CN108570533B - 一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料 - Google Patents

一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，公开了一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成分的质量百分数为：CaO:30～45％,SiO2:30～40％，Si:10～30％,C：2～5％，Al≤5％,Al2O3≤5％，S≤0.1,P≤0.05,且WCaO/WSiO2＝0.9～1.2，WCaO为渣料中CaO的质量百分数，WSiO2为渣料中SiO2的质量百分数。本发明还提供用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法。本发明的脱氧用渣料由于为全部预熔料，成分均匀，熔点低，熔化时间短。在工厂使用过程中，有利于快速脱氧和快速成渣。

Description

一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
背景技术
在炼钢生产过程中，铝质脱氧剂和含铝的脱氧用渣料有广泛的应用，具有熔化速度快、脱氧效率高的优点，但由于铝发生脱氧反应生成的Al2O3夹杂会使水口发生结瘤现象，影响连铸浇注的正常进行，所以使用铝质脱氧剂脱氧必须是建立在良好的全保护浇注基础上的。
有部分钢种为了降低生产成本，在连铸生产中不使用塞棒控流也不使用全保护式浸入式水口，该类钢种不适合用铝质脱氧剂和含铝的脱氧用渣料来进行脱氧。在H型钢的生产中，由于铸坯断面为H型，H型断面的腹板极薄，不适合插入侵入式水口进行保护浇注，以上两类钢种均采用敞开浇注或者半保护浇注的方式，采用该类浇注模式下，若采用铝脱氧，则会引起水口结瘤、堵塞水口问题的出现，所以采用此类浇注模式的钢种一般不用铝脱氧。
对于不用铝脱氧的钢种，目前多是采用碳化硅、碳化钙、硅钙钡进行脱氧，但这些脱氧剂具有熔点高且铺展性不好的缺点，该类脱氧剂由于熔点高，无法熔化后流入炉渣中脱氧。将该类脱氧剂投入钢包顶渣中进行脱氧时，炉渣中仅有与脱氧剂接触的位置处能发生脱氧反应，需要在钢包底部吹入大流量的氩气来搅动炉渣，使炉渣频繁的与脱氧剂发生冲刷接触来实现脱氧，脱氧速度慢，需要较长时间才能造出还原性炉渣。这种脱氧方法有脱氧不均匀且脱氧效率低的现象。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料及其制备方法，该类脱氧用渣料以熔点低的CaO·SiO2渣为载体，运载具有脱氧功能的硅质脱氧剂和具有发泡功能的碳粉至钢包顶渣中来实现脱氧。在LF精炼过程中，将该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料加入钢包顶渣中后，作为载体的CaO·SiO2渣能快速熔入钢包顶渣中，与钢包顶渣均匀混合，进而运载具有脱氧功能和发泡功能的硅质脱氧剂和碳粉至钢包顶渣中，实现硅质脱氧剂和碳粉质发泡剂与钢包顶渣的均匀混合，发生均匀且快速的脱氧反应。
该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成分的质量百分数为：CaO:30～45％,SiO2:30～40％，Si:10～30％,C：2～5％，Al≤5％,Al2O3≤5％，S≤0.1,P≤0.05,且WCaO/WSiO2＝0.9～1.2，WCaO为渣料中CaO的质量百分数，WSiO2为渣料中SiO2的质量百分数。
该类渣料的熔点为1350～1450℃,
上述脱氧用渣料在1450℃时的熔化时间(成渣时间)在5～20s。
本发明还提供所述的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法，包括下列步骤：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.15～0.5:0.02～0.07；
2)将步骤1)获得的混合物料置于加热炉中加热熔化，当全部物料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
本发明的另一种适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法，按以下步骤进行：
2)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.15～0.5:0.02～0.07；
2)将步骤1)获得的混合物料总重量的20～99％置于加热炉中加热熔化后，再加入剩余的1～80wt％物料，当全部物料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
上述方法中步骤2)中将渣料置于加热炉后，给加热炉通电起弧，利用电弧的高温将渣料熔化成液体。当还有剩余物料时，加热炉内的渣料熔化后，在保持通电的同时加入剩余的渣料；加入剩余物料的方法是一次加入全部剩余物料、连续加入剩余物料或分成2批以上多次加入剩余物料。
所述含硅灰石的原料为：硅灰石矿，其成分范围为：SiO2：40～52％，CaO：40～52％，MgO:0～8％,Fe2O3,<1％，Al2O3<5％，S<0.05,P<0.05
上述的步骤2)中，加热炉为电弧炉、电熔镁熔炼炉、刚玉熔炼炉、化渣炉或矿热炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
步骤2)中所述的物理破碎至粒度≤25mm。
当预熔渣料粒度较细时，将预熔渣料破碎后筛出小于1～2mm的细粉，能够避免出现粉尘污染问题。
