CN108360023A - 一种铝镁复合脱氧合金化的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种铝镁复合脱氧合金化的方法及装置，该方法应用电场将熔渣中氧化铝、氧化镁熔融电解还原完成钢液复合脱氧合金化。即在转炉炼钢结束后，向熔渣中加入适量含氧化铝、氧化镁物料，以钢液为阴极，通过置于熔渣中的惰性阳极与阴极间施加一直流电场，进行氧化铝、氧化镁的熔融电解还原反应，将氧化铝、氧化镁中的铝和镁还原进入钢液达到复合脱氧合金化的目的，而氧化铝、氧化镁中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。本发明溶解脱氧效率90％以上；脱氧产物为Al2O3+MgO复合夹杂物，尺寸小于10μm；同时向钢液增加一定含量的单质Al和Mg。装置简单，操作方便，可以实现CO2零排放，达到低碳环保的目的，社会、经济效益巨大。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种应用含氧化铝、氧化镁物料进行复合脱氧合金化的方法及装置。
背景技术
脱氧合金化是炼钢的基本任务之一。氧气顶吹转炉由氧枪向钢液中供氧，不可避免的会使终点钢水含有过剩的氧。而氧无论是以气体状态、溶解氧状态，还是以氧化物形式存在钢中都会降低钢的质量。所以在转炉冶炼结束后必须对钢液进行脱氧合金化操作，将钢液里过剩的氧去除。
铝是目前应用最广泛的炼钢脱氧剂，铝的脱氧能力强、脱氧效率高。用铝脱氧，形成的脱氧夹杂细小、弥散，易于上浮排除。用铝脱氧还可以比较经济地生产细晶粒钢。为防止二次氧化，通常需加入过量的铝以保证脱氧钢液具有一定的[Al]。但是，铝脱氧钢液的大量Al2O3夹杂引起连铸水口结瘤，造成钢液连浇过程中断；同时过多的Al2O3也使耐热钢的蠕变脆性、高温强度降低以及轴承钢、钢轨钢和车轮钢的疲劳性能恶化。为了消除或减弱铝脱氧反应产物及残留物在钢中的铝对钢性能的损害，近年来，一些研究者尝试采用含有Ca、Mg、Ba等碱土金属以及稀土元素(RE)的复合合金脱氧剂对钢进行脱氧。由于这些元素与钢中氧反应，形成不溶于钢液的稳定化合物，起到了强烈脱氧作用，并改变钢中夹杂物存在的形态，所以使钢的性能得到改善。由于我国是镁的资源和原镁生产与出口大国，我国的镁冶金研究和开发在国际上处于领先地位，含镁的复合脱氧剂得到广泛的应用，铝镁合金脱氧产物为Al2O3、MgO的复合夹杂物，且夹杂物均匀、细小，弥散分布在钢中，绝大多数夹杂物粒径都小于5μm，能够有效解决连铸水口结瘤的难题。
在当前严峻的市场形势下，企业内部挖潜就成了一个减亏的重要手段。绝大多数炼钢厂都通过技术研究降低脱氧合金消耗，减少炼钢成本。在生产工艺上，如何做到低成本、高效化生产是一个钢铁企业在市场竞争中立于不败之地的必要条件。因此，如何降低脱氧成本，实现经济型炼钢，是炼钢工作者一直追求的目标。
与传统的碳热还原法不同，电化学冶金过程采用电子作为能量载体，有效地避免了杂质(碳和其他非金属)的引入。更重要的是，电子本身是绿色的能量载体，不带来额外的碳排放。人类社会现有大量的电能基础设施，而且来自绿色可再生能源(太阳能，风能，地热能，潮汐能以及核能等)的电能在电网中的装机容量不断上升，因此电化学冶金过程可预期是更绿色的半导体制备方法。而电子的活性可以通过调节电极电位精确方便的调控，因此理论上所有金属、半导体及合金都能通过电化学过程制得。实际电解过程中，电子活性调控的极限受制于电解液的电化学窗口。传统水溶液由于电化学窗口较窄，因此只有少数元素能够在水溶液中大规模制备(比如镍，钴，铅及锌等)。无机熔盐作为一种离子导体，具有很宽的电化学窗口和较强的溶解化合物的能力，因此是理想的电化学冶金的电解液。熔盐电化学冶金的优点体现在电解铝工业(采用熔盐电沉积法)的巨大成功上。
