專利名稱：超純凈鋼用精煉渣及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種超純凈鋼用精煉渣及其制備方法。
背景技術：
超純凈鋼對純凈度要求極嚴，必須嚴格控制不希望的雜質含量，例如SKF軸承鋼要求N、Ti、As、Sn、Pb應分別控制小于0.003％、0.0015％、0.04％、0.03％、0.0002％、[H]＜1.0ppm；X60～100系列石油管線鋼要求[S]＜0.001％，T[O]+[S]+[P]+[N]+[H]≤90ppm。超純凈鋼冶煉除冶煉原料要求純凈化外，還采用各種精煉手段進一步降低有害元素和夾雜物，精煉工藝目標主要通過精煉渣實現，因此要求精煉渣的雜質必須嚴格控制，如果精煉渣本身雜質和有害元素含量高，不但不能達到精煉目的，反而會造成對鋼水的污染。
通常鋼包精煉爐用CaO-Al2O3-SiO2系精煉渣，是由石灰與鋁基料(例如礬土、鋁渣、冶金爐渣)混合組成，或混合預熔粉碎；或混合粘結劑造球。有時根據冶金功能需要，還配入螢石、氧化鎂等。例如CN98111415.6公開的鋁鎮靜鋼冶煉純凈鋼或超純凈鋼保溫兼精煉劑，包括鋁20-25，螢石40-60、碳酸鈣8-12、氧化鋁10-18、氧化硅2-5，包括堿金屬或堿土金屬的碳酸化合物、合金化元素及其氧化物，S約為0.04，P約為0.02，鉀鈉約為0.2組成。原料采用SiO2＜2.0％，S＜0.05％，P＜0.05％的石灰石粉，SiO2＜3.0％的鋁粒或鋁渣粉，加硅酸鈉粘結劑制成球。
中國專利CN00107235.8公開的鋼水精煉調渣劑，采用原料CaO＞81％的石灰，Al2O3＞65％的鋁釩土，螢石，焦炭燃料預熔，得到組成為CaO 20～45％，Al2O320～45％，金屬Al、Si、Ca、Ba、Re中的一種或幾種5～15％，CaF24～6％，SiO2≤10％，MgO≤10％，P≤0.05％，S≤0.15％。
中國專利CN01128834.5公開的鋼水復合精煉添加劑，由鋁灰10～50％，冶金爐渣10～60％，電石5～65％，石灰石1～10％，毒重石1～10％組成。
中國專利CN1201072A公開的含鋁預熔渣，雖然電解鋁、鋁制品熔煉鋁渣為原料制得預熔料，粉碎后加入粘結劑。得到組成為(重量％)金屬Al12～15％，Al2O365～75％，SiO24～10％，MgO 2～6％，AlF3或CaF2或CaCl2或AlCl3中的任一種或一種以上3～10％精煉渣。
中國專利CN01120108.8公開的鋼桶精煉爐深脫硫渣，成份質量百分組成為BaO10～35％、CaO25～50％、SiO28～10％、MgO0.1～8％、Al2O35～20％、CaF25～15％。
中國專利CN02104241.1公開的精煉鋼降低硫、氧脫硫用溶融合成渣，組成為CaO47-49％、AI2O341-45％、SiO2≤4％、CaF23-5％、MgO≤0.8％。
中國專利CN02131258.3公開的鋼水精煉鋁鈣渣調渣劑，采用石灰石∶鋁釩土＝(1.8～2.0)∶(1～1.2)，混合和焦炭熔煉，得到化學成份為(重量％)CaO 48～54％，Al2O336～44％，SiO22.6～10％，MgO0.1～2％，Fe2O3＜1.5％。
中國專利CN200510021389.9公開的轉爐鋼水精煉用復合精煉渣，化學組份為CaC230～50％、Al2O320～36％、SiO28～18％、CaF28～18％。