本发明制备的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料，当该渣料用于炼钢生产过程中时，金属Si以及C会与钢中的[O]发生如下反应：
Si+[O]＝SiO2 (1)
C+[O]＝CO (2)
本发明制备的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的有益效果为：
本发明制备的渣料中含有低熔点的CaO·SiO2渣，且WCaO/W SiO2＝0.9～1.2,该类渣料的熔点为1350～1450℃,由于该渣系熔点低，熔化速度快，能够迅速熔化于钢包顶渣中，熔化后的液态CaO·SiO2渣能运载具有脱氧功能的硅质脱氧剂和具有发泡功能的碳粉至钢包顶渣中来实现脱氧，实现硅质脱氧剂和碳粉质发泡剂与钢包顶渣的均匀混合，发生(1)、(2)式的反应，该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料具有快速的脱氧能力和造泡沫渣的能力，能缩短白渣成渣时间。
本发明制备的脱氧用渣料的成份中Al≤5％,Al2O3≤5％，Al和Al2O3和含量均很低，将该脱氧用渣料用于炼钢生产过程时，不会发生由于Al2O3夹杂而引起的水口堵塞现象，适用于采用敞开浇注或者半保护浇注的连铸模式。
渣料中的Si和C作为还原剂和发热剂使用，除了能达到降低炉渣氧化性的效果外，由于(1)、(2)式的反应为放热反应，反应放出的热量能补偿出钢过程加入的渣料在熔化过程中因吸热造成的温降；本发明的脱氧用渣料为无氟渣系，无环境污染问题。
本发明的脱氧用渣料由于为全部预熔料，成分均匀，熔点低，熔化时间短。在工厂使用过程中，有利于快速脱氧和快速成渣。
具体实施方式
本发明提供的该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成分的质量百分数为：CaO:30～45％,SiO2:30～40％，Si:10～30％,C：2～5％，Al≤5％,Al2O3≤5％，S≤0.1,P≤0.05,且WCaO/W SiO2＝0.9～1.2,WCaO为渣料中CaO的质量百分数，W SiO2为渣料中SiO2的质量百分数。
该类渣料的熔点为1350～1450℃。
上述脱氧用渣料在1450℃时的熔化时间(成渣时间)在5～20s。
本发明提供的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法按以下步骤进行：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.15～0.5:0.02～0.07；
所述含硅灰石的原料为：硅灰石矿，其成分范围为：SiO2：40～52％，CaO：40～52％，MgO:0～8％,Fe2O3,<1％，Al2O3<5％，S<0.05,P<0.05。
2、将获得的渣料总重量的20～100％置于加热炉中加热熔化后，当还有剩余物料时再加入剩余的渣料，当全部渣料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎至粒度≤25mm，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
上述方法中将渣料置于加热炉后，给加热炉通电起弧，利用电弧的高温将渣料熔化成液体，当加热炉内的渣料熔化后，在保持通电的同时加入剩余的渣料；加入剩余物料的方法是一次加入全部剩余物料、连续加入剩余物料或分成2批以上多次加入剩余物料。
上述的加热炉为电弧炉、电熔镁熔炼炉、刚玉熔炼炉、化渣炉或矿热炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
当本发明制备的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于炼钢生产过程中时，其加入时机和加入量为：盛有钢水的钢包运入LF精炼工位后，钢包底吹氩气流量开至最大，搅拌1～2分钟，以达到吹开钢包顶渣渣层的效果，然后调小氩气流量并进行测温定氧操作，然后加入该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于脱氧，加入量为1～2kg/吨钢，渣料中的金属Si以及C会与钢中的O发生如下(1)、(2)式的反应，起到快速的脱氧效果和造泡沫渣的效果，能缩短白渣成渣时间。
Si+[O]＝SiO2 (1)
C+[O]＝CO (2)
实施例1
本发明的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法按以下步骤进行：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.15：0.02；
所述含硅灰石的原料为：硅灰石矿，其成分范围为：SiO2：40～52％，CaO：40～52％，MgO:0～8％,Fe2O3,<1％，Al2O3<5％，S<0.05,P<0.05。
2、将获得的混合物料总重量的20％置于加热炉中加热熔化后，再加入剩余的80％渣料，当全部渣料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎至粒度≤25mm，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
上述方法中将渣料置于加热炉后，给加热炉通电起弧，利用电弧的高温将渣料熔化成液体，当加热炉内的渣料熔化后，在保持通电的同时加入剩余的渣料；加入剩余物料的方法是一次加入全部剩余物料。
上述的加热炉为电弧炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
通过上述方法制备出的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成份的质量百分数为：
