CN110157856A - 一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，本发明的方法包括:制备镁碳芯棒，将所述镁碳芯棒用石墨粉进行包覆，制得复合电极；按质量百分数计，所述镁碳芯棒的成分包括:58‑78％含氧化镁粉料，18‑40％含碳粉料和2‑4％粘结剂；将待处理含钢渣的钢水进行脱氧，使所述含钢渣的钢水处于还原性气氛中；用所述复合电极对所述脱氧后的含钢渣的钢水进行电极加热,提高钢水镁含量。

Description

一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法

技术领域

本发明涉及一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，属于炼钢技术领域。

背景技术

低合金高强中厚板钢对焊接性能和韧性要求较高，在采用大线能量焊接工艺(线能量≥100KJ/cm)进行焊接时，在高温(1400℃及以上)和高能量输入的作用下，其热影响区HAZ和熔合区的强度和韧性会显著下降，容易产生焊接裂纹等缺陷，最终影响整体结构件的安全使用性能。

为了提高大线能量焊接用低合金中厚板钢热影响区HAZ和熔合区的强韧性，有效方法之一就是通过提高母材中Mg含量，但是，由于镁的熔点为648℃，沸点为1107℃，相对密度为1.74(水＝1)，均非常低，因此，很难将镁直接加入1500℃以上的钢水中。

目前，提高钢水镁含量是通过将铜镁线或者镁钛线通过喂丝机喂入钢水中，得到细小的Mg氧化物粒子，但是，该方法存在无法保证稳定增加钢水中的镁含量和钢水中镁呈均匀分布，且会将喂线中的氧带入钢水，造成钢水污染的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的利用复合电极提高钢水镁含量的方法。

本发明实施例提供一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，包括:

制备镁碳芯棒，将所述镁碳芯棒用石墨粉进行包覆，制得复合电极；按质量百分数计，所述镁碳芯棒的成分包括:58-78％含氧化镁粉料，18-40％含碳粉料和2-4％粘结剂；

将待处理钢水和覆盖所述钢水的钢渣进行脱氧，使所述钢水和所述钢渣处于还原性气氛中；

用所述复合电极对所述脱氧后的所述钢水和所述钢渣进行电极加热,提高钢水镁含量。

进一步的，所述镁碳芯棒的成分包括:61-74％含氧化镁粉料，22-37％含碳粉料和2-4％粘结剂。

进一步的，所述含氧化镁粉料中，MgO质量百分含量≥80％，所述含碳粉料中，C质量百分含量≥90％。

进一步的，所述含氧化镁粉料和所述含碳粉料粒径为0.001-1.000mm，所述粘结剂粒径为0.0001-0.001mm。

进一步的，所述粘结剂包括沥清、酚醛树脂、焦油、水玻璃和磷酸铝中的至少一种。

进一步的，所述脱氧后的所述钢水和所述钢渣中，钢水氧活度为0-10ppm,钢渣中FeO和MnO的质量百分含量总和为0-3％。

进一步的，所述复合电极中，所述镁碳芯棒的根数≥1且为整数，当所述根数为1时，所述镁碳芯棒的半径为所述复合电极半径的19-28％，当所述根数＞1时，所述镁碳芯棒横截面积的总和为所述复合电极横截面积的3.8-8.0％。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请利用含镁碳芯棒和石墨粉的复合电极，其中，镁碳芯棒的成分包括氧化镁粉料和含碳粉料，电极加热时，氧化镁与碳反应生成Mg，Mg进入钢水中，从而提高了钢水中的镁含量。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请提供一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，包括:

制备镁碳芯棒，将所述镁碳芯棒用石墨粉进行包覆，制得复合电极；按质量百分数计，所述镁碳芯棒的成分包括:58-78％含氧化镁粉料，18-40％含碳粉料和2-4％粘结剂；

