專利名稱：用于控制鋼中微量元素精確加入的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種煉鋼的爐外精煉技術，特別涉及一種用于控制鋼中微量元 素精確加入的工藝方法，屬于冶金技術領域。
背景技術：
鋼中一些微量元素對于提高材料的力學性能作用顯著。如硼或稀土等，在 某些工程機械用鋼為提高其淬透性，往往向鋼中加入少量的硼，而稀土可以細 化晶粒，凈化晶界，改變鋼中非金屬夾雜物的屬性、大小、數量以及分布，從 而顯著提高鋼的強韌性以及耐腐蝕性能。
對于硼鋼的生產，由于硼元素的化學性質非常活潑，在合金化過程中極易 與鋼中的氧、氮等元素反應，從而導致硼的收得率較低且收得率不穩定。另外， 由于稀土元素本身具有極強的化學活性，較準確的控制材料中的稀土含量也是 含稀土鋼和金屬材料推廣應用中至關重要的關鍵技術，正因為稀土元素和硼的 加入量不易控制，各鋼鐵企業及其用戶無法以正常標準按鋼中或材料中硼或稀 土元素含量來制定鋼或其它材料的牌號，只規定鋼中或材料中硼或稀土元素的 加入量，國際間學術界在論述硼鋼或稀土鋼中各種性能與硼或稀土元素含量有 著密切關系。在這種情況下，亟待解決控制鋼中硼、稀土等微量元素含量精確 加入的技術難題。
發明內容
本發明針對上述現有技術中存在的問題提出的，其目的是提供一種適用于 精煉過程中對鋼中微量合金元素加入的精確、穩定控制工藝方法，采用本發明
的方法對鋼中微量合金元素加入的準確收得率在70 % 90 % 。
為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的用于控制鋼中微量元素精
4確加入的工藝方法，包括以下步驟a、初脫氧轉爐內初煉鋼水，在出鋼過 程中，向鋼包中加入脫氧劑進行初脫氧，脫氧劑的加入量為1.5 3.5kg/t; b、 深脫氧初脫氧結束后加鋁對鋼液進行深脫氧，并將鋼液中酸溶鋁控制在
0.02-0.04%; c、精煉將鋼包運到LF、 RH、 CAS-OB或VD工位進行精煉；d、 復合球體的加入鋼包運到RH工位，從RH下降管異側的下料管中加入復合 球體；e、連鑄連鑄采用全程保護。
所述的加鋁，其加入方式為喂鋁線或加鋁粒中的任意一種，鋁的加入量為 0.10 0.40kg/t。
所述的精煉，其精煉渣中FeO和MnO的總量小于10X，鋼液中(1
小于5
所述的復合球體的加入，RH爐真空度應保持在500pa以下。 所述的復合球體的加入，其加入后需進行循環處理，凈循環時間在0.1 lOmin。
所述的復合球體由球芯和外殼組成，所述復合球體的球芯包括微量元素和 膨脹劑，外殼主要由氧化鈣、氧化鎂或氧化鈣與氧化鎂的混合物構成。
所述復合球體的球芯由下述原料按重量百分比制備而成微量元素0.1 99 %;膨脹劑1 70%;粘結劑0 30%。
所述復合球體的球芯由下述原料按重量百分比制備而成微量元素30 80 膨脹劑8 55%;粘結劑5 15%。 所述復合球體的外殼還包括0 20%的粘結劑。
所述的微量元素為Fe-18%B中伺合金、Fe-30%RE中間合金中的任意一種。 所述Fe-30%RE中間合金中RE為富Ce、 La的混合稀土、富Ce、 Nd的混 合稀土或純稀土Ce、 Nd、 La、 Gd、 Sm中的任意一種。
所述的膨脹劑由碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物構成。 所述的粘結劑為粘土、普通水泥、膨潤土、水玻璃中任意一種或兩種以上。本發明的優點和有益效果如下
(1) 、本發明的工藝方法由于采用復合球體加入到鋼液中，其能充分侵入到
鋼水內部，在160(TC延時爆裂，反應時間在5 35s，致密性、熱穩定性較高。 因此能夠顯著提高微量元素在鋼中穩定和有效的回收，收得率可達70 90%， 從而有效的提高了鋼材性能。
(2) 、由于本發明對微量元素有效收得率的提高，可降低噸鋼的微量元素的 消耗量，節約成本。
(3) 、本發明工藝簡單、靈活、方便易于操作。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步詳細說明，但本發明的保護范圍
不受具體的實施例所限制，以權利要求書為準。另外，以不違背本發明技術方
案的前提下，對本發明所作的本領域普通技術人員容易實現的任何改動或改變 都將落入本發明的權利要求范圍之內。
實施例1
在轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入1.5 3.5kg/t預先購置的 脫氧劑進行初脫氧，初脫氧結束后用喂線機喂鋁線，對鋼液進行深脫氧，鋁的 加入量為0.10~0.40kg/t，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02~0.04%;將鋼包運到LF 工位進行精煉，精煉渣中FeO和MnO的總量小于10%,鋼液中01[()小于5X 10 _5;精煉結束后將鋼包運到RH工位，抽真空、凈循環，從RH下降管異側的下 料管中加入復合球體；球體加入時RH爐真空度控制在500pa以下，進行循環 處理，循環時間在0.1 10min;破真空，搬出、上機澆注，達鑄采用全程保護。
