量超标的问题，从而在根本上解决了Ti、Al等易氧化元素的烧损问题。且该方法具备高效、节能的优点，适用于制备含Ti、Al等易氧化元素的中高端合金材料(如镍基合金)用预熔渣。

发明内容

针对含Al、Ti等易氧化元素合金的生产问题，本发明提供了一种节能高效的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，可适用于制备中高端合金材料(如GH4049、GH4141等)用预熔渣，有利于控制和改善电渣重熔中高端合金材料的产品质量，从而提高该类产品的市场竞争力，为开发新型和高质量的中高端合金材料提供了重要的物质保障。

根据本发明，提供了一种电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)渣料的混匀

将石灰、萤石和电熔镁砂破碎至0mm～10mm，与氧化铝粉均匀混合后所制备出渣料，并将渣料烘干，其中，所述渣料按质量百分数计包括：CaO：25％～35％、CaF₂：35％～45％、Al₂O₃：25％～35％、MgO：1％～3％、SiO₂：0.9％～1.2％、FeO≤0.3％，其余为杂质，且杂质的含量不大于0.5％，

为了保证上述低硅预熔渣的化学成分，根据本发明的示例性实施例的制备方法中所用的渣料中各组分含量按质量百分比计可以为：

石灰：CaO≥95％、SiO2≤1.6％、FeO≤0.5％，其余为杂质；

萤石：CaF₂≥97％、SiO₂≤1.3％、FeO≤0.1％，其余为杂质；

氧化铝：Al₂O₃≥98％、SiO₂≤0.6％、FeO≤0.1％，其余为杂质；

电熔镁砂：MgO≥97％、SiO₂≤1.3％、FeO≤0.5％，其余为杂质。

(2)渣料的熔化

称取500kg～650kg由步骤(1)制得的渣料，将其加入到1400kg～1600kg的三相化渣炉内；接通电源，在35kV～40kV的电压下起弧，在电流达到1.4kA～1.6kA的稳定值后调节电压至48V～50V、电流至2kA～2.5kA，然后将800kg～850kg由步骤(1)制得的渣料以20kg/min～30kg/min的速度连续加入，加完料后继续冶炼85min～90min，使渣料全部熔化以得到熔渣，将熔渣的温度控制为1550℃～1600℃。

(3)加入铝铁合金

向由步骤(2)得到的熔渣中添加含铝量按质量百分比计为14％～16％的铁铝合金屑，并使其在渣池表面上均匀分布，加入量按下式计算：

m₁＝(3～5)×w(SiO₂)×m₂，其中，

m₁为铁铝合金屑的加入量，kg；

w(SiO₂)为渣中SiO₂质量分数；

m₂为渣料的质量，kg，

将渣池中的铁铝合金屑搅拌均匀，在保持电压为48V～50V、电流为2kA～2.5kA的条件下冶炼25min～30min，然后关闭电源，提升电极，出渣；将熔渣倒于钢槽内并冷却；将冷却后的熔渣破碎成0mm～10mm的颗粒，得到低硅预熔渣产品。

在向熔渣加入铁铝合金屑的过程中，铝的加入有利于脱硅反应的正向进行，使得SiO₂转变为游离的硅，其反应式为：4[Al]+3(SiO₂)＝2(Al₂O₃)+3[Si]。

此外，游离的硅易于被铁吸附，由于铁的密度大于熔渣的密度，因此吸附硅的铁会沉降到炉底而与渣分离，从而达到了降低渣中硅含量的目的。

根据本发明的制备方法，其中所采用的铁铝合金成分可以为：Fe：85％～87％、Al：14％～16％、杂质≤0.1％；铁铝合金屑的尺寸≤50mm。

根据本发明的示例性实施例的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，其具有如下优点：

(1)对设备要求较低，操作简单，便于控制，成本低；所制备出的低硅预熔渣中SiO₂含量为0.50％～0.55％，全铁含量为TFe≤0.10％，脱硅效果显著。

(2)可以有效地解决Al、Ti等易氧化元素在电渣重熔过程中的烧损问题，适用于电渣重熔含Al、Ti等易氧化元素的中高端合金材料。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施例的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图来描述根据本发明的示例性实施例的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法的工艺流程示意图。如图1所示，根据本发明的示例性实施例的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法主要通过以下步骤来制备低硅预熔渣产品：