CaO:42％,SiO2:38％，MgO:2％,Si:13％,C：2.5％，Al<5％,Al2O3<5％，S<0.1,P<0.05,WCaO/W SiO2＝1.1,WCaO为渣料中CaO的质量百分数，W SiO2为渣料中SiO2的质量百分数。上述各组分的质量百分数总和为100％。
将本发明制备的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于Q345B钢种的炼钢生产过程中，Q345B钢种的转炉冶炼终点氧控制在200～300ppm，转炉出钢过程中加入1～2kg硅钙钡/吨钢和5～6kg合成渣/吨钢，合成渣成份为含90％的石灰和10％的萤石，转炉出钢结束后，将盛有钢水的钢包运入LF精炼工位，钢包底吹氩气流量开至最大，搅拌1～2分钟，以达到吹开钢包顶渣渣层的效果，然后调小氩气流量并进行测温定氧操作，然后加入该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于脱氧，加入量为2kg/吨钢，渣料中的金属Si以及C会与钢中的O发生如下反应：
Si+[O]＝SiO2 (1)
C+[O]＝CO (2)
加入该适用于硅镇静钢的脱氧用的渣料3分钟后，炉渣发泡且颜色变白，证明该渣料具有良好的脱氧效率，且能起到造泡沫渣的效果。连铸过程中无水口结瘤现象。
实施例2
本发明的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法按以下步骤进行：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.5：0.07；
所述含硅灰石的原料为：硅灰石矿，其成分范围为：SiO2：40～52％，CaO：40～52％，MgO:0～8％,Fe2O3,<1％，Al2O3<5％，S<0.05,P<0.05。
2、将获得的混合物料总重量的100％置于加热炉中加热熔化，当全部渣料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎至粒度≤25mm。，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
上述的加热炉为电熔镁熔炼炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
通过上述方法制备出的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成份的质量百分数为：
CaO:31％,SiO2:30％，MgO:1％,Si:30％,C：5％，Al<5％,Al2O3<5％，S≤0.1,P≤0.05,WCaO/W SiO2＝1.03,WCaO为渣料中CaO的质量百分数，W SiO2为渣料中SiO2的质量百分数。上述各组分的质量百分数总和为100％。
将本发明制备的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于Q235B钢种的炼钢生产过程中，Q235B钢种的转炉冶炼终点氧控制在180～300ppm，转炉出钢过程中加入1～1.5kg硅钙钡/吨钢和5～6kg合成渣/吨钢，合成渣成份为含90％的石灰和10％的萤石，转炉出钢结束后，将盛有钢水的钢包运入LF精炼工位，钢包底吹氩气流量开至最大，搅拌1～2分钟，以达到吹开钢包顶渣渣层的效果，然后调小氩气流量并进行测温定氧操作，然后加入该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于脱氧，加入量为1kg/吨钢，渣料中的金属Si以及C会与钢中的O发生如下反应：
Si+[O]＝SiO2 (1)
C+[O]＝CO (2)
加入该适用于硅镇静钢的脱氧用的渣料2分钟后，炉渣发泡且颜色变白，证明该渣料具有良好的脱氧效率，且能起到造泡沫渣的效果。连铸过程中无水口结瘤现象。
实施例3、
本发明的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法按以下步骤进行：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.3：0.04；
所述含硅灰石的原料为：硅灰石矿，其成分范围为：SiO2：40～52％，CaO：40～52％，MgO:0～8％,Fe2O3,<1％，Al2O3<5％，S<0.05,P<0.05
2、将获得的混合物料总重量的50％置于加热炉中加热熔化后，当还有剩余物料时再加入剩余的渣料，当全部渣料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎至粒度≤25mm，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
上述方法中将渣料置于加热炉后，给加热炉通电起弧，利用电弧的高温将渣料熔化成液体，当加热炉内的渣料熔化后，在保持通电的同时加入剩余的渣料；加入剩余物料的方法是一次加入全部剩余物料、连续加入剩余物料或分成2批以上多次加入剩余物料。
上述的加热炉为化渣炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
通过上述方法制备出的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成份的质量百分数为：
CaO:34％,SiO2:37％，MgO:1.5％,Si:22％,C：3％，Al<5％,Al2O3<5％，S≤0.1,P≤0.05,WCaO/W SiO2＝0.92,WCaO为渣料中CaO的质量百分数，W SiO2为渣料中SiO2的质量百分数。上述各组分的质量百分数总和为100％。
