CN1827794B

CN1827794B - 超纯净钢用精炼渣及制备方法

Info

Publication number: CN1827794B
Application number: CN2006100392751A
Authority: CN
Inventors: 吴永来; 周高贵; 尹玉服; 杨政宏; 黄振球
Original assignee: Yixing Supai Synthetic Materials Factory; YIXING ZHENQIU FURNACE MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Jianai High Temperature Materials Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: CN1827794A

Abstract

本发明涉及一种超纯净钢用精炼渣及其制备方法，其特征是所用原料石灰CaO≥93％，SiO₂≤2％，TiO₂≤100ppm，铝基料为Al₂O₃≥99.5％、TiO₂≤50ppm的煅烧氧化铝和/或工业氧化铝和/或电熔氧化铝，所得精炼渣化学组成为：CaO45-59％wt，Al₂O₃40-50％wt，SiO₂1-5％wt，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。从而使所得精炼渣中不希望的杂质和有害元素含量极低，可以满足超纯净钢精炼。并且还加入石油焦保气剂和碳酸钡调渣剂，有效降低了高纯精炼渣熔点，加快了熔化速度，化渣快，发气时间长，发泡效果好，并能提高精炼渣的硫、磷比容量，是一种冶炼超纯净钢的新型精炼渣，经试生产的轴承钢、汽车用钢合格率98％以上，其中轴承钢按国际SKF标准检测合格率超过了90％。

Description

超纯净钢用精炼渣及制备方法

技术领域

本发明涉及一种超纯净钢用精炼渣及其制备方法。

背景技术

超纯净钢对纯净度要求极严，必须严格控制不希望的杂质含量，例如SKF轴承钢要求N、Ti、As、Sn、Pb应分别控制小于0.003％、0.0015％、0.04％、0.03％、0.0002％、[H]＜1.0ppm；X60～100系列石油管线钢要求：[S]＜0.001％，T[O]+[S]+[P]+[N]+[H]≤90ppm。超纯净钢冶炼除冶炼原料要求纯净化外，还采用各种精炼手段进一步降低有害元素和夹杂物，精炼工艺目标主要通过精炼渣实现，因此要求精炼渣的杂质必须严格控制，如果精炼渣本身杂质和有害元素含量高，不但不能达到精炼目的，反而会造成对钢水的污染。

通常钢包精炼炉用CaO-Al₂O₃-SiO₂系精炼渣，是由石灰与铝基料(例如矾土、铝渣、冶金炉渣)混合组成，或混合预熔粉碎；或混合粘结剂造球。有时根据冶金功能需要，还配入萤石、氧化镁等。例如：

中国专利CN98111415.6公开的铝镇静钢冶炼纯净钢或超纯净钢保温兼精炼剂，包括铝20-25，萤石40-60、碳酸钙8-12、氧化铝10-18、氧化硅2-5，包括碱金属或碱土金属的碳酸化合物、合金化元素及其氧化物，S约为0.04，P约为0.02，钾钠约为0.2组成。原料采用SiO₂＜2.0％，S＜0.05％，P＜0.05％的石灰石粉，SiO₂＜3.0％的铝粒或铝渣粉，加硅酸钠粘结剂制成球。

中国专利CN00107235.8公开的钢水精炼调渣剂，采用原料CaO＞81％的石灰，Al₂O₃＞65％的铝钒土，萤石，焦炭燃料预熔，得到组成为CaO 20～45％，Al₂O₃ 20～45％，金属Al、Si、Ca、Ba、Re中的一种或几种5～15％，CaF₂ 4～6％，SiO₂≤10％，MgO≤10％，P≤0.05％，S≤0.15％。

中国专利CN01128834.5公开的钢水复合精炼添加剂，由铝灰10～50％，冶金炉渣10～60％，电石5～65％，石灰石1～10％，毒重石1～10％组成。

中国专利CN1201072A公开的含铝预熔渣，虽然电解铝、铝制品熔炼铝渣为原料制得预熔料，粉碎后加入粘结剂。得到组成为(重量％)：金属Al 12～15％，Al₂O₃ 65～75％，SiO₂ 4～10％，MgO 2～6％，AlF₃或CaF₂或CaCl₂或AlCl₃中的任一种或一种以上3～10％精炼渣。

中国专利CN01120108.8公开的钢桶精炼炉深脱硫渣，成份质量百分组成为：BaO 10～35％、CaO 25～50％、SiO₂ 8～10％、MgO 0.1～8％、Al₂O₃5～20％、CaF₂ 5～15％。

中国专利CN02104241.1公开的精炼钢降低硫、氧脱硫用溶融合成渣，组成为CaO47-49％、AI₂O₃ 41-45％、SiO₂≤4％、CaF₂ 3-5％、MgO≤0.8％。