(1)将石灰、萤石、电容镁砂和氧化铝粉破碎、混匀并风干，制备出渣料；

(2)将渣料熔化；

(3)将熔化的渣料与铁铝合金屑混合、搅拌并冶炼，以得到具有预定成分含量的熔渣；

(4)将熔渣冷却、破碎，从而得到低硅预熔渣产品。

以下，将结合具体实施例来详细描述本发明的电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法。

实施例1

将石灰、萤石和电熔镁砂破碎至0mm～10mm，将其与氧化铝粉均匀混合后制备出渣料，并将其烘干，其中，所述渣料按质量百分比计包括：CaO：26％、CaF₂：37％、Al₂O₃：34.5％、MgO：1.0％、SiO₂：0.95％、FeO：0.15％，其余为杂质。称取600kg渣料加入1600kg的三相化渣炉；接通电源，在35kV的电压下起弧，待电流达到稳定值(1.5kA)后，调节电压电流分别至49kV、2.3kA，并以30kg/min的速度向其中加入800kg的渣料，冶炼时间为85min；渣料全部熔化，控制熔渣的温度为1590℃。将铝含量按质量百分比计为15％的铁铝合金棒用车床车削得到尺寸≤50mm的铁铝合金屑，向熔渣中添加铁铝合金屑47.04kg，使其在渣池表面上均匀分布并搅拌均匀；在电压为49V、电流为2.3kA的条件下冶炼25min后，关闭电源，提升电极，出渣；将熔渣倒于钢槽内冷却后破碎成0mm～10mm的颗粒，得到低硅预熔渣产品。所得渣中SiO₂的含量按质量百分比计为0.53％，全Fe含量按质量百分比计为0.06％。

实施例2

将石灰、萤石和电熔镁砂破碎至0mm～10mm，将其与氧化铝粉均匀混合后制备出渣料，并将其烘干，其中，所述渣料按质量百分比计包括：CaO：26％、CaF₂：37％、Al₂O₃：34.5％、MgO：1.0％、SiO₂：0.95％、FeO：0.15％，其余为杂质。称取550kg渣料加入1600kg的三相化渣炉；接通电源，在35kV的电压下起弧，待电流达到稳定值(1.4kA)后，调节电压电流分别至49kV、2.3kA，并以30kg/min的速度向其中加入850kg渣料，冶炼时间为85min，渣料全部熔化，控制熔渣的温度为1600℃。将铝含量按质量百分比计为15％的铁铝合金棒用车床车削得到尺寸≤50mm的铁铝合金屑，向熔渣中添加铁铝合金屑49.28kg，使其在渣池表面上均匀分布并搅拌均匀；在电压为49V、电流为2.3kA的条件下冶炼25min后，关闭电源，提升电极，出渣；将熔渣倒于钢槽内冷却后破碎成0mm～10mm的颗粒，得到低硅预熔渣产品。所得渣中SiO₂的含量按质量百分比计为0.51％，全Fe含量按质量百分比计为0.07％。

实施例3

将石灰、萤石和电熔镁砂破碎至0mm～10mm，将其与氧化铝粉均匀混合后制备出渣料，并将其烘干，其中，所述渣料按质量百分比计包括：CaO：27％、CaF2：42％、Al2O3：28％、MgO：1.4％、iO2：1.1％、FeO：0.18％，其余为杂质。称取550kg渣料加入1600kg的三相化渣炉；接通电源，在35kV的电压下起弧，电流达到稳定值(1.5kA)后，调节电压电流分别至48kV、2kA，并以20kg/min的速度加入800kg渣料，冶炼时间为85min；渣料全部熔化，控制熔渣的温度为1570℃。将铝含量按质量百分比计为15％的铁铝合金棒用车床车削得到尺寸≤50mm的铁铝合金屑，向熔渣中添加铁铝合金屑59.4kg，使其在渣池表面上均匀分布，搅拌均匀；在电压为48kV、电流为2kA的条件下冶炼25min后，关闭电源，提升电极，出渣；将熔渣倒于钢槽内冷却后破碎成0mm～10mm的颗粒，得到低硅预熔渣产品。所得渣中SiO₂的含量按质量百分比计为0.55％，全Fe含量按质量百分比计为0.08％。