所述復合球體的配制，其外殼按含1%的普通水泥與氧化鈣混合制備。按 配方配比球芯取其粒徑為1 nm 3.5mm的Fe-18°/。B中間合金0.1 kg,碳酸轉70 kg，粘土 29.9 kg，將上述粉料放入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh 3h，上述混合后的原料在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為80 110。C，時間為2 6h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓 盤造球機的轉速為400 1600r/min,球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到 其直徑為1 20mm;按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合， 氧化鈣的活度》200ml，混料時間為1 3h;將已制好的球芯與外殼原料通過滾 動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制 好的復合球體尺寸為5 60mm，最后將其在60 12(TC烘干，烘干時間10 24h， 冷卻至室溫將其包裝10 30kg/袋，并在20天內使用。 實施例2 '
在轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入1.5 2.5kg/t預先購置的 脫氧劑進行初脫氧，初脫氧結束后用喂線機喂鋁線，對鋼液進行深脫氧，鋁的 加入量為0.10~0.30kg/t，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02~0.04%;將鋼包運到RH 工位進行精煉，抽真空、凈循環，精煉渣中FeO和MnO的總量小于10X，鋼 液中a問小于5X10—5;精煉結束后從RH下降管異側的下料管中加入復合球體； RH爐真空度在500pa以下，進行循環處理，循環時間在5min;破真空，搬出、 上機澆注，連鑄采用全程保護。
所述復合球體的配制，其外殼按含10%的粘土與氧化鈣和氧化鎂的混合物 (兩者配比沒有嚴格的要求)混合制備。按配方配比球芯取其粒徑為1 nm 3.5mm的Fe-18。/。B中間合金55kg，碳酸f5 44 kg，膨潤土 1 kg;將上述原 料放入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh 3h，上述混合后的原料再 在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為90~120°C，時間為2 5h;上述烘干 處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為400 1600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為1 20mm。按上 述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鈣、氧化鎂的活度》 200ml，混料時間為1 3h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造 粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為5 60mm，最后將其在80 20(TC烘干，烘干時間10 12h，冷卻至室溫 將其包裝10 30kg/袋，并在20天內使用。 實施例3
在轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入1.5 2kg/t預先購置的 脫氧劑進行初脫氧，初脫氧結束后加入鋁粒，對鋼液進行深脫氧，鋁的加入量 為0.10~0.25kg/t，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02-0.04%;將鋼包運到CAS-OB 工位進行精煉，精煉渣中FeO和MnO的總量小于10%，鋼液中a問小于5X 10 —5;精煉結束后將鋼包運到RH工位，抽真空、凈循環，當真空度在500pa以下 時，從RH下降管異側的下料管中加入復合球體，復合球體加入后進行循環處 理，循環時間在3min;破真空，搬出，上機澆鑄，連鑄采用全程保護。
所述復合球體的配制，其外殼按含15%的水玻璃與氧化鈣混合制備。按配 方配比球芯取其粒徑為1 nm 3.5mm的Fe-30%RE中間合金99 kg, RE為稀土 鈰鑭為主的混合稀土，碳酸鎂l kg;將上述原料放入混料器中進行充分攪拌混 合，混料時間為lh 3h，上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘 干溫度為100~150°C，時間為2 5h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓 盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為400 1600r/min，球芯大小的控制通 過篩分進行確定，得到其直徑為l 20mm;按上述配比取外殼所需的粉料在混 料器中進行充分混合，氧化鈣的活度》200ml，混料時間為l 3h;將已制好的 球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體 大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為5 60mm，最后將其在90 150°C 烘干，烘干時間10 18h，冷卻至室溫將其包裝10 30kg/袋，并在20天內使 用。
