CN113088716A

CN113088716A - 一种电渣重熔用超低氧渣系及其制备方法

Info

Publication number: CN113088716A
Application number: CN202110346211.0A
Authority: CN
Inventors: 徐涛; 马红军; 吴振忠; 舒美良; 施晓芳; 冯朝生; 王宏博; 江鲜庚; 张宏宇; 周亚明
Original assignee: Anhui Fukai Special Materials Co ltd
Current assignee: Anhui Fukai Special Materials Co ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本发明公开了一种电渣重熔用超低氧渣系及其制备方法，属于电渣冶金技术领域。本发明各组分按重量百分比为：CaF₂ 62％～69％；MgF₂ 5％～10％；CaO 16％～18％；BaO 8％～12％；Y₂O₃ 1％～5％；SiO₂ 0.02‑0.1％；Al₂O₃ 0.04‑0.2％。其制备步骤为：首先对萤石采用Fe‑Y电极提纯，然而再与氟化镁、石灰、氧化钡混合后预熔，预熔过程添加金属钡脱氧，最后倒入水冷的带氩气保护不锈钢溜槽内，待凝固后，破碎打包。本发明通过合理选取超低氧渣系中各组分以及控制各组分的含量，使得超低氧渣系中的不稳定氧化物含量极低，从而在高温下分解产生的氧含量较低；同时，在电渣重熔过程中，其超低氧渣系可以对含氧夹杂物进行吸附，从而进一步将钢液中的氧降低至极地水平，即将电极中的氧除去达到极低的水平。

Description

一种电渣重熔用超低氧渣系及其制备方法

技术领域

本发明涉及电渣冶金技术领域，更具体地说，涉及一种电渣重熔用超低氧渣系及其制备方法

背景技术

在电渣重熔过程中，其电渣重熔渣系的选择对电渣钢的质量、冶炼经济技术指标等有很大的影响。由于电渣重熔渣系在重熔过程能够吸附自耗电极中的大颗粒夹杂，从而达到净化钢液的目的，因此渣系的选择对电渣重熔十分重要。

但是现在常用的渣系为了获得较高的比电阻，一般均含有较高的Al₂O₃及少量的SiO₂。而采用这些重熔渣系进行冶炼时，当不锈钢中的氧含量较高时，比如大于0.006％以上，可以去除钢中的氧含量至0.004％左右。然而当钢中的氧含量低于0.001％时，重熔后电渣锭中的氧含量会增加至0.002％以上，反而对钢液造成污染。

经检索，中国专利申请号：201910585148.9，发明创造名称：一种电渣炉控氧渣系及其制备方法，该申请案包括如下重量百分比的组分：自制预熔渣30～32％、Al₂O₃ 43～45％、CaO 20～22％和MgO 3～5％，其中自制预熔渣所含化学成分包括CaF₂≥95％、SiO₂≤1.5％、FeO≤0.2％和Al 2～3％。该渣系仍含有较高的Al₂O₃，只能控氧，而不能将电极中的氧降至极地的水平。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有电渣重熔渣系不能有效的将电极中的氧含量降低至极地的水平，提供一种电渣重熔用超低氧渣系及其制备方法；本发明通过合理选取超低氧渣系中各组分以及控制各组分的含量，使得超低氧渣系中的不稳定氧化物含量极低，从而在高温下分解产生的氧含量较低；同时，在电渣重熔过程中，其超低氧渣系可以对含氧夹杂物进行吸附，从而进一步将钢液中的氧降低至极地水平，即将电极中的氧除去达到极低的水平。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系，各组分按重量百分比为：CaF₂ 62％～69％；MgF₂ 5％～10％；CaO 16％～18％；BaO 8％～12％；Y₂O₃ 1％～5％；SiO₂ 0.02-0.1％；Al₂O₃ 0.04-0.2％。

作为本发明的更进一步改进，其原料为萤石、氟化镁、石灰以及氧化钡，且组分按重量百分比为：萤石64％～72％；氟化镁6％～11％；石灰17％～19％；氧化钡5％～10％。