将本发明制备的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于Q460钢种的炼钢生产过程中，Q460钢种的转炉冶炼终点氧控制在250～350ppm，转炉出钢过程中加入2～3kg硅钙钡/吨钢和5～6kg合成渣/吨钢，合成渣成份为含90％的石灰和10％的萤石，转炉出钢结束后，将盛有钢水的钢包运入LF精炼工位，钢包底吹氩气流量开至最大，搅拌1～2分钟，以达到吹开钢包顶渣渣层的效果，然后调小氩气流量并进行测温定氧操作，然后加入该适用于硅镇静钢的脱氧用渣料用于脱氧，加入量为1.5kg/吨钢，渣料中的金属Si以及C会与钢中的O发生如下反应：
Si+[O]＝SiO2 (1)
C+[O]＝CO (2)
加入该适用于硅镇静钢的脱氧用的渣料3分钟后，炉渣发泡且颜色变白，证明该渣料具有良好的脱氧效率，且能起到造泡沫渣的效果。连铸过程中无水口结瘤现象。
实施例4
其他同实施例1，不同之处在于：
将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.2:0.04；
加入剩余物料的方法是连续加入剩余物料。所述的加热炉为刚玉熔炼炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
通过上述方法制备出的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成份的质量百分数为：
CaO:42％,SiO2:38％，MgO:1.5％,Si:16％,C：3％，Al<5％,Al2O3<5％，S≤0.1,P≤0.05,WCaO/W SiO2＝1.11,WCaO为渣料中CaO的质量百分数，W SiO2为渣料中SiO2的质量百分数。上述各组分的质量百分数总和为100％。
加入该适用于硅镇静钢的脱氧用的渣料3分钟后，炉渣发泡且颜色变白，证明该渣料具有良好的脱氧效率，且能起到造泡沫渣的效果。连铸过程中无水口结瘤现象。
实施例5
其他同实施例1，不同之处在于：
将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.4:0.05；
加入剩余物料的方法是分成4批加入剩余物料。所述的加热炉为矿热炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
通过上述方法制备出的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料成份的质量百分数为：
CaO:33％,SiO2:36％，MgO:1％,Si:28％,C：3.5％，Al<5％,Al2O3<5％，S≤0.1,P≤0.05,WCaO/W SiO2＝0.91,WCaO为渣料中CaO的质量百分数，W SiO2为渣料中SiO2的质量百分数。上述各组分的质量百分数总和为100％。
加入该适用于硅镇静钢的脱氧用的渣料2分钟后，炉渣发泡且颜色变白，证明该渣料具有良好的脱氧效率，且能起到造泡沫渣的效果。连铸过程中无水口结瘤现象。

Claims (9)

1.一种用于硅镇静钢的脱氧用渣料，其成分的质量百分数为：CaO:30～45％,SiO2:30～40％，Si:10～30％,C：2～5％，Al≤5％,Al2O3≤5％，S≤0.1％,P≤0.05％,且WCaO/WSiO2＝0.9～1.2，WCaO为渣料中CaO的质量百分数，WSiO2为渣料中SiO2的质量百分数。
2.如权利要求1所述的用于硅镇静钢的脱氧用渣料，其特征在于，该渣料的熔点为1350～1450℃。
3.如权利要求1所述的用于硅镇静钢的脱氧用渣料，其特征在于，所述脱氧用渣料在1450℃时的熔化时间在5～20s。
4.如权利要求1-3任一项所述的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法，包括下列步骤：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.15～0.5:0.02～0.07；
2)将步骤1)获得的混合物料置于加热炉中加热熔化，当全部物料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
5.如权利要求1-3任一项所述的适用于硅镇静钢的脱氧用渣料的制备方法，按以下步骤进行：
1)将含硅灰石的原料和金属硅、碳粉混合均匀，获得混合物料，配制比例按重量比为：
含硅灰石的原料:金属硅:碳粉＝1:0.15～0.5:0.02～0.07；
2)将步骤1)获得的混合物料总重量的20～99％置于加热炉中加热熔化后，再加入剩余的1～80wt％物料，当全部物料熔化后，停止通电，自然冷却成预熔渣料，然后物理破碎，获得适用于硅镇静钢的脱氧用渣料。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤2)中将渣料置于加热炉后，给加热炉通电起弧，利用电弧的高温将渣料熔化成液体；当还有剩余物料时，加热炉内的渣料熔化后，在保持通电的同时加入剩余的渣料；加入剩余物料的方法是一次加入全部剩余物料、连续加入剩余物料或分成2批以上多次加入剩余物料。
7.如权利要求4-5任一项所述的方法，其特征在于，所述含硅灰石的原料为：硅灰石矿，其成分范围为：SiO2：40～52％，CaO：40～52％，MgO:0～8％,Fe2O3<1％，Al2O3<5％，S<0.05,P<0.05。
8.如权利要求4-5任一项所述的方法，其特征在于，上述的步骤2)中，加热炉为电弧炉、电熔镁熔炼炉、刚玉熔炼炉、化渣炉或矿热炉；加热炉采用石墨电极进行加热。
9.如权利要求4-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的物理破碎至粒度≤25mm。
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