CN109988920B - 一种三相电渣炉节电渣系 - Google Patents

一种三相电渣炉节电渣系 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三相电渣炉节电渣系，属于冶金熔炼技术领域。为解决现有三相电渣炉常用渣系耗电量高的问题，本发明提供了一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF2 48～53份、Al2O3 38～43份、CaO 2～5份、MgO 2～5份。本发明依据节电渣系中主要组元CaF2熔点1350℃、Al2O3熔点2050℃、MgO熔点2800℃、CaO熔点2580℃，以及渣系相图和电渣冶炼过程物化反应，通过降低CaF2百分比、提高Al2O3百分比来增加渣阻，降低冶炼电耗，吨钢电耗降至1300kwh/t以下；加入CaO组元，能够提高渣系碱度，改善渣系的提纯效果，从而提高电渣钢的实物质量。

Description

一种三相电渣炉节电渣系
技术领域
本发明属于冶金熔炼技术领域，尤其涉及一种三相电渣炉节电渣系。
背景技术
电渣重熔技术是一种具精炼和定向凝固于一体的特殊冶炼方法。利用重熔电流产生的热能融化插入渣池的自耗电极，在电极端头液滴形成阶段，以及液滴穿过渣池滴落阶段，钢-渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。液态金属在渣池覆盖下，基本上避免了再氧化。上升的渣池在结晶器内壁上形成一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导，有利于钢锭自下而上的定向结晶，提高钢锭的致密性。
三相电渣炉是常用的冶炼设备，其金属熔池浅平，可提高去夹杂能力及提供良好的结晶条件。由于在整个供电回路中，熔渣电导率远大于自耗电极、铸锭和外部短网，渣池将占据变压器二次电压的二次压降，在渣池中产生大量的焦耳热，使得插入渣池内的自耗电极温度升高至融化温度，自端部逐渐熔化并滴落。因此熔渣渣系对电渣重熔过程的耗电量影响较大，现有三相电渣炉常用的三元渣系在生产过程中吨钢电耗高，电渣重熔平均冶炼电耗达到1800KWh/t以上，增加了电渣重熔的生产成本。
发明内容
为解决现有三相电渣炉常用渣系耗电量高的问题，本发明提供了一种三相电渣炉节电渣系。
本发明的技术方案：
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF248～53份、Al2O338～43份、CaO 2～5份、MgO 2～5份。
进一步的，包括如下重量百分含量的组分：CaF250份、Al2O340份、CaO 5份、MgO5份。
进一步的，所述CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm。
进一步的，所述Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm。
进一步的，所述CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm。
进一步的，所述MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本发明的有益效果：
本发明依据三相电渣炉节电渣系中主要组元CaF2熔点1350℃、Al2O3熔点2050℃、MgO熔点2800℃、CaO熔点2580℃，以及渣系相图和电渣冶炼过程物化反应，通过降低CaF2百分比、提高Al2O3百分比来增加渣阻，降低冶炼电耗，吨钢电耗降至1300kwh/t.以下；加入CaO组元，能够提高渣系碱度，改善渣系的提纯效果，从而提高电渣钢的实物质量。
利用本发明节电渣系进行钢的熔炼，能使钢锭有良好的纯净度，改善钢锭A类非金属夹杂物的分布，提高电渣钢锭表面质量，铸态组织细致均匀，无白点及年轮状偏析。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF248～53份、Al2O338～43份、CaO 2～5份、MgO 2～5份。
实施例2
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF250份、Al2O340份、CaO 5份、MgO 5份。
本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1300℃，电阻率为0.5Ω.m，粘度为0.095泊。
实施例3
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF252份、Al2O338份、CaO5份、MgO 5份。
本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1298℃，电阻率为0.49Ω.m，粘度为0.093泊。
实施例4
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF248份、Al2O342份、CaO5份、MgO 5份。
本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1302℃，电阻率为0.52Ω.m，粘度为0.096泊。
实施例5
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF250份、Al2O342份、CaO 4份、MgO 4份。
本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1310℃，电阻率为0.55Ω.m，粘度为0.098泊。
实施例6
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF251份、Al2O343份、CaO 3份、MgO 3份。
本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1294℃，电阻率为0.5Ω.m，粘度为0.095泊。
实施例7
一种三相电渣炉节电渣系，包括如下重量百分含量的组分：CaF253份、Al2O343份、CaO2份、MgO 2份。
本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1301℃，电阻率为0.51Ω.m，粘度为0.095泊。
实施例8
本实施例提供了一种利用本发明节电渣系进行钢熔炼的方法：
本实施例使用的结晶器规格为Ф950/980，金属电极规格为(180mm*180mm)×3支，钢锭重量为11.4t，钢种为FV520B；
本实施例使用的节电渣系重量为500kg，其中CaF2：250kg、Al2O3：200kg、CaO：25kg、MgO：25kg；本实施例中组元CaF2所含杂质≤3％，其中SiO2≤2.5％，S≤0.08％，Pb≤0.05％，H2O≤0.3％；所述CaF2的粒径≤30mm；Al2O3所含杂质≤1.8％，其中SiO2≤0.08％；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；CaO所含杂质≤5％，其中SiO2≤2.0％，S≤0.1％，H2O≤0.5％；所述CaO的粒径为30～60mm；MgO所含杂质≤13％，其中SiO2≤4.0％，CaO≤5.0％；所述MgO的粒径为3～6mm。
本实施例渣系的熔化温度为1300℃，电阻率为0.5Ω.m，粘度为0.095泊。
具体熔炼过程如下：
步骤一、造渣：
以Ф250×3支石墨电极引弧，引弧电压为50V，造渣电流为0～5.0KA，造渣时间为40min，精炼电流为5.0～6.0KA，精炼时间为40min；
步骤二、熔炼：
完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至11.5±0.5KA，熔炼电压为45V，距锭高500mm处电流为10.0±0.5KA。
步骤三、补缩：
将熔炼电流在7～10min内匀速降至7.5KA，然后以1KA/30min的速度降至4.5KA，最后以4.5KA/30min的速度降至0KA，模冷140min得到熔炼后的钢锭。
实施例9
本实施例与实施例8的区别仅在于，本实施例使用的节电渣系重量为500kg，其中CaF2：260kg、Al2O3：190kg、CaO：25kg、MgO：25kg；
实施例10
本实施例与实施例8的区别仅在于，本实施例使用的节电渣系重量为500kg，其中CaF2：240kg、Al2O3：210kg、CaO：25kg、MgO：25kg；
实施例11
本实施例与实施例8的区别仅在于，本实施例使用的节电渣系重量为500kg，其中CaF2：250kg、Al2O3：210kg、CaO：20kg、MgO：20kg；
对比例1
本实施例提供了一种利用常规渣系进行钢熔炼的方法：
本实施例使用的结晶器规格为Ф950/980，金属电极规格为180*180×3支，钢锭重量为11.4t。
本实施例使用的节电渣系重量为500kg，其中CaF2：325kg、Al2O3：150kg、MgO：25kg；
具体熔炼过程如下：
步骤一、造渣：
以Ф250×3支石墨电极引弧，引弧电压为50V，造渣电流为0～5.0KA，造渣时间为40min，精炼电流为5.0～6.0KA，精炼时间为40min；
步骤二、熔炼：
完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至11.5±0.5KA，熔炼电压为45V。
步骤三、补缩：
将熔炼电流在7～10min内匀速降至7.5KA，然后以1KA/30min的速度降至4.5KA，最后以4.5KA/30min的速度降至0KA，模冷140min得到熔炼后的钢锭。
考察实施例8-实施例11和对比例1熔炼过程的冶炼单耗和钢锭表面情况，结果如表1所示：
表1
考察项目 钢种 锭型 结晶器规格 坯料规格 冶炼单耗 表面情况
实施例8 FV520B 11.4t Ф950/980 180*180*3 1295kwh/t 表面光滑
实施例9 FV520B 11.4t Ф950/980 180*180*3 1232kwh/t 表面光滑
实施例10 FV520B 11.4t Ф950/980 180*180*3 1295kwh/t 表面光滑
实施例11 FV520B 11.4t Ф950/980 180*180*3 1257kwh/t 表面光滑
对比例1 FV520B 11.4t Ф950/980 180*180*3 1882kwh/t 表面光滑
由表1中的数据可以看出，本发明提供的节电渣系可以显著降低冶炼单耗，比常规渣系节省了34.5％的冶炼单耗，大幅度的降低了电渣熔炼过程的生产成本。
利用本申请节电渣系进行熔炼得到的钢锭表面光滑，并有效改善钢锭A类非金属夹杂物的分布，按GB/T10561-2005对实施例8-11和对比例1得到的钢锭进行非金属夹杂物分布检验，结果如表2和表3所示：
表2
Figure BDA0002048700840000061
表3
Figure BDA0002048700840000062
由表2中数据可以看出，利用本发明提供的节电渣系进行熔炼获得的钢锭材料的A类夹杂物等级范围更低。由表3中数据可以看出，本发明渣系可以大幅度减小A类夹杂物的长度尺寸，与现有常规渣系相比能够将A类夹杂物的尺度减小80％。A类夹杂物尺寸减小，可以减少钢材的偏析，使钢材成分更均匀、纯净度高、质量稳定，进一步提高钢材的机械性能，避免钢材在焊接时产生热裂纹，提高可焊性和钢材的实物质量。