将待处理含钢渣的钢水进行脱氧，使所述含钢渣的钢水处于还原性气氛下；

用所述复合电极对所述脱氧后的含钢渣的钢水进行电极加热,提高钢水镁含量。

本申请中，所述镁碳芯棒的成分包括:61-74％含氧化镁粉料，22-37％含碳粉料和2-4％粘结剂。

本申请中，所述含氧化镁粉料中，MgO质量百分含量≥80％，所述含碳粉料中，C质量百分含量≥90％。

本申请中，所述含氧化镁粉料和所述含碳粉料粒径为0.001-1.000mm，所述粘结剂粒径为0.0001-0.001mm。

本申请中，所述粘结剂包括沥清、酚醛树脂、焦油、水玻璃和磷酸铝中的至少一种。

本申请中，所述脱氧后的含钢渣的钢水中，钢水氧活度为0-10ppm,钢渣中FeO和MnO的质量百分含量总和为0-3％。

本申请中，所述复合电极中，所述镁碳芯棒的根数≥1且为整数，当所述根数为1时，所述镁碳芯棒的半径为所述复合电极半径的19-28％，当所述根数＞1时，所述镁碳芯棒横截面积的总和为所述复合电极横截面积的3.8-8.0％。

以下结合3个实施例和3个对比例对本申请的利用复合电极提高钢水镁含量的方法作详细说明。

实施例1

(1)将含MgO 99.9wt％的氧化镁粉、含C 90.0wt％的石墨粉、沥青按比例58.6％、39.4％、2.0％的比例混合并压制成圆棒状成为镁碳芯棒，氧化镁粉粒径范围为0.001mm-0.300mm，石墨粉粒径范围为0.001mm-0.700mm，固态沥青粒径范围为0.0001mm-0.001mm，成分符合质量百分含量：MgO％:61wt％，C％:37wt％，镁碳芯棒半径为56mm；再以镁碳芯棒为芯，外包石墨粉制备复合电极，电极直径为400mm；

(2)在某炼钢厂，钢水脱氧后，钢中氧活度为5ppm，钢渣中FeOwt％+MnOwt％<1.5％，钢包底吹氩进行搅拌，并保持钢包在微正压的还原气氛下，采用复合电极加热18min，复合电极消耗量为0.02kg/(t钢·min)，加热完毕后，钢水镁含量由3ppm增至20ppm；

实施例2

(1)将含MgO 80.0wt％的轻烧氧化镁粉、含C 95.0wt％的石墨粉、沥青按比例77.3％、18.7％、4.0％的比例混合并压制成圆棒状成为镁碳芯棒，氧化镁粉粒径范围为0.001mm-0.500mm，石墨粉粒径范围为0.001mm-0.600mm，固态沥青粒径范围为0.0001mm-0.001mm，成分符合质量百分含量：MgO％:74.0wt％，C％:22.0wt％，镁碳芯棒半径为70mm；再以镁碳芯棒为芯，外包石墨粉制备复合电极，电极直径为500mm；

(2)在某炼钢厂，钢水脱氧后，钢中氧活度为4ppm，钢渣中FeOwt％+MnOwt％<1.3％，钢包底吹氩进行搅拌，并保持钢包在微正压的还原气氛下，采用复合电极加热20min，复合电极消耗量为0.03kg/(t钢·min)，加热完毕后，钢水镁含量由5ppm增至24ppm；

实施例3

(1)将含MgO 99.9wt％的氧化镁粉、含C 95.0wt％的石墨粉、沥青按比例63.9％、33.1％、3.0％的比例混合并压制成圆棒状成为镁碳芯棒，氧化镁粉粒径范围为0.001mm-0.400mm，石墨粉粒径范围为0.001mm-0.600mm，固态沥青粒径范围为0.0001mm-0.001mm，成分符合质量百分含量：MgO％:65.0wt％，C％:32.0wt％，镁碳芯棒半径为54mm；再以镁碳芯棒为芯，外包石墨粉制备复合电极，电极直径为450mm；

(2)在某炼钢厂，钢水脱氧后，钢中氧活度为5ppm，钢渣中FeOwt％+MnOwt％<2.3％，钢包底吹氩进行搅拌，并保持钢包在微正压的还原气氛下，采用复合电极加热15min，复合电极消耗量为0.018kg/(t钢·min)，加热完毕后，钢水镁含量由3ppm增至16ppm；

