一種超高堿度低鋁無氟精煉渣及制備方法和使用方法

專利名稱：：一種超高堿度低鋁無氟精煉渣及制備方法和使用方法
技術領域：
：本發明涉及一種具有超高堿度的無氟預熔型鋼包精煉渣及其制備方法和使用方法，屬于煉鋼爐外精煉領域，適用于在鋼包內造渣精煉過程。
背景技術：
：隨著社會經濟的發展，用戶對鋼材的質量提出了越來越高的要求，爐外精煉作為現代煉鋼流程中的重要生產工序，在整個鋼鐵生產流程中起著舉足輕重的作用。在諸多的精煉工藝中，合成渣精煉具有脫硫、脫磷、脫氧和吸納鋼中夾雜物等功能，得到廣泛的應用和發展。目前，煉鋼爐外精煉渣主要包括以下基礎系列CaO-CaF2渣系；CaO-A1203渣系；CaO-Al203-CaF2渣系。這三個基礎渣系中，真正起到脫硫、磷精煉作用的組元主要是CaO，CaO廉價且具有很強的去硫磷能力，但由于CaO的熔點非常高，需要加入較高量的助熔劑CaF2,即CaO-CaF2渣系，由于CaF2的高溫不穩定性，造成嚴重氟污染，且單一使用CaF2，渣的穩定性差，不利于操作順行，這已是冶金界的共識。在認識到CaF2作助熔劑的危害以后，爐外精煉造渣開始使用CaO-Al203渣系，消除了氟污染，但由于八1203助熔作用較弱，該渣系中A1203占有較大組分，沖淡了CaO作為脫硫、磷組元的作用，使得該渣系的冶金性能較差。在CaO-CaF2渣系和CaO-Al203渣系的基礎上，研究采用CaO-Al203-CaF2渣系，利用A1203和CaF2共同起到調整渣冶金性能的作用，該渣系是目前廣泛應用的爐外精煉渣系，但隨著人類對健康、環保要求的提高，CaF2的使用量受到嚴格限制，不得不增加漁中八1203的使用量以使該精煉渣系有較好的熔化性能，使得該渣系中CaO的量最高只能在60o/。左右，這限制了CaO-Al2Cb-CaF2渣系脫硫、磷能力的提高，也限制了精煉渣對鋁脫氧產物即Al203的吸納能力。最近，有研究者提出用BaO、Na20、Li20、SrO等取代部分或全部CaO，可降低助熔劑的使用量，同時提高脫硫、磷能力，但BaO、Na20對環境的污染、設備的侵蝕并不亞于氟污染帶來的危害，而Li20、SrO又是非常希貴的資源，所以，目前的爐外精煉造渣只能以廉價且脫硫、磷能力強的CaO為基礎，但要克服目前采用CaO-CaF2渣系、CaO-Al203渣系和CaO-Al203-CaF2渣系存在的上述不足，在保證渣熔化性能的同時，使渣中CaO保持盡量高的含量，以提高精煉渣脫硫、吸收夾雜和脫氧產物、控制鋼液回磷的能力。在消除氟污染、促進化渣的現有技術中，中國發明專利(申請號200910029247.5)—種鋼包精煉調渣劑及制備方法和調渣方法，提出采用生石灰、鋁灰、鎂砂和硼酐按CaO30~60%，Al2O33060%，MgO2~10%，B2O3210%,配制預熔型調渣劑，該發明具有調渣效果好，無氟污染等優點，作為調渣劑，在精煉時配合生石灰等使用具有較好的精煉效果。但該發明只是一種精煉過程使用的調渣劑，不能單獨作為精煉渣使用，換言之，其作為精煉渣使用時存在的不足或本質缺陷主要是(一)、該發明中CaO的含量較低，脫硫、脫磷能力有限，甚至降低對酸性脫氧產物如Si02、八1203的吸入能力，影響鋼液的深脫氧效果；(二)、該發明中A1203的含量偏高，雖然有利于化渣，但降低了精煉渣吸收容納鋼液鋁脫氧產物AI203的能力，不利于鋼液中Al203的排出，在鋼中形成夾雜物，因此不適合生產超級純凈鋼。