實施例4
在轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入1.5 2.5kg/t預先購置的 脫氧劑進行初脫氧，初脫氧結束后用喂線機喂鋁線，對鋼液進行深脫氧，鋁的加入量為0.10 0.30kg/t，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02-0.04%;將鋼包運到RH 工位進行精煉，抽真空、凈循環，精煉渣中FeO和MnO的總量小于10%，鋼 液中a[o]小于5X10—5;當真空度在500pa以下時，從RH下降管異側的下料管 中加入復合球體，凈循環8min;破真空，搬出，上機澆注，連鑄采用全程保護。 所述復合球體的配制，其外殼為氧化鈣與氧化鎂的混合物(兩者沒有嚴格 的要求；粘結劑為零)制備。按配方配比球芯取其粒徑為1 nm 3.5mm的 Fe-30WRE中間合金80kg， RE為稀土鈰釹為主的混合稀土，碳酸鎂15kg,膨 潤土 5kg;將上述原料放入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh 3h， 上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為80-140°C，時間 為2 7h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤 造球機的轉速為400 1600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其 直徑為1 20mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧 化鈣、氧化鎂的活度》200ml，混料時間為1 3h。將已制好的球芯與外殼原料 通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確 定，制好的復合球體尺寸為5 60mm，最后將其在70 180'C烘干，烘干時間 10 15h,冷卻至室溫將其包裝10 30kg/袋，并在20天內使用。 實施例5
在轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入1.5 3.5kg/t預先購置的 脫氧劑進行初脫氧，初脫氧結束后加入鋁粒，對鋼液進行深脫氧，鋁的加入量 為0.10~0.10kg/t，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02 0.04%;將鋼包運到VD工位 進行精煉，精煉渣中FeO和MnO的總量小于10X，鋼液中a網小于5X 1，0一5; 精煉結束后將鋼包運到RH工位，抽真空、凈循環，當真空度在500pa以下時， 從RH下降管異側的下料管中加入復合球體；RH爐真空度在500pa以下，凈循 環5min;破真空，搬出，上機澆注，連鑄采用全程保護。
所述復合球體的配制，其外殼按含20%的粘土與氧化鈣和氧化鎂混合物混合制備。按配方配比球芯取其粒徑為lnm 3.5mm的Fe-30。/。Ce中間合金45kg， 按2: l取碳酸鈣與碳酸鎂的混合物35kg，粘土15kg，水玻璃5kg;將上述原 料放入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh 3h，上述混合后的原料再 在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為90~130°C，時間為2 8h;上述烘干 處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為400 1600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為1 20mm;按上 述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鈣、氧化鎂的活度》 200ml，混料時間為1 3h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造 粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺 寸為5 60mm，最后將其在100 20(TC烘干，烘干時間10 15h,冷卻至室溫 將其包裝10 30kg/袋，并在20天內使用。
下述就采用本發明的工藝方法對鋼中微量元素的收得率進行對比
頂底復吹轉爐內加鐵水U5t，初煉成鋼水，轉爐出鋼過程中加入脫氧劑 300kg進行初脫氧，出鋼過程同時加入精煉渣1000kg,然后再用喂線機喂鋁線 260m加入量為0.10~0.40kg/t (計40kg)進行深脫氧，將鋼液中酸溶鋁控制在 0.035%。喂完鋁線后，鋼包運到LF進行精煉，分析渣樣中FeO和MnO的總 量小于5.0%，在線測定鋼液中a問為20X10—6;搬出，將鋼包運到RH精工位 煉，抽真空、凈循環，當真空度低于80Pa時，從RH下降管異側的下料口中加 入含硼的復合球體50kg;球體加完后循環lmin，破真空，搬出，上機澆注，連 鑄采用全程保護，即得。對比結果見下表。\復合球體 含量\含 Fe國腦B 中間合金含 Fe-30%RE 中間合金 (稀土鈰鑭 為主的混合 稀土)含 Fe-30%RE 中間合金 (稀土鈰釹 為主的混合 稀土)含 Fe-30% Ce中間 a全 pi五含 Fe-30% Nd中間 入4 口五含 Fe-30% La中間 a仝 pi SE含 Fe-30% Gd中間 a會 a五
