CN1908197A - 真空精炼剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种钢水在RH真空精炼炉精炼时使用的真空精炼剂，其特征是该真空精炼剂的各组分重量百分比为：CaO：32－45，Al2O3：25－36，Al：15－25，CaF2：0－8，SiO2：0－8，全C：0－0.18，其余为杂质，以上各组分重量之和为100％。本发明所述RH真空精炼剂不含可燃、易爆和有毒气体，符合安全环保要求，它能降低合金化前或合金化后钢水中的含氧量，提高铝的收得率和脱硫效果，它在添加过程中对钢水的含碳量没有影响，符合无取向硅钢W10、W18、W20和BDG等超低碳钢冶金生产要求。

Description

真空精炼剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及RH真空精炼炉中使用的精炼剂，具体的说是一种能降低合金化前或合金化后钢水中〔0〕夹杂，提高RH真空精炼效果，同时改善钢水质量的真空精炼剂及其制备方法。
背景技术
对于转炉炼钢而言，一般转炉终点钢水和渣的氧化性较强、脱氧后夹杂物总量较高、且影响合金收得率；在出钢过程中由于加入SiFe(有的钢厂还加入SiAlBa和SiCaBa)等合金使钢包中渣的碱度降低引起回磷回硫；若出钢过程中下渣量大，会严重影响精炼效果和钢材质量。鉴于以上对炼钢不利因素造成的不良影响，世界各国采用了不同的方法来解决此问题，如法国PERRIN应用高碱度合成渣，对钢液进行“渣洗脱硫”；日本名星化工株式会社80年代开发了AD钢水净化剂的AD系列产品，集深脱氧、渣洗、促进脱硫、钢包炉精炼渣系调配等功能于一身；我国宝钢、本钢等采用钢包改质剂来实现钢包渣改性，进行脱氧脱硫和夹杂改性以净化钢液；攀钢采用含金属Al的Al2O3-SiO2-CaO三元渣系钢包调渣剂改性，为精炼脱硫创造条件。可以说，目前世界上各钢厂采用的方法均围绕着脱氧+脱硫+减少夹杂或夹杂物改性的手段，来实现净化钢液的目的。
但是上述方法不适用于武钢二炼钢目前生产的无取向硅钢、电工钢等低碳钢。因为上述低碳钢中夹杂物含量较高，钢渣的氧化性较强，难控制钢渣性能，尤其是不利于后续RH真空精炼深脱硫和减少夹杂操作，用上述方法会导致钢的成分不稳定，钢的质量产难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能改善钢水性能，去除夹杂，进一步深度脱氧、脱硫，充分满足品种钢精炼特别是低碳电工钢的生产，及提高钢质量的真空精炼剂。
本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种钢水在RH真空精炼炉精炼时使用的真空精炼剂，其特征是该真空精炼剂的各组分重量百分比为：
CaO：32-45    Al2O3：25-36    Al：15-25    CaF2：0-8
SiO2：0-8     全C：0-0.18       其余为杂质，
以上各组分重量之和为100％。
上述真空精炼剂各组分的优选重量百分比为：
CaO：36-42    Al2O3：28-34    Al：18-23    CaF2：2-5
SiO2：2-5     全C：0-0.15       其余为杂质，
以上各组分重量之和为100％。
上述全C是指真空精炼剂全部C的含量。
本发明的另一目的之在于提供一种制备上述真空精炼剂的制备方法。
本发明的该目的采用如下技术方案实现：一种制备上述真空精炼剂的制备方法，其特征是该方法包括如下步骤：首先选用含Al2O387～90％的铝矾土和含CaCO395～99％的石灰石在窑池中进行1000-1600℃预熔后得到低碳预熔物铝酸钙；然后将金属铝以及萤石添加到上述铝酸钙中，混合均匀；最后在50-200mpa压力下加压制得真空精炼剂。
本发明中各组分的作用及其特点如下：
1、本发明中的CaO：是有利于脱硫，同时与钢水中的Al2O3结合成为低熔点的物质，使钢水中夹杂变性或被吸附而上浮，从而改善钢水性能。当CaO与Al2O3的比值处于刚好形成C12A7的时候，熔点最低。但是过多的CaO与钢水中的S形成高熔点的CaS，会使钢水变稠，甚至结壳。所以加入的CaO量的范围应控制在32-45。
2、本发明中的Al2O3：Al2O3的含量影响流动性和吸收钢水中的Al2O3的能力。Al2O3的增加使钢水的流动性得到改善，但吸收Al2O3的能力下降，要保持较高的吸收Al2O3，Al2O3的含量25-36能达到最好的效果。
3、本发明中的Al：首先是为了降低钢水中的溶解氧，减少钢中气体夹杂，达到净化钢水的目的。同时钢中需含一定的酸溶铝，对增加钢材的韧性，即机械加工性能有好处。
