CN109628698A

CN109628698A - 一种管线钢用预熔精炼脱硫渣及其制备方法

Info

Publication number: CN109628698A
Application number: CN201910024024.3A
Authority: CN
Inventors: 吕春风; 张立夫; 廖相巍; 王鲁毅; 尚德礼; 崔福祥; 张维维; 栗红; 金百刚; 李德军
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-04-16

Abstract

本发明涉及一种管线钢用预熔精炼脱硫渣及其制备方法，制备方法包括1)将制渣的原料按最终预熔精炼脱硫渣的成分含量进行配料，原料包括：活性石灰、铝钒土或铝灰、镁砂或菱镁石、萤石；2)将原料中铝钒土或铝灰、镁砂或菱镁石、萤石及40～60％的活性石灰粉碎筛分成20mm以下，在搅拌机中搅拌均匀后加入到高温炉中进行加热预熔处理，当温度达到1400℃～1600℃时，保温20min～30min，然后将渣倒出后空冷至室温；3)将步骤2)中预熔处理后的渣进行破碎加工并筛分成50mm以下颗粒，与原料中剩余的未预熔处理的活性石灰放入混料机中充分混合；4)将混合均匀的渣进行防潮封装，最终得到管线钢用预熔精炼脱硫渣。本发明快速熔化成渣、可深脱硫。

Description

一种管线钢用预熔精炼脱硫渣及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢水炉外精炼技术领域，特别涉及一种管线钢用预熔精炼脱硫渣及其制备方法。

背景技术

管线钢是用于输送石油、天然气的管道用钢，该钢要求具有高强度、高韧性，特别是低温冲击韧性和止裂韧性、抗腐蚀介质氢致裂纹(SCC和HIC)、良好的焊接性能等。欲保证管线钢具有上述优良的综合性能，必须严格控制钢中硫和非金属夹杂物(Al₂O₃、MnS等)的含量。硫是高级别管线钢中影响钢材抗氢致裂纹(HIC)和抗硫应力裂纹(SSC)能力的主要元素，而且其在钢中易生成Fe－FeS、FeO－FeS共晶体，严重影响管线钢的低温冲击韧性和延展性。

高级别管线钢对钢中硫元素和夹杂物的控制要求更加严格，有的甚至要求[S]≤0.0010％。因此，在生产X70、X80等管线钢时，这就要求管线钢的精炼渣必须具有良好的脱硫能力、吸附夹杂物能力。

在生产中常采用炉外精炼生产工艺以保障管线钢的纯净度。国内外用于生产高级别管线钢的炉外精炼设备主要有LF炉、RH和VD真空处理炉。主要精炼工艺有LF-RH和LF-VD两种。其中，LF炉精炼是去除钢水中硫元素和夹杂物的重要步骤，起到决定高级别管线钢钢水质量的关键作用。

在LF炉生产中，为了保障炉渣具有较强的脱硫能力，通常采用高碱度精炼渣(即白渣操作)对钢水进行精炼，但高碱度精炼渣熔点高，不易熔化，成渣困难，而且去除夹杂物效果差。为了改善高碱度精炼渣的熔化效果，通常向炉渣中加入萤石作为化渣剂，但萤石对炉衬的侵蚀比较严重，而且萤石(CaF₂)与渣中其它组元反应，生成含氟气体对环境产生污染。预熔型精炼渣是近些年来部分钢厂使用的精炼渣，该类型渣是将石灰直接预熔在精炼渣内，使预熔后的精炼渣具备脱硫功能，解决了石灰熔点高，在精炼过程中熔化慢，不利于快速成渣的问题，但石灰预熔后降低了石灰的活性度，不利于LF炉脱硫能力的提高。文献论文“超低硫管线钢精炼工艺研究”(《甘肃冶金》2015年第2期)中，介绍了通过对LF精炼过程深脱硫的工艺研究，确立了超低硫管线钢的生产工艺。在精炼过程中，根据实际情况分批加入石灰、钢包改质剂、萤石等渣料，尽快形成高碱度还原渣，同时增大渣量。该方法实现了管线钢深脱硫后S含量＜0.0010％，但该方法存在炉渣碱度高、熔点和粘度大、成渣困难以及去除夹杂物效果差等问题，因此，该方法不利高级别管线钢的生产；文献专利“一种无氟预熔精炼渣及其制备方法”(申请号：200510011709.7)中，提供了一种无氟预熔精炼渣的制备方法。该发明的精炼渣在使用过程中无氟污染，而且经过电炉预熔，熔化速度快且不易产生岗位粉尘污染。但该精炼渣预熔的主要目的是提高渣的致密程度，减少粉尘污染，而且该渣碱度非常高，CaO/SiO₂＞10，因此虽然该渣经过了预熔处理，但熔点和粘度仍然较高，对去除钢中的非金属夹杂物的能力有限，因此应用受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种管线钢用预熔精炼脱硫渣及其制备方法，管线钢用预熔精炼脱硫渣既具有一定的碱度进行深脱硫，又具有低熔点、易熔化成渣并吸附钢中夹杂物的特性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种管线钢用预熔精炼脱硫渣，其成份按重量百分比为：CaO45％～65％、Al₂O₃15％～30％、SiO₂5％～15％、MgO5％～12％、CaF₂1％～3％，其余为杂质。