作为本发明的更进一步改进，所述萤石中的CaF₂≥97％；所述氟化镁中的MgF₂≥99％；所述石灰中的CaO≥98％，且SiO₂≤0.5％；所述氧化钡中的BaO≥99％。

本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其过程为：

步骤一、在结晶器中对萤石进行预熔提纯；提纯结束后，将萤石倒出，并破碎成直径为2～10mm颗粒；

步骤二、将提纯破碎的萤石与氟化镁、石灰、氧化钡混合，并在预熔装置进一步预熔；当全部融化后加入金属钡，其金属钡按照1.0～1.5kg/吨渣的加入量进行加入，金属钡加完后升温，升温后保温1小时；

步骤三、将步骤二中保温后的渣倒入不锈钢溜槽内，且渣在不锈钢溜槽中通过氩气进行保护，待凝固后，破碎，获得所述的一种电渣重熔用超低氧渣系。

作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中，其结晶器中的加热电极为金属自耗电极，所述金属自耗电极的成分为Fe-Y，且含Y 4％～6％。

作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中，金属自耗电极的熔化速度为400～500kg/h，其熔化时间为2～3小时。

作为本发明的更进一步改进，所述步骤二中预熔时的温度为1550℃～1600℃；金属钡加完后控制升温至1650℃～1700℃。

作为本发明的更进一步改进，所述预熔装置包括变压器、石墨电极以及预熔炉，所述预熔炉由内而外依次设有石墨层、镁砖层以及钢板；所述变压器与石墨电极、石墨层电连接；所预熔炉周向设有吹氩孔，用于预熔过程中喷吹氩气进行保护。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系，通过合理选取超低氧渣系中各组分以及控制各组分的含量，使得超低氧渣系中的不稳定氧化物含量极低，从而在高温下分解产生的氧含量较低；同时，在电渣重熔过程中，其超低氧渣系可以对含氧夹杂物进行吸附，从而进一步将钢液中的氧降低至极地水平，即将电极中的氧除去达到极低的水平，使得最终所获得的产品其氧含量较低；

(2)本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系，采用市面上购买的原料按照合理比例进行配置，同时，控制对各元素中的各含量进行控制，从而保证最终获得的超低氧渣系在电渣重熔过程中获得更好的除氧效果。

(3)本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，首先对萤石进行提纯，将萤石中的SiO₂除去，从而避免SiO₂与石灰中CaO发生作用而转变为更稳定的化合物；之后将提纯后的萤石与其他原料混合进行预熔，并在融化后加入金属钡，通过金属钡进一步还原渣中的其他不稳定氧化物，从而降低渣中不稳定氧化物的含量，最后将保温后的渣进行冷却破碎获得超低氧渣系，整个制作过程简单，生产成本低，且超低氧渣系在使用过程中，其不稳定氧化物含量低，可以充分的将氧含量降低至极低水平；

(4)本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，萤石在预熔提纯过程中，其金属自耗电极的成分为Fe-Y，金属自耗电极在熔化的过程中，其Y会跟萤石中的SiO₂反应，从而形成Y₂O₃进入渣中，从而成分渣中的一部分，无需向渣中额外添加Y₂O₃；此外，通过控制金属自耗电极的熔化速度以及熔化时间，保证Y和SiO₂的还原反应顺利进行；

(5)本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，通过控制预熔时的温度，以及升温温度，便于金属钡将顺利的将渣中的不稳定氧化物还原，从而降低超低氧渣系中不稳定氧化物的含量；

(6)本发明的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其预熔装置的最内层采用的是石墨层(3)而不是传统的镁砖，有效的避免高含量的CaF₂、MgF₂侵蚀的问题，使得渣超低氧渣系中不含有MgO，从而降低渣中不稳定氧化物的含量；此外，在预熔装置中进行预熔，并通过吹氩孔(6)喷吹氩气进行保护，可以避免钡被空气氧化以及吸潮。