含Al2O3、MgO的熔渣也可以看做是一种混合熔盐，那就启发我们将电化学的方法引入传统冶炼工艺中，在熔渣与钢液系统间施加合适的电场，即可达到利用Al2O3、MgO物料进行钢液复合脱氧合金化的绿色低成本工艺，可以明显降低能耗、减轻环境负荷，还可以显著降低生产成本，具有良好的社会与经济效益。
肖清安等在《炼钢》(2004年，第20卷，第3期)发表的论文“复合净化合金的研制及冶金应用效果”，研究了含镁钙铁合金进行钢液复合净化系列试验。结果表明：(1)含镁碱土合金能非常明显地降低镁的蒸汽压，提高镁的气化开始温度，提高镁利用率；(2)含镁碱土合金具有很好的脱氧、脱硫能力；(3)含镁碱土合金能减少钢中夹杂物的总量和减小其尺寸，并能改变夹杂物的种类和形态，钢中硫化物及不规则铝酸盐夹杂物明显减少，球形或椭球形的钙铝酸盐、镁铝酸盐增多，同时硫化物的数量减少、尺寸减小，其粒径小于5μm。此含镁碱土合金制备困难，价格昂贵，使用它进行炼钢后的脱氧合金化操作，技术经济性不佳。
公开号CN103571997A的中国发明专利“镁基复合脱氧合金及炼钢脱氧方法”，涉及一种镁基复合脱氧合金及炼钢脱氧方法。所述脱氧合金的成分按重量百分比计由：Al10％～25％，Mg45％～70％，Ca10％～25％，Ba1％～5％，余量的Fe及其它不可避免的杂质组成。所述炼钢脱氧方法包括：采用上述镁基复合脱氧合金对钢水进行脱氧处理。本发明的有益效果包括：在对钢水进行脱氧的同时具有较强的脱硫能力，能够将钢水脱氧后的夹杂物大多转化为复合夹杂物，能够有效地改善和提高钢水质量。该镁基复合脱氧合金以金属单质化合而成，使用含有上述复合合金进行炼钢后的脱氧操作，技术经济性不佳。
公开号CN102888492A的中国发明专利“一种Si-Ca-Al-Mg-RE复合脱氧剂及其制备方法”，涉及一种用于钢水脱氧的Si-Ca-Al-Mg-RE复合脱氧剂及其制备方法，复合脱氧剂在转炉、电炉出钢过程中或RH、LF、VD等精炼过程中加入，对钢水进行脱氧。该合金由下述重量百分比的组分组成：Si，40～50％、Ca，10～12％、Al，3～4％、Mg，1～1.5％、RE，10～20％，余量为铁。其制备方法为：1)采用真空炉冶炼，将熔炼炉抽真空并充入保护气体；2)炉温经预热加入预热的中间合金Si-Ca、Al、Si、Fe；3)待炉料熔化后加入预热的稀土镁中间合金，最后加入纯稀土元素，熔化后搅拌均匀，搅拌后静置；4)将铸型预热，进行浇注。本发明把易挥发元素Ca、Mg以中间合金Si-Ca及稀土镁的形式加入，减少Ca、Mg元素的烧损率，提高该类合金脱氧效果及去除夹杂物能力。此复合脱氧剂含镁碱土合金以及RE稀土，制备困难，价格昂贵，使用它进行炼钢后的脱氧合金化操作，技术经济性不佳。
发明内容
本发明的目的是提供本一种铝镁复合脱氧合金化的方法及装置，该方法应用电场将熔渣中氧化铝、氧化镁熔融电解还原完成钢液复合脱氧合金化。是一种全新的绿色铝镁复合脱氧合金化技术。实现低成本绿色制造，CO2零排放，达到节能环保的目的，社会、经济效益巨大。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
熔渣离子理论表明，熔融氧化物是一种具有离子导电性的电解质，它含有阴离子或阴离子团(如氧离子以及缔结有氧离子的阴离子团)，和阳离子等。熔融氧化物的理论分解电压值，可以通过相应原电池的电势测得，也可以通过热力学数据计算求得。其原理是：化合物分解所需的电能在数值上等于它在恒压下的生成自由能，但符号相反，即：
△GT θ＝-nFET θ
式中，ET θ—标准状态下的理论分解电压，V；F—法拉第常数，96487C/mol电子；n—反应式中得失电子数；△GT θ—恒压下的反应标准自由能改变值，J/mol。经计算Al2O3分解电压为1.86V，MgO分解电压为1.89V，此两种物质分解电压基本相同，故在一定的电场条件下，它们可以同时发生电解。
由电化学原理可知，熔融化合物在一定电化学反应的条件下(外加直流电场、电极)可以发生电解还原反应，据此，可以选择适于熔融氧化物分解的电场力，令其发生电解还原反应，见反应式(1)、(2)。
Al3++3e＝Al(L) (1)