成分设计的目的是使该精炼渣成分处于CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣系相图中的低熔点区域且偏向于石灰区域，该渣加入到钢包中可迅速熔化成渣，并使该渣中的物相组成以铝酸钙为主，减少高熔点相2CaO·SiO₂、3CaO·SiO₂、CaO和MgO等的析出。另外，该精炼渣成分中适当降低了Al₂O₃含量，在不影响精炼渣熔化性能的前提下，更有利于渣吸收钢中夹杂物，尤其是钢中Al₂O₃的去除。

一种管线钢用预熔精炼脱硫渣制备方法，包括如下步骤：

1)将制渣的原料按最终预熔精炼脱硫渣的成分含量进行配料，原料包括：活性石灰、铝钒土或铝灰、镁砂或菱镁石、萤石；

2)将原料中铝钒土或铝灰、镁砂或菱镁石、萤石及40％～60％的活性石灰粉碎筛分成20mm以下，在搅拌机中搅拌均匀后加入到高温炉中进行加热预熔处理，当温度达到1400℃～1600℃时，保温20min～30min，然后将渣倒出后空冷至室温；

将原料放入高温炉中加热到1400℃～1600℃，保温20min～30min，其目的是使精炼渣进行预熔处理，保证精炼渣具有低熔点的特性，加入精炼炉中易熔化成渣。

3)将步骤2)中预熔处理后的精炼渣进行破碎加工并筛分成50mm以下颗粒，与原料中剩余的未预熔处理的活性石灰放入混料机中充分混合；

4)将混合均匀的精炼渣进行防潮封装，最终得到管线钢用预熔精炼脱硫渣。

步骤3)中所述的未预熔处理的活性石灰原料为粒状，其粒度要求为50mm以下；

该粒度要求的目的是使未预熔处理的活性石灰与预熔处理后的50mm以下颗粒的精炼渣混合更加均匀。

预熔型精炼渣是将石灰直接预熔在精炼渣内，使预熔后的精炼渣不但具备脱硫功能，而且解决了石灰熔点高，在精炼过程中熔化慢，不利于快速成渣的问题，但石灰经预熔处理后降低了石灰的活性度，不利于LF炉脱硫能力的提高。将原料中的活性石灰分成两份，一份40～60％的活性石灰同其它原料共同经高温炉进行预熔处理，使精炼渣具备一定的脱硫能力，同时具备低熔点的特性；另一份40～60％的活性石灰不经过预熔处理，直接与预熔处理后的精炼渣充分均匀混合后制成管线钢用预熔精炼脱硫渣，保留了石灰的活性度，使最终得到的管线钢用预熔精炼脱硫渣既具有低熔点、低粘度、易于吸附钢中夹杂物的特性，又具备深脱硫能力。

一种管线钢用预熔精炼脱硫渣的应用方法，在LF精炼生产管线钢时，在精炼前或精炼过程中按7.0～10kg/t钢向炉内一次性或分批加入精炼脱硫渣，LF处理时间30～35min，精炼后取样分析，钢中[S]含量为0.0008％～0.0010％，脱硫率≥90％，钢中夹杂物评定结果：A、B类夹杂＜1.0级，C、D类夹杂＜0.5级。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明管线钢用预熔精炼脱硫渣为可快速熔化成渣、可深脱硫、有效去除钢中夹杂物的无氟精炼渣，适用于管线钢LF炉精炼使用，解决管线钢对钢中硫含量、夹杂物的苛刻要求，特别适用于高级别管线钢的生产。

2.精炼脱硫渣以CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣系为基础，通过原料配比，使该渣处于CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣系相图中的铝酸钙低熔点区域，优化了精炼渣的物相组成。

3.精炼渣制备方法，使精炼渣既具有预熔处理后的低熔点、低粘度、易于吸附钢中夹杂物的特性，又保留了石灰的活性度，使精炼渣具备深脱硫能力。利用本发明的精炼渣生产高级别管线钢，既可以达到深脱硫的目的，又可以明显降低钢中夹杂物的数量，显著提高管线钢的质量，因此利于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明：

以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。

管线钢用预熔精炼脱硫渣原料配料表见表1；

表1：管线钢用预熔精炼脱硫渣原料配料(重量份)

活性石灰

铝钒土

铝灰

镁砂

菱镁石

萤石

实施例1

45％

30％

-

15％

10％

实施例2

50％

-

32％

-

12％

6％

实施例3

47％

32％

-

10％

-

11％

实施例1精炼脱硫渣的制备过程：

将50％的活性石灰同其他原料粉碎筛分成18mm，在搅拌机中搅拌均匀后加入到高温炉中进行加热预熔处理，当温度达到1400℃时，保温25min，然后将渣倒出后空冷至室温。