加入復合 球體腦腦15%20%15%15%18%
復合球體 加入量100kg200kg150kg100kg150150200kg
不加入復 合球體0扁1 %0扁1 %0扁2%O扁3 %0,000 1 %O扁2 %O扁1 %
成品鋼元 素分析0.004%0.015%0.021%0.01580.016%0.022%0.03%
收得率89.7%90%84%76%84%79%82%
參見上表，在加入本發明復合球體前，取樣分析鋼中微量元素含量為0.0001
% 0.0003%，加入本發明復合球體后分析成品鋼中微量元素含量的收得率為 70% 卯％。
權利要求
1、一種用于控制鋼中微量元素精確加入的工藝方法其特征在于包括以下步驟a、初脫氧轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入脫氧劑進行初脫氧，脫氧劑的加入量為1.5～3.5kg/t；b、深脫氧初脫氧結束后加鋁對鋼液進行深脫氧，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02～0.04％；c、精煉將鋼包運到LF、RH、CAS-OB或VD工位進行精煉；d、復合球體的加入鋼包運到RH工位，從RH下降管異側的下料管中加入復合球體；e、連鑄連鑄采用全程保護。
2、 根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟b所述加鋁，其加入 方式為喂鋁線或加鋁粒中的任意一種，鋁的加入量為0.10~0.40kg/t。
3、 根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟c所述的精煉，其精 煉渣中FeO和MnO的總量小于10%,鋼液中a問小于5X 10—5。
4、 根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟d所述的復合球體的 加入，RH爐真空度應保持在500pa以下。
5、 根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟d所述的復合球體的 加入，其加入后需進行循環處理，循環時間在0.1 10min。
6、 稂據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟d所述的復合球體由 球芯和外殼組成，所述復合球體的球芯包括微量元素和膨脹劑，外殼主要由氧 化鈣、氧化鎂或氧化鈣與氧化鎂的混合物構成。
7、 根據權利要求6所述的工藝方法，其特征在于所述復合球體的球芯由下 述原料按重量百分比制備而成微量元素 0.1 99% 膨脹劑 1 70% 粘結劑 0 30% 。
8、 根據權利要求6所述的工藝方法，其特征在于所述復合球體的球芯由下 述原料按重量百分比制備而成微量元素 30 80% 膨脹劑 8 55% 粘結劑 5 15% 。
9、 根據權利要求6所述的工藝方法，其特征在于所述復合球體的外殼還包 括0 20%的粘結劑。
10、 根據權利要求6、 7或8所述的工藝方法，其特征在于所述的微量元素 為Fe-18%B中間合金、Fe-30%RE中間合金中的任意一種。
11、 根據權利要求10所述的工藝方法，其特征在于所述Fe-30。/。RE中間合 金的RE為富Ce、 La的混合稀土、富Ce、 Nd的混合稀土或純稀土 Ce、 Nd、 La、 Gd、 Sm中的任意一種。
12、 根據權利要求6、 7或8所述的工藝方法，其特征在于所述的膨脹劑由 碳酸韓、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物構成。
13、 根據權利要求7、 8或9所述的工藝方法，其特征在于所述的粘結劑為 粘土、普通水泥、膨潤土、水玻璃中任意一種或兩種以上。
全文摘要
本發明涉及一種煉鋼的爐外精煉技術，特別涉及一種用于控制鋼中微量元素精確加入的工藝方法，包括以下步驟a.初脫氧轉爐內初煉鋼水，在出鋼過程中，向鋼包中加入脫氧劑進行初脫氧，脫氧劑的加入量為1.5～3.5kg/t；b.深脫氧初脫氧結束后加鋁對鋼液進行深脫氧，并將鋼液中酸溶鋁控制在0.02～0.04％；c.精煉將鋼包運到LF、RH、CAS-OB或VD工位進行精煉；d.復合球體的加入鋼包運到RH工位，從RH下降管異側的下料管中加入復合球體；e.連鑄連鑄采用全程保護。本發明能顯著提高微量元素在鋼中穩定和有效的回收，收得率可達70％～90％，且節約成本、方便易于操作。
文檔編號C21C7/06GK101319260SQ20081001236
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月17日 優先權日2008年7月17日
發明者任子平, 劉萬山, 唐復平, 群 孫, 孟勁松, 軍 張, 張曉軍, 鎮 李, 李德剛, 紅 栗, 王仁貴, 王文仲, 王曉峰, 陳本文 申請人:鞍鋼股份有限公司