Al与氧的结合，本身就是一个放热反应，可以对钢水温度降低会有所提升。随着Al的含量的增大，钢中的酸溶铝过多，会使钢的强度受到一定的影响。试验证明，金属铝的含量在18-23％能达到上述最佳的效果。
4、本发明中的CaF2：改善钢水的流动性并降低精炼剂的熔点，但是过量的CaF2会使耐材侵蚀加快。试验证明，CaF2的含量在2-5，既能起到改善钢水的流动性，并降低精炼剂的熔点的效果，同时可最大限度的减少耐材侵蚀。
5、本发明中的SiO2和C为有害杂质。C会使低碳品种钢增碳，本发明经特殊工艺严格控制SiO2和C的含量。多次试验表明，全C在0.18％以下对钢水的增碳不会产生影响。
本发明所述真空精炼剂主要具有以下特点：
(1)形状为核桃状，粒度为3～40mm，强度高，便于运输和使用；
(2)低碳，并含有一定量的纯金属Al；
(3)能改善现场环境，提高合金收得率；
(4)具有良好的流动性，利于渣/金反应；
(5)高碱度，利于脱硫。
本发明所述真空精炼剂可以根据钢种的不同要求，以及终点钢水S含量及氧化性情况，按2-6kg/t钢加入。加入时间是在钢包进RH精炼站，钢水进行真空处理过程中通过料仓加入。本产品采用内膜外编包装，存放于干燥处，避免受潮，有效期为6个月。
本申请人于2006.1---3月在RH真空处理工序试验了由本申请人生产的真空精炼剂。以下是试验报告。
1.试用钢种及试用量
  试用钢种   BDG   W20   W18   W10   合计
  试用炉数(炉)   30   8   2   3   43
  试用量(Kg)   3000   1537   600   8600   5997
2.加入方式
采用RH料仓加入真空精炼剂，加入时间在RH脱碳期后，即17-18min。
3.试验数据及分析
3.1RH脱碳结束后，平均添加精炼剂100公斤/炉，[0]降低的平均值为127ppm。RH加合金前钢中[0]最高为441ppm，最低为7.9ppm，RH加合金后[0]的平均值为115ppm。
  平均加入量(公斤/炉)   加前平均[0]ppm   加后平均[0]ppm   平均降低
  230   407   115   127
3.2中低牌号无取向硅钢铝收得率87.9％较正常炉次高6.3％
  平均加入量(公斤/炉)   平均加铝量(公斤/炉)   结束[Al]％   [Al]收得率％   炉数
  213   321   0.361   87.9   10
  /   347   0.363   81.6   49
3.3中低牌号无取向硅钢，电工钢处理结束碳平均为15.5ppm，20.4ppm与正常炉次相当。
          [C]ppm   R5   R6   (R5+R6)/2   炉数
  试验   W18，W20   15.3   15.7   15.5   10
  BDG   19.1   21.8   20.4   28
  正常   W18，W20   15.5   15.5   15.5   56
  BDG   19.2   21.5   20.3   16
3.4试验炉次(W10)的脱硫率较对比炉次提高12.7％
  项目   R4[S]ppm   成品[S]ppm   脱硫剂消耗(公斤/10ppm[s])   脱硫率％
  试验   (50+32+48)/3   (29+20+22)/3   125   43.8
  对比   (32+43)/2   (27+23)/2   112   31.1
3.5加入量平均230Kg/炉时，加入前平均温度1587℃，加入后2min测温平均1588℃，温度变化不大。
3.6加入量平均230Kg/炉时，加入前平均温度1587℃，加入后2min测温平均1588℃，温度变化不大。
3.7低牌号无取向硅钢加入精炼试验的炉次插入管内外未见明显积渣，有利于插入管管型的控制，防止插入管内径变小，从而有利于RH精炼的顺利进行。
从上述技术方案和实验中可以看出，本发明所述真空精炼剂不含可燃、易爆和有毒气体，符合安全环保要求，它能降低合金化前钢水中的含氧量，提高铝的收得率和脱硫效果，它在添加过程中对钢水的含碳量没有影响，符合无取向硅钢W10、W18、W20和BDG等超低碳钢冶金生产要求。
具体实施方式
以下实施例是在武钢二炼钢厂进行的，其工艺设备为：铁水脱硫，80吨转炉，RH真空精炼炉，板坯连铸机。试验钢种为中低牌号无取向硅钢和其它牌号电工钢。
实施例1
100公斤精炼剂成份为：
CaO：45Kg    Al2O3：25Kg    Al：18Kg    CaF2：2Kg
SiO2：8Kg    其余为C和杂质。
采用RH料仓加入，加入时间在RH脱碳期后，即17-18min。加入230公斤/炉，[0]平均降低107ppm，钢中铝收得率82.8％。较正常炉次高1.5％。中低牌号无取向硅钢、电工钢处理结束碳平均为20.4ppm与正常炉次相当，脱硫率对比炉次提高12.7％。