Mg2++2e＝Mg(L) (2)
如果阳极选择为惰性材料，则阳极不参与电解反应，得到O2，而在阴极界面产生金属单质，电解还原过程的反应式为：
2Al2O3(L)＝4Al(L)+3O2(g) (3)
2MgO(L)＝2Mg(L)+O2(g) (4)
具体可以分解为以下反应：
Al3++3e＝Al(L)Mg2++2e＝Mg(L) (阴极反应)
2O2-＝O2(g)+4e (阳极反应)
本发明就是利用此原理，通过置于熔渣中的阳极和置于钢液中的阴极间施加一稳定的直流电场来使熔融氧化铝和氧化镁发生电解还原反应，生成单质铝、镁和氧气，金属铝和镁直接溶入钢液达到脱氧合金化的目的。
一种铝镁复合脱氧合金化的方法，该方法是将含氧化铝、氧化镁的物料加入熔渣中，通过置于熔渣中的惰性阳极与置于钢液中的阴极间施加直流电场，进行电化学反应，将氧化铝、氧化镁电解还原，还原后的铝、镁进入钢液，而氧化铝、氧化镁中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。
包括如下步骤：
1)出钢过程控制：转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入富含氧化铝、氧化镁的物料；富含氧化铝、氧化镁物料的加入量按此两种物料中各自Al2O3和MgO含量加入，使此两种物料加和后Al2O3和MgO的重量比为：Al2O3/MgO＝1～2，加入物料总量控制在5～20Kg/吨钢；
2)电解还原反应控制：将钢包运至电解处理工位，利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制，具体控制过程如下：首先将阳极置于钢包内熔渣中，控制阳极在熔渣中位置，避免和钢液接触；将阴极置于钢液中；阳极通过导线与直流电源的正极连接，阴极通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极与阴极施加直流电场进行电解反应。
直流电源电压控制在1.9～5V，输出电流I为100A～2000A，且在熔渣与阳极反应界面产生200A/m2～4000A/m2的电流密度。
富含氧化铝的物料为Al2O3含量>70wt％，P含量<0.1wt％，S含量<0.3wt％的化合物或混合物。
富含氧化镁的物料为MgO含量>30wt％，P含量<0.1wt％，S含量<0.3wt％的化合物或混合物。
一种铝镁复合脱氧合金化的方法采用的电解反应控制装置，包括直流电源控制装置、阳极升降装置、阳极、阴极升降装置、阴极、钢包；钢包一侧设置有阳极升降装置，阳极升降装置上安装有阳极，阳极升降装置将阳极插入在钢包内的熔渣中；钢包另一侧设置有阴极升降装置，阴极升降装置上安装有阴极，阴极升降装置将阴极插入在钢包内钢液中；阳极和阴极通过导线连接于直流电源控制装置。
所述的阳极为耐高温金属陶瓷或耐高温金属，形状为圆柱或平板，阳极数量为一个以上。
所述的阴极为内外两层的复合结构，外层为耐高温、耐熔渣侵蚀的绝缘材料，内部为耐高温导电材料，阴极的形状为圆柱体。
阴极的外层材料为耐高温陶瓷或耐高温水泥。
阴极内层材料为石墨、金属陶瓷或耐高温金属。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种铝镁复合脱氧合金化的方法及装置，该方法应用电场将熔渣中氧化铝、氧化镁熔融电解还原完成钢液复合脱氧合金化。即在转炉炼钢结束后，向熔渣中加入适量含氧化铝、氧化镁物料，以钢液为阴极，通过置于熔渣中的惰性阳极与阴极间施加一直流电场，进行氧化铝、氧化镁的熔融电解还原反应，将氧化铝、氧化镁中的铝和镁还原进入钢液达到复合脱氧合金化的目的，而氧化铝、氧化镁中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。