对比例1

(1)采用普通石墨电极，制备普通石墨电极的石墨粉粒含C90.0wt％，石墨粉径范围为0.001mm-0.700mm，固态沥青粒径范围为0.0001mm-0.001mm，电极直径为400mm；

(2)在某炼钢厂，钢水脱氧后，钢中氧活度为5ppm，钢渣中FeOwt％+MnOwt％<1.5％，钢包底吹氩进行搅拌，并保持钢包在微正压的还原气氛下，采用普通电极加热18min，电极消耗量为0.02kg/(t钢·min)，加热完毕后，钢水镁含量由3ppm增至6ppm；

对比例2

(1)采用普通石墨电极，制备普通石墨电极的石墨粉粒含C95.0wt％，石墨粉粒径范围为0.001mm-0.600mm，固态沥青粒径范围为0.0001mm-0.001mm，电极直径为500mm；

(2)在某炼钢厂，钢水脱氧后，钢中氧活度为4ppm，钢渣中FeOwt％+MnOwt％<1.3％，钢包底吹氩进行搅拌，并保持钢包在微正压的还原气氛下，采用普通电极加热20min，电极消耗量为0.03kg/(t钢·min)，加热完毕后，钢水镁含量由5ppm增至7ppm；

对比例3

(1)通石墨电极，制备普通石墨电极的石墨粉粒含C 95.0wt％，石墨粉粒径范围为0.001mm-0.600mm，固态沥青粒径范围为0.0001mm-0.001mm，电极直径为450mm；

(2)在某炼钢厂，钢水脱氧后，钢中氧活度为5ppm，钢渣中FeOwt％+MnOwt％<2.3％，钢包底吹氩进行搅拌，并保持钢包在微正压的还原气氛下，采用普通电极加热15min，电极消耗量为0.018kg/(t钢·min)，加热完毕后，钢水镁含量由3ppm增至5ppm；

对比上述实施例和对比例可知，本申请提供的方法可显著提高钢水中的镁含量，相较于现有技术中，本申请提供的方法具有如下优点：

(1)本申请通过复合电极对钢水进行加热，既可以稳定且显著的增加钢水中镁含量，得到均匀分散的Mg，同时可以保持钢水的洁净度，不会影响钢水成分。

(2)本发明方法简单易操作，易于推广。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述方法包括:

制备镁碳芯棒，将所述镁碳芯棒用石墨粉进行包覆，制得复合电极；按质量百分数计，所述镁碳芯棒的成分包括:58-78％含氧化镁粉料，18-40％含碳粉料和2-4％粘结剂；

将待处理钢水和覆盖所述钢水的钢渣进行脱氧，使所述钢水和所述钢渣处于还原性气氛中；

用所述复合电极对所述脱氧后的所述钢水和所述钢渣进行电极加热,提高钢水镁含量。

2.根据权利要求1所述的一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述镁碳芯棒的成分包括:61-74％含氧化镁粉料，22-37％含碳粉料和2-4％粘结剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述含氧化镁粉料中，MgO质量百分含量≥80％，所述含碳粉料中，C质量百分含量≥90％。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述含氧化镁粉料和所述含碳粉料粒径为0.001-1.000mm，所述粘结剂粒径为0.0001-0.001mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述粘结剂包括沥清、酚醛树脂、焦油、水玻璃和磷酸铝中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述脱氧后的所述钢水和所述钢渣中，钢水氧活度为0-10ppm,钢渣中FeO和MnO的质量百分含量总和为0-3％。

7.根据权利要求1所述的一种利用复合电极提高钢水镁含量的方法，其特征在于，所述复合电极中，所述镁碳芯棒的根数≥1且为整数，当所述根数为1时，所述镁碳芯棒的半径为所述复合电极半径的19-28％，当所述根数＞1时，所述镁碳芯棒横截面积的总和为所述复合电极横截面积的3.8-8.0％。