上述各種CaO-Al2O3-SiO2系精煉渣，僅是對CaO、Al2O3、SiO2、MgO等作了限定，對其他雜質基本未作特別限定，因此對所選石灰、鋁基料中超純凈鋼所不希望有的有害元素雜質(例如Ti、Na、H、N、Pb、B、Pb)也未加特別限制，例如鋁渣含有K、Na化合物，通常釩土中SiO2含量在6％以上，TiO2含量在3％以上，S、P也偏高，螢石不僅侵蝕包襯，而且存在有害F-，毒重石硫、硅、氧化鐵雜質含量高，粘結劑中含有氫、鈉、結晶水等有害成份，造成所得精煉渣本身純凈度低，TiO2、CaF2、Na2CO3、H、N等有害成份偏高，而成為超純凈鋼中夾雜物和有害元素來源，例如精煉渣中TiO2＞100ppm，將導致所精煉的軸承鋼[Ti]超標。因此上述精煉渣均不適用作為超純凈鋼精煉使用。并且上述精煉渣制備，也均不能使原料中有害成份降低或除去，甚至還會導致有害成份的增加，例如成球使用粘結劑。
發明內容
本發明目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種自身雜質含量少，對鋼水無污染，并能夠提高鋼水純凈度的超純凈鋼用精煉渣。
本發明的另一目的在于提供一種上述精煉渣的制備方法。
本發明超純凈鋼用精煉渣，基本組成為石灰和鋁基料，其特征在于所說石灰CaO≥93％，SiO2≤2％，TiO2≤100ppm，所說鋁基料為Al2O3≥99.5％、TiO2≤50ppm的煅燒氧化鋁和/或工業氧化鋁和/或電熔氧化鋁，所得精煉渣化學組成為CaO45～59％wt，Al2O340～50％wt，SiO21～5％wt，其中TiO2≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。
本發明中石灰和鋁基料，按上述指標要求，根據原料成份含量計算配比。
此外，本發明中還可以加入C≥99％，N≤200ppm的石油焦，以及化學純碳酸鋇，使所得精煉渣化學組成為CaO45～55％wt，Al2O340～50％wt，SiO21～5％wt，C2～10％wt，BaCO32～10％wt，其中TiO2≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。本發明中石油焦作為保氣劑，可提高渣的發氣時間，有利于氣量穩定，化渣快，提高發泡效果，碳酸鋇作為調渣劑，可以降低高純精煉渣熔點，加快熔化速度，提高發泡效果，此外，加入碳酸鋇還有利于提高精煉渣的硫、磷比容量。同樣石油焦、碳酸鋇加入量按上述指標要求，根據原料成份含量計算。
為了方便精煉渣高位料倉操作，有效防止被除塵系統抽入，本發明精煉渣，一種較好是不加任何粘結劑壓制成塊狀，例如20-60×10-30×5-20mm的扁球狀，壓制成扁球狀有利通過皮帶機輸送至高位料倉，有效防止了輸送過程中的滑落。
本發明精煉渣制備，包括混合制備預熔渣，其特征在于制備預熔渣時，在熔化狀態下充入惰性氣體，再噴入能還原二氧化鈦和/或氧化鐵雜質的還原劑，冷卻、破碎。
本發明加入還原劑，主要作用是將原料中TiO2及氧化鐵還原成金屬鈦、鐵沉入爐底，得以進一步降低、除去，而且可以適當降低對原料中兩成份的限制要求，擴大了原料選擇。所說還原劑為技術人員所知在熱力學條件下能夠將其還原的堿金屬例如鈣粉，其加入量根據去除原料中TiO2及氧化鐵含量按還原反應計算。
在熔化狀態下充入惰性氣體，主要作用是保護加入的還原劑不被氧化，使之能充分發揮其還原功能，所說惰性氣體可以為各種公知惰性氣體，例如但不限于氮氣、氬氣。
加入石油焦保氣劑及碳酸鋇調渣劑，則可以將所得預熔體粉碎至小于150目，與之充分混合。一種更好是不加任何粘結劑在壓力大于250kg/cm2壓制成塊狀體。
此外，為防止制備預熔體時帶入灰份、S、P雜質，本發明制備預熔體，一種較好熱源采用電或天然氣，避免采用煤、焦碳等燃料帶來有害雜質增加。
本發明精煉渣，由于采取嚴格控制原料雜質，以及在制備預熔體時加入還原劑進一步降低TiO2及氧化鐵含量，在壓制成塊時不加任何粘結劑，從而使所得精煉渣中不希望的雜質和有害元素含量極低，可以滿足超純凈鋼精煉，不會增加雜質和有害元素含量。加入石油焦保氣劑和碳酸鋇調渣劑，又有效降低了高純精煉渣熔點，加快了熔化速度，化渣快，發氣時間長，發泡效果好，并能提高精煉渣的硫、磷比容量。使鋼水在精煉過程中，既能快速脫硫、去夾雜，又能埋弧造泡沫渣，能提高鋼水純凈度、降低鋼中有害雜質，是一種冶煉超純凈鋼的新型精煉渣，經試生產的軸承鋼、汽車用鋼合格率98％以上，其中軸承鋼按國際SKF標準檢測合格率超過了95％。