通过此项技术可以完成钢液复合脱氧合金的任务，能有效将溶解氧脱除，脱氧效率90％以上；脱氧产物为Al2O3+MgO复合夹杂物，夹杂物尺寸小于10μm；同时还可以向钢液增加一定含量的单质Al和Mg。与其他铝镁复合脱氧合金化技术及装备相比，本发明装置构成简单，操作方便，是一种全新的低成本绿色脱氧合金化技术，可以实现CO2零排放，达到低碳环保的目的，社会、经济效益巨大。
附图说明
图1是本发明电解反应控制装置的结构示意图。
图中：1-阳极升降装置、2-阳极、3-熔渣、4-钢液、5-钢包、6-阴极升降装置、7-阴极、8-直流电源控制装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，一种铝镁复合脱氧合金化的方法，该方法是将适量的含氧化铝、氧化镁的物料加入熔渣(熔融炉渣)中，通过置于熔渣中的惰性阳极与置于钢液中的阴极间施加一直流电场，进行电化学反应，将氧化铝、氧化镁电解还原，还原后的铝、镁进入钢液，而氧化铝、氧化镁中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。
包括如下步骤：
1)出钢过程控制：转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入富含氧化铝、氧化镁的物料；富含氧化铝、氧化镁物料的加入量按此两种物料中各自Al2O3和MgO含量加入，使此两种物料加和后Al2O3和MgO的重量比为：Al2O3/MgO＝1～2，加入物料总量控制在5～20Kg/吨钢；
2)电解还原反应控制：将钢包运至电解处理工位，利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制，具体控制过程如下：首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应。
直流电源电压控制在1.9～5V，输出电流I为100A～2000A，且在熔渣与阳极反应界面产生200A/m2～4000A/m2的电流密度。
富含氧化铝的物料为Al2O3含量>70wt％，P含量<0.1wt％，S含量<0.3wt％的化合物或混合物。
富含氧化镁的物料为MgO含量>30wt％，P含量<0.1wt％，S含量<0.3wt％的化合物或混合物。
一种铝镁复合脱氧合金化的方法采用的电解反应控制装置，包括直流电源控制装置8、阳极升降装置1、阳极2、阴极升降装置6、阴极7、钢包5；钢包5一侧设置有阳极升降装置1，阳极升降装置1上安装有阳极2，阳极升降装置1将阳极2插入在钢包5内的熔渣3中；钢包5另一侧设置有阴极升降装置6，阴极升降装置6上安装有阴极7，阴极升降装置6将阴极7插入在钢包5内钢液4中；阳极2和阴极7通过导线连接于直流电源控制装置8，直流电源控制装置8在钢包5周围。
所述的阳极2为耐高温金属陶瓷或耐高温金属，形状为圆柱或平板，阳极2数量为一个以上。
所述的阴极7为内外两层的复合结构，外层为耐高温、耐熔渣侵蚀的绝缘材料，内部为耐高温导电材料，阴极7的形状为圆柱体。
阴极7的外层材料为耐高温陶瓷或耐高温水泥。
阴极7内层材料为石墨、金属陶瓷或耐高温金属。
直流电源控制装置8的输出功率最大100KVA，可以提供电压为0～50V，输出电流为0～2000A。
实施例1：
参见图1，本发明专用电解反应控制装置包括阳极升降装置1、阳极2、钢包5、阴极升降装置6、阴极7以及直流电源控制装置8。钢包5上方左侧位置设置有一阳极升降装置1；该阳极升降装置1上安装有耐高温金属钼陶瓷阳极2，数量为4支，阳极2插入在熔渣3中；阳极升降装置1可对阳极2插入熔渣3的深度进行调节，保证阳极2和熔渣3接触而不和钢液4接触；钢包5上方另一侧设置有一阴极升降装置6，该阴极升降装置6上安装有阴极7，阴极7为内外两层复合结构的圆柱体，外层包裹有耐高温水泥，内部为石墨棒；阴极7插入在钢液4中；阴极升降装置6可对阴极7的升降行程进行调节，保证阴极7穿过熔渣3和钢液4接触并可以调整阴极7在钢液4中的深度；阳极2和阴极7通过导线分别连接于直流电源控制装置8上的正极和负极。
本实施例所用的富含氧化铝的物料为铝矾土，成分如表1所示；