附图说明

图1为本发明的熔炼装置的结构示意图；

图2为本发明的不锈钢溜槽的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、变压器；2、石墨电极；3、石墨层；4、镁转层；5、钢板；6、吹氩孔；7、不锈钢溜槽。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种电渣重熔用超低氧渣系，其原料为萤石、氟化镁、石灰以及氧化钡，且组分按重量百分比为：萤石64％～72％；氟化镁5％～10％；石灰16％～19％；氧化钡5％～10％。

本实施例的萤石65％，其中CaF₂≥97％；氟化镁8％，其中MgF₂≥99％；石灰19％，其中CaO≥98％，SiO₂≤0.5％；氧化钡8％，其中BaO≥99％。

通过上述原料进行制备一种电渣重熔用超低氧渣系，其过程为：

步骤一、对萤石采用普通的电渣重熔用的结晶器进行预熔提纯，其结晶器的直径为600mm。

在提纯的过程中，结晶器中的加热电极为金属自耗电极，所述金属自耗电极的成分为Fe-Y，金属自耗电极的直径为300～400mm且含Y 4％～6％。

本实施例的步骤一中对120kg萤石进行提纯，其提纯所采用的金属自耗电极的直径为360mm，且Y含量为6％。本实施例的金属自耗电极在熔化的过程中，其Y会跟萤石中的SiO₂反应，从而形成Y₂O₃进入渣中，从而成分渣中的一部分，无需向渣中额外添加Y₂O₃，从而降低生产成本。

此外，在整个提纯过程中，控制金属自耗电极的熔化速度为400～500kg/h，其熔化时间为2～3小时。优选的，本实施例中金属自耗电极的熔化速度为400kg/h，熔化时间为3小时，通过控制金属自耗电极的熔化速度以及熔化时间，保证Y和SiO₂的还原反应顺利进行。

当提纯结束后，然后将萤石倒出，并破碎成直径为2～10mm颗粒。

步骤二、将提纯破碎的萤石与氟化镁、石灰、氧化钡按比例配好，混合，并在预熔装置进一步预熔；当全部融化后加入金属钡，其金属钡按照1.0～1.5kg/吨渣的加入量进行加入，金属钡加完后升温，升温后保温1小时。

本实施例中金属钡按照1.5Kg/吨渣的加入量进行加入。

值得说明的是，本实施例在预熔装置中进行预熔温度为1550℃～1600℃，当原料全部溶化加入金属钡，从而使得金属钡与渣中其他不稳定氧化物发生还原反应，为了尽可能的将渣中的不稳定氧化物除去，本实施例的金属钡加完后温度升至1650℃～1700℃，并在该温度下保温1小时。

更进一步的，结合图1，本实施例的预熔装置包括变压器1、石墨电极2以及预熔炉，其中，所述预熔炉由内而外依次设有石墨层3、镁砖层4以及钢板5；所述变压器1与石墨电极2、石墨层3电连接；所预熔炉周向设有吹氩孔6，用于预熔过程中喷吹氩气进行保护。

本实施例的预熔装置的最内层采用的是石墨层3而不是传统的镁砖，有效的避免高含量的CaF₂、MgF₂侵蚀的问题，使得渣超低氧渣系中不含有MgO，从而降低渣中不稳定氧化物的含量；如果渣中含有MgO，会增加渣的粘度，同时也会造成电渣重熔过程的不稳定，而本实施例采用MgF₂，该MgF₂在该超低氧渣系中起到与MgO相反的效果，同时，MgF₂和CaF₂能够相互作用，共同保证电渣重熔过程的稳定；此外，在预熔装置中进行预熔，并通过吹氩孔(6)喷吹氩气进行保护，可以避免钡被空气氧化以及吸潮。

步骤三、将步骤二中保温后的渣倒入不锈钢溜槽7内，如图2所示，渣在不锈钢溜槽7中通过吹氩孔6所喷吹的氩气进行保护，待凝固后，破碎，获得所述的一种电渣重熔用超低氧渣系。