将预熔处理后的精炼渣进行破碎加工并筛分成48mm颗粒，同时将原料中剩余的未预熔处理的50％活性石灰(粒度40～50mm的石灰小粒)同48mm以下的预熔处理后的精炼渣颗粒放入混料机中充分混合。将混合均匀的精炼渣进行防潮封装，最终得到管线钢用预熔精炼脱硫渣。

实施例2精炼脱硫渣的制备过程：

将40％的活性石灰同其他原料粉碎筛分成15mm，在搅拌机中搅拌均匀后加入到高温炉中进行加热预熔处理，当温度达到1500℃时，保温30min，然后将渣倒出后空冷至室温。

将预熔处理后的精炼渣进行破碎加工并筛分成35mm颗粒，同时将原料中剩余的未预熔处理的60％活性石灰(粒度30～40mm的石灰小粒)同35mm以下的预熔处理后的精炼渣颗粒放入混料机中充分混合。将混合均匀的精炼渣进行防潮封装，最终得到管线钢用预熔精炼脱硫渣。

实施例3精炼脱硫渣的制备过程：

将60％的活性石灰同其他原料粉碎筛分成10mm，在搅拌机中搅拌均匀后加入到高温炉中进行加热预熔处理，当温度达到1600℃时，保温20min，然后将渣倒出后空冷至室温。

将预熔处理后的精炼渣进行破碎加工并筛分成20mm颗粒，同时将原料中剩余的未预熔处理的40％活性石灰(粒度15～25mm的石灰小粒)同20mm以下的预熔处理后的精炼渣颗粒放入混料机中充分混合。将混合均匀的精炼渣进行防潮封装，最终得到管线钢用预熔精炼脱硫渣。

管线钢用预熔精炼脱硫渣化学成分见表2；

表2管线钢用预熔精炼脱硫渣化学成分(％)

	CaO(％)	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％)	SiO<sub>2</sub>(％)	MgO(％)	CaF<sub>2</sub>(％)
						实施例1	47.2	16.8	7.9	9.4	2.2
实施例2	55.7	19.9	10.2	7.1	1.8
						实施例3	54.1	22.8	11.4	8.3	2.9

实施例1的应用：

某厂260吨LF炉精炼设备冶炼高级别管线钢X80M。工艺流程按正常生产管线钢X80M进行，采用铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→RH炉精炼→连铸→控轧控冷轧制。在LF炉中加入实施例1的管线钢用预熔精炼脱硫渣。

在LF精炼生产管线钢X80M时，向炉内加入本发明的精炼脱硫渣2.5t，LF处理时间35min，精炼后取样分析，钢中[S]含量为0.0008％，脱硫率93％，钢中夹杂物评定结果：A、B类夹杂＜1.0级，C、D类夹杂＜0.5级。

实施例2的应用：

某厂260吨LF炉精炼设备冶炼高级别管线钢X80M。工艺流程按正常生产管线钢X80M进行，采用铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→RH炉精炼→连铸→控轧控冷轧制。在LF炉中加入实施例2的管线钢用预熔精炼脱硫渣。

在LF精炼生产管线钢X80M时，向炉内加入本发明的精炼脱硫渣2.0t，LF处理时间30min，精炼后取样分析，钢中[S]含量为0.0008％，脱硫率90％，钢中夹杂物评定结果：A类夹杂＜1.0级，B、C、D类夹杂＜0.5级。

实施例3的应用：

某厂260吨LF炉精炼设备冶炼高级别管线钢X80M。工艺流程按正常生产管线钢X80M进行，采用铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→RH炉精炼→连铸→控轧控冷轧制。在LF炉中加入本发明的管线钢用预熔精炼脱硫渣。

在LF精炼生产管线钢X80M时，向炉内加入本发明的精炼脱硫渣2.3t，LF处理时间33min，精炼后取样分析，钢中[S]含量为0.0009％，脱硫率94％，钢中夹杂物评定结果：A、B类夹杂＜1.0级，C、D类夹杂＜0.5级。

Claims

1.一种管线钢用预熔精炼脱硫渣，其特征在于，其成份按重量百分比为：CaO 45％～65％、Al₂O₃ 15％～30％、SiO₂ 5％～15％、MgO 5％～12％、CaF₂ 1％～3％，其余为杂质。

2.一种根据权利要求1所述的管线钢用预熔精炼脱硫渣制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2)将原料中铝钒土或铝灰、镁砂或菱镁石、萤石及40％～60％的活性石灰粉碎筛分至20mm以下，在搅拌机中搅拌均匀后加入到高温炉中进行加热预熔处理，当温度达到1400℃～1600℃时，保温20min～30min，然后将渣倒出后空冷至室温；

3)将步骤2)中预熔处理后的渣进行破碎加工并筛分成50mm以下的颗粒，与原料中剩余的未预熔处理的活性石灰放入混料机中混合；

4)将混合均匀的渣进行防潮封装，最终得到管线钢用预熔精炼脱硫渣。

3.根据权利要求2所述的管线钢用预熔精炼脱硫渣制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的未预熔处理的活性石灰原料为颗粒状，其粒度要求为50mm以下。