表1铝矾土主要化学成分 wt％
本实施例所使用的富含氧化镁的物料为轻烧MgO，成分如表2所示。
表2轻烧MgO主要化学成分 wt％
阳极2为耐高温金属钼陶瓷，形状为圆柱体，外形尺寸为Φ300mm×1000mm；
阴极7为内外两层复合结构的圆柱，外层包裹有厚度30mm的耐高温水泥保护层，内部为高纯石墨材质，直径Φ200mm；阴极整体尺寸为Φ260mm×1500mm；
在100t钢包上应用此专用电解反应控制进行脱氧合金化操作。总体控制工艺为：转炉钢液重量105吨，冶炼终点C含量为0.031％(重量百分比)，终点氧含量为0.084％(重量百分比)，冶炼终点钢液温度1712℃；转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入铝矾土和轻烧MgO粉，铝矾土加入量为6Kg/吨钢，轻烧MgO粉加入量为4Kg/吨钢，加入物料总量为10Kg/吨钢；此两种物料加和后的Al2O3/MgO＝1.27(重量百分比比值)。
利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制。首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应，直流电源电压控制在3V，输出电流I为800～1000A，且可以在熔渣3与阳极2反应界面产生1600～2000A/m2电流密度(由于电解过程中钢液包括熔渣轻微涌动，故电极与熔渣接触界面也有小幅变化，导致电流密度是在此范围内波动)。实施效果如表8所示。
实施例2：
本实施例专用电解反应控制装置同实施例1。
本实施例所用的富含氧化铝物料为电解铝筛下铝灰，成分如表3所示；
表3电解铝筛下铝灰主要化学成分 wt％
本实施例所使用的富含氧化镁的物料为轻烧白云石，成分如表4所示。
表4轻烧白云石主要化学成分 wt％
在100t钢包上应用此专用电解反应控制进行脱氧合金化操作。总体控制工艺为：转炉钢液重量103吨，冶炼终点C含量为0.046％，钢液终点氧含量为0.061％(重量百分比)，冶炼终点钢液温度1707℃；转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入电解铝筛下铝灰和轻烧白云石；电解铝筛下铝灰加入量为8Kg/吨钢，轻烧白云石加入量为12Kg/吨钢；此两种物料加和后的Al2O3/MgO＝1.63(重量百分比比值)。
利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制。首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应，直流电源电压控制在5V，输出电流I为1700～2000A，且可以在熔渣3与阳极2反应界面产生3400～4000A/m2电流密度(由于电解过程中钢液包括熔渣轻微涌动，故电极与熔渣接触界面也有小幅变化，导致电流密度是在此范围内波动)。实施效果如表8所示。
实施例3：
本实施例专用电解反应控制装置同实施例1。
本实施例所用的富含氧化铝物料为铝渣，成分如表5所示；
表5铝渣主要化学成分 wt％
本实施例所使用的富含氧化镁的物料为重烧镁，成分如表6所示。
表6重烧镁主要化学成分 wt％
在100t钢包上应用此专用电解反应控制进行脱氧合金化操作。总体控制工艺为：转炉钢液重量98吨，冶炼终点C含量为0.052％，钢液终点氧含量为0.048％(重量百分比)，冶炼终点钢液温度1688℃；转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入铝渣和重烧镁；铝渣加入量为10Kg/吨钢，重烧镁加入量为5Kg/吨钢；此两种物料加和后的Al2O3/MgO＝1.78(重量百分比比值)。