中国专利CN02131258.3公开的钢水精炼铝钙渣调渣剂，采用石灰石∶铝钒土＝(1.8～2.0)∶(1～1.2)，混合和焦炭熔炼，得到化学成份为(重量％)：CaO 48～54％，Al₂O₃ 36～44％，SiO₂ 2.6～10％，MgO 0.1～2％，Fe₂O₃＜1.5％。

中国专利CN200510021389.9公开的转炉钢水精炼用复合精炼渣，化学组份为：CaC₂ 30～50％、Al₂O₃ 20～36％、SiO₂ 8～18％、CaF₂ 8～18％。

上述各种CaO-Al₂O₃-SiO₂系精炼渣，仅是对CaO、Al₂O₃、SiO₂、MgO等作了限定，对其他杂质基本未作特别限定，因此对所选石灰、铝基料中超纯净钢所不希望有的有害元素杂质(例如Ti、Na、H、N、Pb、B、Pb)也未加特别限制，例如铝渣含有K、Na化合物，通常钒土中SiO₂含量在6％以上，TiO₂含量在3％以上，S、P也偏高，萤石不仅侵蚀包衬，而且存在有害F-，毒重石硫、硅、氧化铁杂质含量高，粘结剂中含有氢、钠、结晶水等有害成份，造成所得精炼渣本身纯净度低，TiO₂、CaF₂、Na₂CO₃、H、N等有害成份偏高，而成为超纯净钢中夹杂物和有害元素来源，例如精炼渣中TiO₂＞100ppm，将导致所精炼的轴承钢[Ti]超标。因此上述精炼渣均不适用作为超纯净钢精炼使用。并且上述精炼渣制备，也均不能使原料中有害成份降低或除去，甚至还会导致有害成份的增加，例如成球使用粘结剂。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种自身杂质含量少，对钢水无污染，并能够提高钢水纯净度的超纯净钢用精炼渣。

本发明的另一目的在于提供一种上述精炼渣的制备方法。

本发明超纯净钢用精炼渣，基本组成为石灰和铝基料，其特征在于所说石灰CaO≥93％，SiO₂≤2％，TiO₂≤100ppm，所说铝基料为Al₂O₃≥99.5％、TiO₂≤50ppm的煅烧氧化铝和/或工业氧化铝和/或电熔氧化铝，所得精炼渣化学组成为：CaO45～59wt％，Al₂O₃ 40～50wt％，SiO₂ 1～5wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。

本发明中石灰和铝基料，按上述指标要求，根据原料成份含量计算配比。

此外，本发明中还可以加入C≥99％，N≤200ppm的石油焦，以及化学纯碳酸钡，使所得精炼渣化学组成为CaO45～55wt％，Al₂O₃ 40～50wt％，SiO₂1～5wt％，C 2～10wt％，BaCO₃ 2～10wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。本发明中石油焦作为保气剂，可提高渣的发气时间，有利于气量稳定，化渣快，提高发泡效果，碳酸钡作为调渣剂，可以降低高纯精炼渣熔点，加快熔化速度，提高发泡效果，此外，加入碳酸钡还有利于提高精炼渣的硫、磷比容量。同样石油焦、碳酸钡加入量按上述指标要求，根据原料成份含量计算。

为了方便精炼渣高位料仓操作，有效防止被除尘系统抽入，本发明精炼渣，一种较好是不加任何粘结剂压制成块状，例如20-60×10-30×5-20mm的扁球状，压制成扁球状有利通过皮带机输送至高位料仓，有效防止了输送过程中的滑落。

本发明精炼渣制备，包括混合原料制备预熔渣，其特征在于将CaO≥93％，SiO₂≤2％，TiO₂≤100ppm石灰，与Al₂O₃≥99.5％、TiO₂≤50ppm的煅烧氧化铝和/或工业氧化铝和/或电熔氧化铝混合制备预熔渣时，在熔融状态下充入惰性气体，再喷入能还原二氧化钛和/或氧化铁杂质的还原剂，得到化学组成为：CaO45～59wt％，Al₂O₃ 40～50wt％，SiO₂ 1～5wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm预熔体，冷却、破碎。

本发明加入还原剂，主要作用是将原料中TiO₂及氧化铁还原成金属钛、铁沉入炉底，得以进一步降低、除去，而且可以适当降低对原料中两成份的限制要求，扩大了原料选择。所说还原剂为技术人员所知在热力学条件下能够将其还原的碱金属例如钙粉，其加入量根据去除原料中TiO₂及氧化铁含量按还原反应计算。