以下結合幾個非限定性具體實施方式
，進一步說明本發明。
具體實施例方式
實施例1取CaO≥53％，SiO2≤1.5％，TiO2≤50ppm的石灰石，工業氧化鋁，兩者按70∶30，在熔融狀態下通入氬氣，噴入能還原掉原料中TiO2及氧化鐵量的鈣粉還原劑，制成預熔體，粉碎。所得精煉渣化學組成CaO55％wt，Al2O343％wt，SiO21.9％wt，其中TiO2≤32ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤50ppm，(S+P)≤160ppm(取值余量為灼減)。
實施例2如實施例1，制得預熔體粉碎、研磨至200目粉，加入5％的C≥99％，N≤200ppm石油焦，5％的化學純碳酸鋇，用高速混料機混均，不加任何粘結劑，在壓力為280kg/cm2下壓制成50×25×15mm的扁球狀。所得精煉渣化學組成CaO49.5％wt，Al2O338.7％wt，SiO21.55％wt，BaCO35％wt，C5％wt，其中TiO2≤32ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤50ppm，(S+P)≤160ppm。
權利要求
1.超純凈鋼用精煉渣，基本組成為石灰和鋁基料，其特征在于所說石灰CaO≥93％，SiO2≤2％，TiO2≤100ppm，所說鋁基料為Al2O3≥99.5％、TiO2≤50ppm的煅燒氧化鋁和/或工業氧化鋁和/或電熔氧化鋁，所得精煉渣化學組成為CaO45～59％wt，Al2O340～50％wt，SiO21～5％wt，其中TiO2≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。
2.根據權利要求1所述超純凈鋼用精煉渣，其特征在于還加入C≥99％，N≤200ppm石油焦及化學純碳酸鋇，所得精煉渣化學組成為CaO45～55％wt，Al2O340～50％wt，SiO21～5％wt，BaCO32～10％wt，C 2～10％wt，其中TiO2≤50ppm，N≤200ppm，(B+Pb)≤100ppm，(S+P)≤200ppm。
3.根據權利要求1或2所述超純凈鋼用精煉渣，其特征在于所說精煉渣無外加粘結制成小塊狀。
4.根據權利要求3所述超純凈鋼用精煉渣，其特征在于所說小塊狀為20-60×10-30×5-20mm的扁球狀。
5.根據權利要求1所述精煉渣制備，包括混合制備預熔渣，其特征在于制備預熔渣時，在熔化狀態下充入惰性氣體，再噴入能還原二氧化鈦和/或氧化鐵雜質的還原劑，冷卻、破碎。
6.根據權利要求5所述精煉渣制備，其特征在于制得預熔體后粉碎至小于150目，加入所需C≥99％，N≤200ppm的石油焦和化學純碳酸鋇，無粘結劑在壓力大于250kg/cm2壓制成塊。
7.根據權利要求6所述精煉渣制備，其特征在于壓塊為20-60×10-30×5-20mm的扁球狀。
8.根據權利要求5、6或7所述精煉渣制備，其特征在于制備預熔體熱源采用電或天然氣。
全文摘要
本發明涉及一種超純凈鋼用精煉渣及其制備方法，其特征是所用原料石灰CaO≥93％，SiO
文檔編號C21C7/076GK1827794SQ20061003927
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月24日 優先權日2006年3月24日
發明者吳永來, 周高貴, 尹玉服, 楊政宏, 黃振球 申請人:宜興市振球爐料有限公司, 宜興市蘇派合成材料廠