利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制。首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应，直流电源电压控制在2.5V，输出电流I为600～800A，且可以在熔渣3与阳极2反应界面产生1200～1600A/m2电流密度(由于电解过程中钢液包括熔渣轻微涌动，故电极与熔渣接触界面也有小幅变化，导致电流密度是在此范围内波动)。实施效果如表8所示
实施例4：
本实施例专用电解反应控制装置同实施例1。
本实施例所用的富含氧化铝物料为铝矾土成分同实施例1(见表1)。
本实施例所使用的富含氧化镁的物料为电熔镁，成分如表7所示。
表7电熔镁主要化学成分 wt％
在100t钢包上应用此专用电解反应控制进行利用锰矿金属锰锰合金化。总体控制工艺为：转炉钢液重量102吨，冶炼终点C含量为0.065％，钢液终点氧含量为0.039％，(重量百分比)，冶炼终点钢液温度1695℃；转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入铝矾土和电熔镁，铝矾土加入量为4Kg/吨钢，电熔镁的加入量为3Kg/吨钢，加入物料总量为7Kg/吨钢；此两种物料加和后的Al2O3/MgO＝1.07(重量百分比比值)。
利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制。首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应，直流电源电压控制在1.9V，输出电流I为300～400A，且可以在熔渣与阳极反应界面产生600～800A/m2电流密度(由于电解过程中钢液包括熔渣轻微涌动，故电极与熔渣接触界面也有小幅变化，导致电流密度是在此范围内波动)。实施效果如表8所示
实施例5：
本实施例专用电解反应控制装置同实施例1。
本实施例所用的富含氧化铝物料为电解铝筛下铝灰，成分同实施例2(见表3)；
本实施例所使用的富含氧化镁的物料为电熔镁，成分如表7所示；
在100t钢包上应用此专用电解反应控制进行脱氧合金化操作。总体控制工艺为：转炉钢液重量105吨，冶炼终点C含量为0.071％，钢液终点氧含量为0.035％(重量百分比)，冶炼终点钢液温度1702℃；转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入电解铝筛下铝灰和电熔镁。电解铝筛下铝灰加入量为4Kg/吨钢，电熔镁的加入量为2Kg/吨钢，加入物料总量为6Kg/吨钢；此两种物料加和后的Al2O3/MgO＝1.97(重量百分比比值)。
利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制。首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应，直流电源电压控制在2.3V，输出电流I为100～200A，且可以在熔渣与阳极反应界面产生200～400A/m2电流密度(由于电解过程中钢液包括熔渣轻微涌动，故电极与熔渣接触界面也有小幅变化，导致电流密度是在此范围内波动)。实施效果如表8所示。
实施例6：
本实施例所用的富含氧化铝物料为铝矾土，成分如表1所示；
本实施例所使用的富含氧化镁的物料为轻烧白云石，成分如表4所示；
在100t钢包上应用此专用电解反应控制进行脱氧合金化操作。总体控制工艺为：转炉钢液重量101吨，冶炼终点C含量为0.061％，钢液终点氧含量为0.042％(重量百分比)，冶炼终点钢液温度1711℃；转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入电解铝筛下铝矾土和轻烧白云石。铝矾土加入量为2Kg/吨钢，轻烧白云石的加入量为3Kg/吨钢，加入物料总量为5Kg/吨钢；此两种物料加和后的Al2O3/MgO＝1.35(重量百分比比值)。