本实施例的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，首先对萤石进行提纯，将萤石中的SiO₂除去，从而避免SiO₂与石灰中CaO发生作用而转变为更稳定的化合物；之后将提纯后的萤石与其他原料混合进行预熔，并在融化后加入金属钡，通过金属钡进一步还原渣中的其他不稳定氧化物，从而降低渣中不稳定氧化物的含量，最后将保温后的渣进行冷却破碎获得超低氧渣系，整个制作过程简单，生产成本低，且超低氧渣系在使用过程中，其不稳定氧化物含量低，可以充分的将氧含量降低至极低水平。

通过上述制备方法所获得的一种电渣重熔用超低氧渣系，其各组分按重量百分比为：

CaF₂ 62.86％；MgF₂ 7％；CaO 17.0％；BaO 9％；Y₂O₃ 4％；SiO₂ 0.04％；Al₂O₃0.10％。

采用本实施例的制备方法所获得的超低氧渣系重熔直径100mm的电渣锭，钢种为304不锈钢，金属自耗电极中的氧含量为52ppm，通过电渣重熔，使得重熔后的氧含量降低为10ppm，且A、B、C、Ds类夹杂均为0级，D类夹杂为0.5级。

实施例2

本实施例的一种电渣重熔用超低氧渣系，基本同实施例1，其不同之处在于：原料萤石71％，其中CaF₂≥97％；氟化镁6％，其中MgF₂≥99％；石灰17％，其中CaO≥98％，SiO₂≤0.5％；氧化钡6％，其中BaO≥99％。

步骤一、对120kg的萤石采用普通的电渣重熔用的结晶器进行预熔提纯，其结晶器的直径为600mm。所采用的Fe-Y金属自耗电极的直径为300mm，且Y含量为5％。

在提纯过程中，控制金属自耗电极的熔化速度为420kg/h，熔化时间为2.6小时。

步骤二、将提纯破碎的萤石与氟化镁、石灰、氧化钡按比例配好，混合，并在预熔装置进一步预熔；当全部融化后加入金属钡，其金属钡按照1.1kg/吨渣的加入量进行加入，当金属钡加完后升温，升温后保温1小时。

CaF₂ 67.78％；MgF₂ 5％；CaO 16％；BaO 8％；Y₂O₃ 3％；SiO₂ 0.08％；Al₂O₃0.14％。

采用本实施例的制备方法所获得的超低氧渣系重熔直径100mm的电渣锭，钢种为304不锈钢，金属自耗电极中的氧含量为45ppm，通过电渣重熔，使得重熔后的氧含量降低为8ppm，且A、B、C、Ds类夹杂均为0级，D类夹杂为0.5级。

实施例3

本实施例的一种电渣重熔用超低氧渣系，基本同实施例1，其不同之处在于：原料萤石66％，其中CaF₂≥97％；氟化镁10％，其中MgF₂≥99％；石灰17％，其中CaO≥98％，SiO₂≤0.5％；氧化钡7％，其中BaO≥99％。

步骤一、对120kg的萤石采用普通的电渣重熔用的结晶器进行预熔提纯，其结晶器的直径为600mm。所采用的Fe-Y金属自耗电极的直径为300mm，且Y含量为4％。

在提纯过程中，控制金属自耗电极的熔化速度为500kg/h，熔化时间为2.0小时。

步骤二、将提纯破碎的萤石与氟化镁、石灰、氧化钡按比例配好，混合，并在预熔装置进一步预熔；当全部融化后加入金属钡，其金属钡按照1.5kg/吨渣的加入量进行加入，当金属钡加完后升温，升温后保温1小时。

CaF₂ 63.7％；MgF₂ 9％；CaO 16％；BaO 9％；Y₂O₃ 2％；SiO₂ 0.1％；Al₂O₃ 0.20％。

采用本实施例的制备方法所获得的超低氧渣系重熔直径100mm的电渣锭，钢种为304不锈钢，金属自耗电极中的氧含量为40ppm，通过电渣重熔，使得重熔后的氧含量降低为8ppm，且A、B、C、Ds类夹杂均为0级，D类夹杂为0.5级。

实施例4

本实施例的一种电渣重熔用超低氧渣系，基本同实施例1，其不同之处在于：原料萤石66％，其中CaF₂≥97％；氟化镁7％，其中MgF₂≥99％；石灰17％，其中CaO≥98％，SiO₂≤0.5％；氧化钡10％，其中BaO≥99％。

