CN1804052A - 铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂及其制备方法，该精炼渣剂的化学成分(重量％)满足：CaO 28－42％、Al₂O₃ 26－40％、SrO 4－10％、MgO 4－10％、CaF₂3－9％、0＜SiO₂＜6％。为保证该精炼渣剂具有良好的熔化特性，该精炼剂中CaO与Al₂O₃的质量比值控制在0.7－1.3之间。该精炼渣剂由铝矾土、轻烧白云石、萤石、石灰石等原材料，经破碎、混合、矿热炉中熔炼等工序炼制而成。本发明所涉及的钢水炉外精炼渣剂，表现出比铝钙渣系更强的脱硫能力。在炉外精炼过程中采用该精炼渣系对钢水处理，可有效降低钢中硫含量、全氧含量，吸收钢中上浮夹杂物，并可使钢中不变形脆性夹杂物变性为可塑性夹杂。

Description

铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂 及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢水炉外精炼用精炼渣剂，特别是一种铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂，属于炼钢技术领域。

背景技术

钢水炉外精炼技术是提高钢水质量、降低钢中夹杂物及气体含量最为有效的方法。脱硫和控制钢中氧含量是炉外精炼的重要组成部分，在炉外精炼过程中使用精炼剂则是重要的措施之一。常用的炉外精炼用精炼剂有CaO-SiO₂-Al₂O₃精炼剂、CaO-CaF₂(金属)系精炼剂、CaO-CaC系精炼剂和CaO-Al₂O₃系精炼剂。如中国专利200310111426.6“一种炼钢用精炼剂”，公开了一种由SiO₂8～15％，Al₂O₃25～33％，MgO 7～12％，余量为CaO所组成的炉外精炼用精炼剂。CaO-Al₂O₃系精炼剂由于碱度高、熔点低、脱硫及脱氧能力强而受到广泛关注。如何进一步提高CaO-Al₂O₃精炼剂的精炼能力，使之与各种炉外精炼设备及精炼手段相匹配，达到各种不同的冶金要求，便成为CaO-Al₂O₃系精炼剂继续发展的技术关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种比CaO-Al₂O₃渣系具有更高的脱硫、脱氧、吸收夹杂能力；同时，具有均匀的熔化特性、较低熔点的CaO-Al₂O₃-SrO渣系，以提高脱硫率、提高钢水的质量、缩短精炼时间和提高生产效率的铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂。

本发明的另一个目的是提供制备所述精炼渣剂的方法。

本发明的目的通过以下方式来实现：一种铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂，由铝矾土、轻烧白云石、石灰石、莹石及工业用碳酸锶配制；该精炼渣剂的化学成分(重量％)满足：CaO 28-42％、Al₂O₃ 26-40％、SrO 4-10％、MgO 4-10％、CaF₂ 3-9％、0＜SiO₂＜6％。

为保证该精炼渣剂具有良好的熔化特性，该精炼剂中CaO与Al₂O₃的质量比值控制在0.7-1.3之间。其中原料的化学组成分别满足：

铝钒土：Al₂O₃80-90％，0＜Fe₂O₃＜1.5％，0＜TiO₂＜4.0％，0＜SiO₂＜6.5％，0＜S＜0.05％；

轻烧白云石：MgO22-26％，CaO35-40％，0＜SiO₂4.0％，0＜S＜0.05％；

石灰石：CaO53-55％，0＜SiO₂＜6.0％，0＜S＜0.1％；

莹石：CaF₂85-90％，0＜SiO₂＜5.0％，0＜S＜0.05％，

碳酸锶：SrCO₃＞96％。

铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂的制备方法，包含如下步骤：

1)测量原材料铝矾土、轻烧百云石、石灰石、莹石及工业用碳酸锶的化学成分；

2)根据精炼渣剂化学成分重量％满足的条件，即CaO 28-42％、Al₂O₃ 26-40％、SrO 4-10％、MgO 4-10％、CaF₂ 3-9％、0＜SiO₂＜6％，计算所需原材料的重量；

3)将上述按比例称取的原材料在矿热炉中熔化均匀，出炉后自然冷却；

4)破碎加工装袋待用。

相比现有技术，本发明具有以下特点：

1)在钢水炉外精炼过程中，使用该渣剂可以提高脱硫率，提高钢水质量，缩短精炼时间，提高生产效率；

2)本发明精炼渣剂主要由CaO、Al₂O₃、SrO(MgO)、CaF₂组成，SiO₂不是渣中配加的组分，少量的不超过6％的SiO₂仅仅是原材料带入的；因而，该精炼渣剂具有较高的碱度；

3)本发明精炼渣剂中的CaO/Al₂O₃控制在1.0左右，在预处理过程中，精炼渣剂中会形成以12CaO·7Al₂O₃为主的矿物组成，使精炼渣剂的熔化温度能控制在1350℃以下；同时，在炼钢温度条件下，该精炼剂与钢中的硫化物夹杂结合可形成液态的(CaO·Al₂O₃·MnO)S夹杂，从而使夹杂物呈球形分布，有利于夹杂物的排除及改善钢材的性能；