实施例4

将石灰、萤石和电熔镁砂破碎至0mm～10mm，将其与氧化铝粉均匀混合后制备出渣料，并将其烘干，其中，所述渣料按质量百分比计包括：CaO：27％，CaF₂：42％，Al₂O₃：28％，MgO：1.4％，SiO₂：1.1％，FeO：0.18％，其余为杂质。称取550kg渣料加入1600kg三相化渣炉；接通电源，在35kV的电压下起弧，电流达到稳定值(1.4kA)后，调节电压电流分别至48kV、2kA，并以20kg/min的速度加入800kg渣料，冶炼时间为85min；渣料全部熔化，控制熔渣的温度为1580℃。将铝含量按质量百分比计为15％的铁铝合金棒用车床车削得到尺寸≤50mm的铁铝合金屑，向熔渣中添加铁铝合金屑61.56kg，使其在渣池表面上均匀分布并搅拌均匀；在电压为48kV、电流为2kA条件下冶炼25min后，关闭电源，提升电极，出渣；将熔渣倒于钢槽内冷却后破碎成0～10mm的颗粒，得到低硅预熔渣产品。所得渣中SiO₂的含量为0.53％，全Fe含量为0.09％。

本说明是根据具体的优选实施方案进行书写，不能将本发明的具体实施方案认定只局限于本说明，对本发明所属技术领域的技术人员来讲，在不脱离本发明总体构思的前提下，可以派生出一系列产品，只做出若干简单的推演和替换，都应当视为属于本发明所交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1.一种电渣重熔用低硅预熔渣的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)渣料的混匀：将石灰、萤石和电熔镁砂破碎至0mm～10mm，并与氧化铝粉均匀混合，以制备出渣料并将其烘干，其中，渣料按质量百分比计包括：CaO：25％～35％、CaF₂：35％～45％、Al₂O₃：25％～35％、MgO：1％～3％、SiO₂：0.9％～1.2％、FeO≤0.3％，其余为杂质，其中，杂质的含量不大于0.5％；

(2)渣料的熔化：称取步骤(1)中所得渣料500kg～650kg，将其加入到1400kg～1600kg的三相化渣炉中；接通电源，在35kV～40kV的电压下起弧，在电流均达到稳定值后；调节电压至48V～50V，电流至2kA～2.5kA，将通过步骤(1)制得的渣料800kg～850kg以20kg/min～30kg/min的速度连续加入到其中，冶炼时间为85min～90min，以使渣料全部熔化，并熔渣的温度控制为1550℃～1600℃；

(3)加入铝铁合金：向通过步骤(2)制得的熔渣中添加含铝量按质量百分比计为14％～16％的铁铝合金屑，使其在渣池表面上均匀分布；将渣池中的铁铝合金屑搅拌均匀，在保持电压为48V～50V、电流为2kA～2.5kA的条件下冶炼25min～30min，然后关闭电源，提升电极，出渣；将熔渣倒于钢槽内并冷却；冷却后破碎成0mm～10mm的颗粒，得到低硅预熔渣产品。

2.根据权利要求 1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述铁铝合金屑的加入量按下式计算：

m₁＝(3～5)×w(SiO₂)×m₂，其中，

m₁为铁铝合金屑的加入量，kg；

w(SiO₂)为渣中SiO₂质量分数；

m₂为渣料的质量，kg。

3.根据权利要求 1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中铁铝合金屑的尺寸≤50mm。