在提纯过程中，控制金属自耗电极的熔化速度为450kg/h，熔化时间为2.7小时。

步骤二、将提纯破碎的萤石与氟化镁、石灰、氧化钡按比例配好，混合，并在预熔装置进一步预熔；当全部融化后加入金属钡，其金属钡按照1.4kg/吨渣的加入量进行加入，当金属钡加完后升温，升温后保温1小时。

CaF₂ 66.83％；MgF₂ 5％；CaO 16％；BaO 11％；Y₂O₃ 1％；SiO₂ 0.05％；Al₂O₃0.12％。

采用本实施例的制备方法所获得的超低氧渣系重熔直径100mm的电渣锭，钢种为304不锈钢，金属自耗电极中的氧含量为30ppm，通过电渣重熔，使得重熔后的氧含量降低为7ppm，且A、B、C、Ds类夹杂均为0级，D类夹杂为0.5级。

实施例5

本实施例的一种电渣重熔用超低氧渣系，基本同实施例1，其不同之处在于：原料萤石65％，其中CaF₂≥97％；氟化镁11％，其中MgF₂≥99％；石灰19％，其中CaO≥98％，SiO₂≤0.5％；氧化钡5％，其中BaO≥99％。

在提纯过程中，控制金属自耗电极的熔化速度为400kg/h，熔化时间为2.9小时。

CaF₂ 63.88％；MgF₂ 9％；CaO 17％；BaO 8％；Y₂O₃ 2％；SiO₂ 0.04％；Al₂O₃0.08％。

采用本实施例的制备方法所获得的超低氧渣系重熔直径100mm的电渣锭，钢种为304不锈钢，金属自耗电极中的氧含量为15ppm，通过电渣重熔，使得重熔后的氧含量降低为6ppm，且A、B、C、Ds类夹杂均为0级，D类夹杂为0.5级。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种电渣重熔用超低氧渣系，其特征在于，各组分按重量百分比为：CaF₂ 62％～69％；MgF₂ 5％～10％；CaO 16％～18％；BaO 8％～12％；Y₂O₃ 1％～5％；SiO₂ 0.02-0.1％；Al₂O₃0.04-0.2％。

2.根据权利要求1所述的一种电渣重熔用超低氧渣系，其特征在于，其原料为萤石、氟化镁、石灰以及氧化钡，且组分按重量百分比为：萤石64％～72％；氟化镁6％～11％；石灰17％～19％；氧化钡5％～10％。

3.根据权利要求2所述的一种电渣重熔用超低氧渣系，其特征在于：所述萤石中的CaF₂≥97％；所述氟化镁中的MgF₂≥99％；所述石灰中的CaO≥98％，且SiO₂≤0.5％；所述氧化钡中的BaO≥99％。

4.一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其特征在于，其过程为：

步骤三、将步骤二中保温后的渣倒入不锈钢溜槽(7)内，且渣在不锈钢溜槽(7)中通过氩气进行保护，待凝固后，破碎，获得所述的一种电渣重熔用超低氧渣系。

5.根据权利要求4所述的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，其结晶器中的加热电极为金属自耗电极，所述金属自耗电极的成分为Fe-Y，且含Y4％～6％。

6.根据权利要求5所述的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，金属自耗电极的熔化速度为400～500kg/h，其熔化时间为2～3小时。

7.根据权利要求6所述的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其特征在于：所述步骤二中预熔时的温度为1550℃～1600℃；金属钡加完后控制升温至1650℃～1700℃。

8.根据权利要求7所述的一种电渣重熔用超低氧渣系的制备方法，其特征在于：所述预熔装置包括变压器(1)、石墨电极(2)以及预熔炉，所述预熔炉由内而外依次设有石墨层(3)、镁砖层(4)以及钢板(5)；所述变压器(1)与石墨电极(2)、石墨层(3)电连接；所预熔炉周向设有吹氩孔(6)，用于预熔过程中喷吹氩气进行保护。