CN1059708C - 钢水炉外精炼用低碱度合成渣 - Google Patents

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Abstract

本发明炼钢领域。主要适用于钢水炉外精炼。本发明低碱度合成渣的化学成分(重量%)为：CaO30-45%，SiO230-50%，Al2O35-15%，MgO5-10%；同时，要求合成渣的碱度R(CaO/SiO2)为0.6-1.5。采用该合成渣对钢水进行处理，可有效地降低钢中全氧含量，并使钢中残留的夹杂物由不变形的不规则形态转为圆形的可变形的夹杂物，从而有利于钢材的后序加工性能和使用性能。

Description

钢水炉外精炼用低碱度合成渣
本发明属于炼钢领域。主要适用于钢水炉外精炼。
随着科学技术的发展，各种制造工业对钢铁材料的要求越来越严格，如轴承钢、钢丝绳钢和钢帘线钢等，必须严格控制钢中的氧、氮等气体和非金属夹杂物的含量。有的钢种，如汽车轮胎用帘线钢，除上述要求外，甚至要求控制钢中存在的夹杂物必须满足一定的形态要求。为了达到上述目的，除了采用传统的钢水冶炼时进行脱碳、脱硫、脱磷和升温外，还采用炉外精炼，进一步脱除气体和固体杂质，其中以钢包为精炼容器的真空、非真空处理工艺为主、如LF、CAP、RH等。在这些工艺中，一般均采用了合成渣精炼技术，即在钢包中，加入由多种原料配制好的各种形式的合成渣。
在现有技术中，广泛采用的钢水炉外精炼用的合成渣均为碱度大于2的高碱度合成渣(中国专利91102942.7)。这种合成渣在钢水的脱硫等方面具有较好的效果，但对钢中有的夹杂物的脱除具有一定的局限性。另外，加入高碱度合成渣之前，均采用Al脱氧，生成氧化铝夹杂，这种夹杂物较明显地降低钢的塑韧性。
本发明的目的在于提供一种既能提高钢水的纯净度，降低钢中气体和夹杂物含量，特别是降低氧含量，又能改变夹杂物形态的钢水炉外精炼用低碱度合成渣。
针对上述目的，本发明采用低碱度的合成渣，以CaO、SiO2、Al2O3、MgO为基本成分，控制CaO和SiO2的比例。其具体的化学成分(重量％)如下：
CaO 30-45％，SiO2 30-50％，Al2O3 5-15％，MgO 5-10％；并要求碱度R为0.6-1.5。
本发明化学成分的各组份均属常规精炼渣的一般组份。但在本发明中，各组份的含量范围，与传统的精炼渣有很大的不同，其中CaO和SiO2的比例，均控制在0.6-1.5范围，已处于CaO和SiO2二元系的低熔点位置。加入5-10％的Al2O3后，这三种主要成分的范围，同样可以保证使合成渣的熔点处于CaO、SiO2及Al2O3三元相图的低熔点位置。使之，既能达到脱氧效果，又能形成较低熔点的复合夹杂物，这类夹杂物一是结晶时，就被改变为圆形或椭圆夹杂物，一是随后加工时，可以变形，通过形变改变形态。通常，钢中的非金属夹杂物主要以硅酸盐或氧化物(如Al2O3)为主，不能改变形态。本发明合成渣的主要组成，可以保证合成渣具有吸附钢中夹杂物的最大能力。而加入MgO的目的是当MgO含量＜10％时，有降低合成渣熔点的能力。另外，近年来，由于对钢包耐火度的要求不断提高，钢包材料已由过去的粘土质材料逐步改为镁质材料。合成渣加入一定量MgO，则可促进渣中镁的平衡，在一定程度上减缓了高温炉渣对钢包衬里的侵蚀。
加入合成渣后，一部分金属夹杂物在上浮过程中被合成渣吸附，起到了净化钢液，提高钢的纯净度的作用。另外在金属液被搅拌的过程中，卷入到金属中的合成渣吸附金属中硅酸盐或氧化物夹杂，形成了低熔点的复合夹杂物，以至于改变了金属夹杂物形态。
本发明合成渣的生产方法与常规的钢水炉外精炼用合成渣的生产方法相似。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)对钢水的脱氧效果显著，经本发明合成渣处理后，钢水中的全氧含量能降低45％以上，钢中的全氧含量可控制在30-40PPM范围内。
(2)钢中的残留夹杂物，可由不变形的不规则形态转为圆形的可变形的夹杂物，且直径小于20μm，从而有利于钢材的后序加工性能和使用性能。
(3)可进一步提高钢水的纯净度。
实施例
根据本发明所述的化学成分范围，配制了4批低碱度合成渣。其具体成分和碱度如表1所示。采用4批合成渣在150公斤的感应炉上分别对4炉钢水进行了精炼试验。加入合成渣之前，4炉钢水的化学成分如表2所示。按合成渣批号加入到相应炉号的钢水中。
合成渣加入后，搅拌钢水10分钟，然后浇锭。合成渣加入前、后，均测定了钢水中的全氧含量，其结果列入表3。浇锭后，对批号1、2的铸锭取样，采用扫描电镜(SEM)和定量金相显微分析方法检测钢中的夹杂物。为了对比，炉号1的钢水在加入合成渣之前，进行取样，作为扫描电镜和金相显微分析之用，在同样条件下进行相同检测。结果表明，与未加入合成渣的铸锭比较，加入合成渣的铸锭，其含Al较高的Al2O3夹杂物明显减少，并使其变性成为复合夹杂物：CaO-SiO2-Al2O3系和CaO-MnO-Al2O3系三元复合夹杂物。
表1实施例低碱度合成渣的化学成分(重量％)
表2实施例4号钢水在加入合成渣之前的化学成分(重量％)
Figure C9810169000052
表3实施例合成渣对钢水的脱氧效率
Figure C9810169000053

Claims (1)

1、一种钢水炉外精炼用低碱度合成渣，其特征在于该合成渣的化学成分(重量％)为：CaO 30-45％，SiO2 30-50％，Al2O3 5-15％，MgO 5-10％；同时，要求合成渣的碱度R(CaO/SiO2)为0.6-1.5。
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