Claims (1)

1.一种三相电渣炉节电渣系用于FV520B钢熔炼的工艺，其特征在于，所述三相电渣炉节电渣系包括如下重量份的组分：CaF250份、Al2O3 40份、CaO 5份、MgO 5份；所述CaF2所含杂质≤3%，其中SiO2≤2.5%，S≤0.08%，Pb≤0.05%，H2O≤0.3%；所述CaF2的粒径≤30mm；
所述Al2O3所含杂质≤1.8%，其中SiO2≤0.08%；所述Al2O3的粒径≤0.1mm；
所述CaO 所含杂质≤5%，其中SiO2≤2.0%，S≤0.1%，H2O≤0.5%；所述CaO 的粒径为30~60mm；
所述MgO所含杂质≤13%，其中SiO2≤4.0%，CaO≤5.0%；所述MgO的粒径为3~6mm；
所述三相电渣炉节电渣系的熔化温度为1300℃，电阻率为0.5Ω.m，粘度为0.095泊；
所述三相电渣炉节电渣系用于FV520B钢熔炼的具体熔炼工艺过程如下：
步骤一、造渣：
结晶器规格为Ф950/980，金属电极规格为180mm*180mm×3支，钢锭重量为11.4t，以Ф250×3支石墨电极引弧，引弧电压为50V，造渣电流为0~5.0KA，造渣时间为40min，精炼电流为5.0～6.0KA，精炼时间为40min；
步骤二、熔炼：
完成造渣后，用金属电极替换渣池中的石墨电极开始熔炼，第一组金属电极进入渣池后，在30min内将熔炼电流升至11.5±0.5KA，熔炼电压为45V，距锭高500mm处电流为10.0±0.5KA；
步骤三、补缩：
将熔炼电流在7~10min内匀速降至7.5KA，然后以1KA/30min的速度降至4.5KA，最后以4.5KA/30min的速度降至0KA，模冷140 min得到熔炼后的钢锭。
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