实施例2
100公斤精炼剂成份为：
CaO：32Kg    Al2O3：34Kg    Al：25Kg    CaF2：0Kg
SiO2：5Kg    其余为C和杂质。
采用RH料仓加入，加入时间在RH脱碳期后，即17-18min。加入230公斤/炉，[0]平均降低127ppm，钢中铝收得率87.9％。较正常炉次高6.3％。中低牌号无取向硅钢、电工钢处理结束碳平均为15.5ppm与正常炉次相当，脱硫率对比炉次提高10.3％。
实施例3
100公斤精炼剂成份为：
CaO：36Kg    Al2O3：36Kg    Al：16Kg    CaF2：8Kg
SiO2：2Kg    其余为C和杂质。
采用RH料仓加入，加入时间在RH脱碳期后，即17-18min。加入230公斤/炉，[0]平均降低128ppm，钢中铝收得率84.5％。较正常炉次高2.9％。中低牌号无取向硅钢、电工钢处理结束碳平均为16.3ppm与正常炉次相当，脱硫率对比炉次提高13.1％。
实施例4
100公斤精炼剂成份为：
CaO：40Kg    Al2O3：34Kg    Al：15Kg    CaF2：5Kg
SiO2：3Kg    其余为C和杂质。
采用RH料仓加入，加入时间在RH脱碳期后，即17-18min。加入230公斤/炉，[0]平均降低103ppm，钢中铝收得率82.2％。较正常炉次高0.6％。中低牌号无取向硅钢、电工钢处理结束碳平均为18.7ppm与正常炉次相当，脱硫率对比炉次提高12.8％。
实施例5
100公斤精炼剂成份为：
CaO：42Kg    Al2O3：28Kg    Al：23Kg    CaF2：4Kg
SiO2：0Kg    其余为C和杂质。
采用RH料仓加入，加入时间在RH脱碳期后，即17-18min。加入230公斤/炉，[0]平均降低125ppm，钢中铝收得率86.3％。较正常炉次高4.8％。中低牌号无取向硅钢、电工钢处理结束碳平均为15.9ppm与正常炉次相当，脱硫率对比炉次提高13.1％。
上述实施例中，所述真空精炼剂全部C的含量控制在百分之0.18重量以下，最好控制在百分之0.15重量以下。
制备本发明所述真空精炼剂的主要原料为低碳预熔物铝酸钙和金属铝，辅助原料为萤石。所述低碳预熔物铝酸钙是选用含Al2O387～90％的铝矾土和含CaCO395～99％的石灰石在窑池中进行1000-1600℃预熔后制得的。
配制真空精炼剂时，先将能满足上述实施例所述真空精炼剂各组分要求的金属铝份量、萤石份量和铝酸钙份量，混合均匀；然后在50-200mpa压力下加压制得本发明所述真空精炼剂。
武钢二炼钢厂原来在冶炼的BDG电工钢时，因其粘度大，连铸浇钢过程中，钢包中的钢水流动性很差，经常出现钢水浇不完，而当作废钢倒掉情况。而用上述实施例冶炼该钢种试验中，当钢水经RH精炼处理时，加入本精炼剂后，钢水的流动性大大改善，连铸浇钢基本全部顺利浇完。
尽管上述实施例对本发明作出了详尽的描述，但人们还可对其作出不偏离其中心思想的修改，如选用其它主要原料和辅助原料来制备满足技术方案中真空精炼剂的各组分要求：如选用铝矾土和石灰石或方解石通过混合烧结而成的烧结铝酸钙配以金属铝和萤石制成的精炼剂；或选用铝矾土和石灰通过电熔或烧结而成的电熔或烧结铝酸钙配以金属铝和萤石制成的精炼剂；或直接选用铝矾土和石灰配以金属铝和萤石制成的精炼剂，这些修改都属于本发明保护范围。本发明优选的组分配比不但能保证品种钢对C的要求，更能改善钢水性能和钢铁冶金炼钢过程中的工艺优化，与背景技术相比具有突出的实质性特点和显著进步。

Claims (3)

1、一种钢水在RH真空精炼炉精炼时使用的真空精炼剂，其特征是该真空精炼剂的各组分重量百分比为：
CaO：32-45    Al2O3：25-36    Al：15-25    CaF2：0-8
SiO2：0-8      全C：0-0.18      其余为杂质，
以上各组分重量之和为100％。
2、按照权利要求1所述真空精炼剂，其特征是该真空精炼剂各组分的重量百分比为：
CaO：36-42    Al2O3：28-34    Al：18-23    CaF2：2-5
SiO2：2-5      全C：0-0.15      其余为杂质，
以上各组分重量之和为100％。
3、一种制备权利要求1或2所述真空精炼剂的制备方法，其特征是该方法包括如下步骤：首先选用含Al2O387～90％的铝矾土和含CaCO395～99％的石灰石在窑池中进行1000-1600℃预熔后得到低碳预熔物铝酸钙；然后将金属铝以及萤石添加到上述铝酸钙中，混合均匀；最后在50-200mpa压力下加压制得真空精炼剂。
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