4)本发明精炼渣剂中含有3-9％的CaF₂，在炉外精炼的温度下(1500℃)，CaF₂与其它碱土金属(CaO、MgO、SrO)的共同作用，使该精炼渣剂的粘度可以控制在1.0Pa.S以下；

5)本发明精炼渣剂中含有不大于10％的SrO，Sr²⁺的离子半径大于Ca²⁺，光学碱度值为1.1，SrO提供自由O⁺²的能力比CaO强，因而SrO的碱性比CaO强；在炼钢温度条件下，渣中含有一定量的SrO有利于脱硫，提高精炼渣的脱硫能力。

6)本发明制备方法工艺简单，方便可行。

具体实施方式

实施例1：

首先，检测原材料铝矾土、轻烧白云石、石灰石、莹石及碳酸锶的成份，选择满足以下条件的原材料，即铝钒土：Al₂O₃80-90％，0＜Fe₂O₃＜1.5％，0＜TiO₂＜4.0％，0＜SiO₂＜6.5％，0＜S＜0.05％；轻烧白云石：MgO22-26％，CaO35-40％，0＜SiO₂4.0％，0＜S＜0.05％；石灰石：CaO53-55％，0＜SiO₂＜6.0％，0＜S＜0.1％；莹石：CaF₂85-90％，0＜SiO₂＜5.0％，0＜S＜0.05％；碳酸锶：SrCO₃＞96％；否则，不宜使用。

然后，根据精炼渣剂化学成分如表1的条件，不难计算所需原材料的重量；再将上述按比例称取的原材料在矿热炉中熔化均匀，出炉后自然冷却；破碎加工装袋待用。

精炼渣剂的化学成分、物理性能见表1，对应钢成分见表2。

                  表1精炼渣的原始化学成分(％)及物理性能(1550℃)

Al2O3	MgO	CaO/Al2O3	CaO	CaF2	SrO	粘度，Pa.S	熔化温度，℃	表面张力，Pa.m	光学碱度
										33.91	4	1.22	41.3	3	8.7	0.185	1322	0.499	0.743

                         表2对应钢的原始化学成分

元素	C	Si	Mn	P	S
						含量(％)	0.65	0.30	0.55	0.023	0.051

实验条件为：渣钢比为：0.01，实验温度1550℃，用刚玉质坩埚盛装钢样及精炼剂。实验在二硅化钼高温炉中进行，通氮气保护。

脱硫实验后测定，钢中硫含量由0.051％降为0.009％，脱硫率为82.3％，硫分配比为113。

实施例2：

其方法与实施例1相同，精炼渣剂的原材料也为铝矾土、轻烧白云石、石灰石、莹石及碳酸锶，精炼渣剂的化学成分、物理性能见表3，对应钢成分见表4。

                  表3精炼渣的原始化学成分(％)及物理性能(1550℃)

Al2O3	MgO	CaO/Al2O3	CaO	CaF2	SrO	粘度，Pa.S	熔化温度，℃	表面张力，Pa.m	光学碱度
										28	10	1.25	35	9	8.7	0.193	1333	0.485	0.725

                        表4对应钢的原始化学成分

元素	C	Si	Mn	P	S
						含量(％)	0.65	0.30	0.55	0.023	0.051

实验条件为：渣钢比为：0.01，实验温度1550℃，用刚玉质坩埚盛装钢样及精炼剂。实验在二硅化钼高温炉中进行，通氮气保护。

脱硫实验后测定，钢中硫含量由0.051％降为0.010％，脱硫率为81.37％，硫分配比为97.7。

实施例3：

其方法与实施例1相同，精炼渣剂的原材料也为铝矾土、轻烧白云石、石灰石、莹石及碳酸锶，经配渣，预熔等工序处理后，精炼渣剂的化学成分、物理性能见表5。试验用对应钢种及成分见表6。

                表5精炼渣的原始化学成分(wt％)及物理性能(1550℃)

Al2O3	MgO	CaO/Al2O3	CaO	CaF2	SrO	粘度，Pa.S	熔化温度，℃	表面张力，Pa.m	光学碱度
										33.91	4	1.22	41.3	3	8.7	0.185	1322	0.499	0.743

                        表6对应试验用钢的原始化学成分

钢种	16Mn
						元素	C	Si	Mn	P	S
含量(wt％)	0.17	0.4	1.55	0.025	0.026

试验条件为：试验在80吨LF钢包炉中进行，按钢重量7％的比例将精炼渣加入LF钢包炉中，精炼温度为1620℃，精炼时间15分钟，经精炼处理后，钢中硫含量由0.026％降为0.008％，脱硫率达到69.2％，全氧含量由237ppm降为57ppm，与未经精炼剂处理的钢作对比，在炼钢温度条件下，钢中夹杂物由固态(CaO·Al₂O₃)CaS变性为液态的(CaO·Al₂O₃)CaS，在铸坯中呈球形状态分布。