在熔化状态下充入惰性气体，主要作用是保护加入的还原剂不被氧化，使之能充分发挥其还原功能，所说惰性气体可以为各种公知惰性气体，例如但不限于氮气、氩气。

加入石油焦保气剂及碳酸钡调渣剂，则可以将所得预熔体粉碎至小于150目，与之充分混合。一种更好是不加任何粘结剂在压力大于250kg/cm²压制成块状体。

此外，为防止制备预熔体时带入灰份、S、P杂质，本发明制备预熔体，一种较好热源采用电或天然气，避免采用煤、焦碳等燃料带来有害杂质增加。

本发明精炼渣，由于采取严格控制原料杂质，以及在制备预熔体时加入还原剂进一步降低TiO₂及氧化铁含量，在压制成块时不加任何粘结剂，从而使所得精炼渣中不希望的杂质和有害元素含量极低，可以满足超纯净钢精炼，不会增加杂质和有害元素含量。加入石油焦保气剂和碳酸钡调渣剂，又有效降低了高纯精炼渣熔点，加快了熔化速度，化渣快，发气时间长，发泡效果好，并能提高精炼渣的硫、磷比容量。使钢水在精炼过程中，既能快速脱硫、去夹杂，又能埋弧造泡沫渣，能提高钢水纯净度、降低钢中有害杂质，是一种冶炼超纯净钢的新型精炼渣，经试生产的轴承钢、汽车用钢合格率98％以上，其中轴承钢按国际SKF标准检测合格率超过了95％。

以下结合几个非限定性具体实施方式，进一步说明本发明。

具体实施方式

实施例1：取CaO≥53％，SiO₂≤1.5％，TiO₂≤50ppm的石灰石，工业氧化铝，两者按70∶30，在熔融状态下通入氩气，喷入能还原掉原料中TiO₂及氧化铁量的钙粉还原剂，制成预熔体，粉碎。所得精炼渣化学组成CaO55wt％，Al₂O₃ 43wt％，SiO₂ 1.9wt％，其中TiO₂≤32ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤50ppm，(S+P)≤160ppm(取值余量为灼减)。

实施例2：如实施例1，制得预熔体粉碎、研磨至200目粉，加入5％的C≥99％，N≤200ppm石油焦，5％的化学纯碳酸钡，用高速混料机混均，不加任何粘结剂，在压力为280kg/cm²下压制成50×25×15mm的扁球状。所得精炼渣化学组成CaO49.5wt％，Al₂O₃ 38.7wt％，SiO₂ 1.55wt％，BaCO₃5wt％，C 5wt％，其中TiO2≤32ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤50ppm，(S+P)≤160ppm。

Claims

1.超纯净钢用精炼渣，基本组成为石灰和铝基料，其特征在于所说石灰CaO≥93％，SiO₂≤2％，TiO₂≤100ppm，所说铝基料为Al₂O₃≥99.5％、TiO₂≤50ppm的煅烧氧化铝和/或工业氧化铝和/或电熔氧化铝，所得精炼渣化学组成为：CaO45～59wt％，Al₂O₃40～50wt％，SiO₂1～5wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。

2.根据权利要求1所述超纯净钢用精炼渣，其特征在于还加入C≥99％，N≤200ppm石油焦及化学纯碳酸钡，所得精炼渣化学组成为：CaO45～55wt％，Al₂O₃40～50wt％，SiO₂1～5wt％，BaCO₃2～10wt％，C 2～10wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。

3.根据权利要求1或2所述超纯净钢用精炼渣，其特征在于所说精炼渣无外加粘结剂制成小块状。

4.根据权利要求3所述超纯净钢用精炼渣，其特征在于所说小块状为20-60×10-30×5-20mm的扁球状。

5.超纯净钢用精炼渣制备方法，包括混合原料制备预熔渣，其特征在于将CaO≥93％，SiO₂≤2％，TiO₂≤100ppm石灰，与Al₂O₃≥99.5％、TiO₂≤50ppm的煅烧氧化铝和/或工业氧化铝和/或电熔氧化铝混合制备预熔渣时，在熔融状态下充入惰性气体，再喷入能还原二氧化钛和/或氧化铁杂质的还原剂，得到化学组成为：CaO45～59wt％，Al₂O₃40～50wt％，SiO₂1～5wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm预熔体，冷却、破碎。

6.根据权利要求5所述精炼渣制备方法，其特征在于制得预熔体后粉碎至小于150目，加入所需C≥99％，N≤200ppm的石油焦和化学纯碳酸钡，无粘结剂在压力大于250kg/cm²压制成块，得到化学组成为：CaO45～55wt％，Al₂O₃40～50wt％，SiO₂1～5wt％，BaCO₃2～10wt％，C 2～10wt％，其中TiO₂≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。

7.根据权利要求6所述精炼渣制备方法，其特征在于压块为20-60×10-30×5-20mm的扁球状。

8.根据权利要求5、6或7所述精炼渣制备方法，其特征在于制备预熔体热源采用电或天然气。