利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制。首先将阳极2置于钢包5内熔渣3中，控制阳极2在熔渣3中位置，避免和钢液4接触；将阴极7置于钢液4中；阳极2通过导线与直流电源的正极连接，阴极7通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极2与阴极7施加直流电场进行电解反应，直流电源电压控制在4.5V，输出电流I为1300～1500A，且可以在熔渣与阳极反应界面产生2600～3000A/m2电流密度(由于电解过程中钢液包括熔渣轻微涌动，故电极与熔渣接触界面也有小幅变化，导致电流密度是在此范围内波动)。实施效果如表8所示
表8熔渣熔融电解脱氧合金化实施效果
Claims (10)
1.一种铝镁复合脱氧合金化的方法，其特征在于，该方法是将含氧化铝、氧化镁的物料加入熔渣中，通过置于熔渣中的惰性阳极与置于钢液中的阴极间施加直流电场，进行电化学反应，将氧化铝、氧化镁电解还原，还原后的铝、镁进入钢液，而氧化铝、氧化镁中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。
2.根据权利要求1所述的一种铝镁复合脱氧合金化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)出钢过程控制：转炉挡渣出钢，出钢过程中向钢液加入富含氧化铝、氧化镁的物料；富含氧化铝、氧化镁物料的加入量按此两种物料中各自Al2O3和MgO含量加入，使此两种物料加和后Al2O3和MgO的重量比为：Al2O3/MgO＝1～2，加入物料总量控制在5～20Kg/吨钢；
2)电解还原反应控制：将钢包运至电解处理工位，利用电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场进行电解反应控制，具体控制过程如下：首先将阳极置于钢包内熔渣中，控制阳极在熔渣中位置，避免和钢液接触；将阴极置于钢液中；阳极通过导线与直流电源的正极连接，阴极通过导线与直流电源的负极连接，然后由直流电源向阳极与阴极施加直流电场进行电解反应。
3.根据权利要求2所述的一种铝镁复合脱氧合金化的方法，其特征在于，直流电源电压控制在1.9～5V，输出电流I为100A～2000A，且在熔渣与阳极反应界面产生200A/m2～4000A/m2的电流密度。
4.根据权利要求2所述的一种铝镁复合脱氧合金化的方法，其特征在于，富含氧化铝的物料为Al2O3含量>70wt％，P含量<0.1wt％，S含量<0.3wt％的化合物或混合物。
5.根据权利要求2所述的一种铝镁复合脱氧合金化的方法，其特征在于，富含氧化镁的物料为MgO含量>30wt％，P含量<0.1wt％，S含量<0.3wt％的化合物或混合物。
6.一种如权利要求1-5其中任意一项所述的铝镁复合脱氧合金化的方法采用的电解反应控制装置，其特征在于，包括直流电源控制装置、阳极升降装置、阳极、阴极升降装置、阴极、钢包；钢包一侧设置有阳极升降装置，阳极升降装置上安装有阳极，阳极升降装置将阳极插入在钢包内的熔渣中；钢包另一侧设置有阴极升降装置，阴极升降装置上安装有阴极，阴极升降装置将阴极插入在钢包内钢液中；阳极和阴极通过导线连接于直流电源控制装置。
7.根据权利要求6所述的电解反应控制装置，其特征在于，所述的阳极为耐高温金属陶瓷或耐高温金属，形状为圆柱或平板，阳极数量为一个以上。
8.根据权利要求6所述的电解反应控制装置，其特征在于，所述的阴极为内外两层的复合结构，外层为耐高温、耐熔渣侵蚀的绝缘材料，内部为耐高温导电材料，阴极的形状为圆柱体。
9.根据权利要求8所述的电解反应控制装置，其特征在于，阴极的外层材料为耐高温陶瓷或耐高温水泥。
10.根据权利要求8所述的电解反应控制装置，其特征在于，阴极内层材料为石墨、金属陶瓷或耐高温金属。
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Cited By (4)
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