本发明在CaO-Al₂O₃渣系的基础上，严格控制CaO、Al₂O₃的比值，使之在0.7-1.3之间；加入碱性比CaO更强的SrO，使渣系在炼钢温度条件下能释放更多的自由碱土金属离子，提高渣系的脱硫及精炼能力，同时渣系与渣中脆性高熔点的B类夹杂结合形成较低熔点的球形(CaO(SrO)·Al₂O₃)夹杂，使铸坯轧制加工过程中夹杂物不发生脆性变形，保证钢材的内部质量的稳定和均匀性。

1)实验研究发现，在本发明所涉及的渣系中，当CaO/Al₂O₃为1左右时，渣系在高温下容易形成低熔点物质12CaO·7Al₂O₃，渣系的熔化温度和粘度较低，有利于精炼过程快速成渣及加快脱硫速度。因而将本发明渣系的CaO/Al₂O₃(wt％)控制在0.7-1.3的范围内。

2)在SrO含量低于10％的条件下，提高SrO的含量能降低渣系粘度、提高硫分配比及吸收氧化铝夹杂的速度，其能力强于CaO和MgO；SrO含量大于10％后，会导致渣中形成高熔点物质及熔渣不均匀，因而本发明的渣系中要求SrO含量不大于10％。

3)该精炼剂可由如下原材料所配制，铝矾土、轻烧百云石、石灰石、莹石及碳酸锶。原料的化学组成分别为，铝钒土：Al₂O₃80-90％，0＜Fe₂O₃＜1.5％，0＜TiO₂＜4.0％，0＜SiO₂＜6.5％，0＜S＜0.05％；轻烧白云石：MgO22-26％，CaO35-40％，0＜SiO₂4.0％，0＜S＜0.05％；石灰石：CaO53-55％，0＜SiO₂＜6.0％，0＜S＜0.1％；莹石：CaF₂85-90％，0＜SiO₂5.0％，0＜S＜0.05％；碳酸锶：SrCO₃＞96％。

4)为实现在炉外精炼过程中精炼剂能迅速熔化成渣，缩短精炼时间，减少精炼过程钢液的温降，本发明的精炼剂采用如下工艺工序炼制：原材料破碎后按配方称量混均，在矿热炉中熔化均匀，出炉后自然冷却，再破碎后待用。

Claims (6)

1、一种铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂，其特征在于，该精炼剂由铝矾土、轻烧百云石、石灰石、莹石及工业用碳酸锶配制，该精炼渣剂的重量％化学成分为：CaO 28-42％、Al₂O₃ 28-42％、SrO 4-10％、MgO 4-10％、CaF₂ 3-9％、0＜SiO₂＜6％。

2、根据权利要求1所述的钢水炉外精炼用精炼渣剂，其特征在于，该精炼剂中CaO与Al₂O₃的比值控制在0.7-1.3之间，以保证该精炼渣剂具有良好的熔化特性。

3、根据权利要求1所述的钢水炉外精炼用精炼渣剂，其特征在于，该精炼剂中SiO₂的含量小于4％，以保证精炼剂具有很高的碱度。

4、根据权利要求1所述的一种钢水炉外精炼用精炼渣剂，其特征在于，该精炼渣剂中含有7-10％的SrO，以进一步提高精炼渣的碱度及脱硫能力。

5、根据权利要求1所述的一种钢水炉外精炼用精炼渣剂，其特征在于，其中原料的化学组成分别满足：

铝钒土：Al₂O₃ 80-90％，0＜Fe₂O₃＜1.5％，0＜TiO₂＜4.0％，0＜SiO₂＜6.5％，0＜S＜0.05％；

轻烧白云石：MgO 22-26％，CaO 35-40％，0＜SiO₂4.0％，0＜S＜0.05％；

石灰石：CaO53-55％，0＜SiO₂＜6.0％，0＜S＜0.1％；

莹石：CaF₂85-90％，0＜SiO₂＜5.0％，0＜S＜0.05％，

碳酸锶：SrCO₃＞96％。

6、铝钙锶复合预熔型钢水炉外精炼用精炼渣剂的制备方法，其特征在于包含如下步骤：1)测量原材料铝矾土、轻烧百云石、石灰石、莹石及工业用碳酸锶的化学成分；

2)根据精炼渣剂化学成分重量％满足的条件，即CaO 28-42％、Al2O₃ 28-42％、SrO 4-10％、MgO 4-10％、CaF₂ 3-9％、0＜SiO₂＜6％，计算所需原材料的重量；

3)将上述按比例称取的原材料在矿热炉中熔化均匀，出炉后自然冷却；

4)破碎加工装袋待用。