中國發明專利(申請號200910029248.X)—種鋼包精煉用防粘渣無氟調渣劑及制備方法和使用方法，提出采用生石灰、鋁灰、鎂砂和硼酐按CaO75~85%，A20310~20%，M'gO0~8%，B2035~15%，配制預熔型調渣劑，該發明的主要功能防止精煉設備粘渣，當然該發明對提高精煉效果也具有一定作用，如有利于脫硫、控制回磷等，但同樣，該發明也只是一種精煉過程使用的調渣劑，單獨作為精煉渣使用時的不足之處也是上面述及的兩點即CaO的含量偏低，精煉能力不足，且A1203含量偏高不利于鋼液脫氧和對夾雜物的吸收，因此，單獨作為精煉渣不適合生產超級純凈鋼。綜上所述，為提高渣的脫硫、脫磷能力，必須盡量提高渣的堿度，即渣中CaO含量高ffL酸性組元含量低，同時，為提高精煉渣吸納脫氧產物的能力，需要降低渣中Al2Cb量。工業生產中，要保證精煉效率，這種具有高堿度且低鋁型精煉渣必須配以比CaF2和Al203更有效地促進石灰熔解的助熔劑，才能達到好的精煉效果。因此，本發明提出采用超高堿度低鋁無氟型精煉渣，即提高渣中CaO的含量，同時降低精煉渣中Al203量，從而提高了渣中自由CaO的濃度，提高渣的脫硫、磷能力，克服大量采用八1203調渣導致脫硫、磷能力不足的問題，另外，渣中有大量自由CaO，增加了精煉渣對鋼中殘存脫氧產物如A1203、Si02等物質的吸納能力，有利于提高鋼液脫氧效果；同時為促進石灰熔解、采用B203作助熔劑，不使用CaF2，從而消除了氟污染并提高造渣速度和冶煉穩定性。
發明內容本發明的目的是提供一種具有超高堿度、低鋁、無氟型精煉渣，克服目前精煉渣脫硫、磷能力低、吸納夾雜物能力易飽和以及螢石作助熔劑帶來的氟污染、耐火材料侵蝕嚴重等關鍵問題，更好的發揮爐外造渣精煉的冶金功能、提高鋼液質量、冶煉效率和精煉設備壽命。本發明的目的是通過下列技術方案來實現的一種超高堿度、低鋁、無氟型精煉渣，其特征在于成份以質量百分數計，Ca085~95%，B2O32~10%，MgO210%，Al2O3l~10%，精煉渣中的雜質應少于5%，特別是有害雜質如硫、磷等越低越好。上述精煉渣中，雜質包括Si02、硫、磷及其化合物等。上述組成的精煉渣的制備方法，其特征在于由工業試劑活性石灰、硼酐、鎂砂、鋁灰，按上述給定的組成配制，原料中雜質的含量越低越好，其選料原則是配料后要滿足Si02、硫和磷等雜質少于5%。原料稱量前應充分干燥、經稱量配料、粉碎成2mm以下碎料，經混料后預熔處理。預熔采用焦炭加熱、煤氣加熱或電加熱的方法，預熔溫度1350~1400°C，熔化均勻后，從爐內放出，液態渣出爐后冷卻，破碎加工，粒度尺寸為2~10mm，保持干燥狀態下，防潮包裝待用。采用該精煉渣的精煉方法是鋼水預脫氧合金化處理后，進入精煉工位，加入還原劑對鋼包殘渣還原處理，吹氬過程中將預熔精煉渣投入鋼水鏡面區域，后續的精煉工藝與目前采用常規的精煉渣是完全相同的，該渣系可用于LF精煉、RH精煉和CAS精煉等精煉工藝。對于LF精煉，因電弧加熱需要造泡沫渣，則可將該預熔渣與發泡劑混勻后投入鋼包，然后開到電加熱工位精煉，也可在精煉過程投包使用。對于RH精煉和CAS精煉，則可在鋼包吹氬排渣后將精煉渣投入鋼水鏡面區域，然后降浸漬管或隔離罩精煉，也可在精煉過程投包使用。該精煉渣的使用量根據脫硫量確定，按每噸鋼水加入15Kg預熔渣，LF精煉30min,可將鋼水中硫含量由0.010%降至0.001%，脫硫率達到90%左右，欲繼續深脫硫，則適當增加渣量或延長精煉時間。采用該發明的精煉渣成分與精煉要求的匹配優化原則如下-(1)、CaO是主要的脫硫、脫磷組元，同時也是吸納鋼中脫氧產物(A1203、Si02及其組合物)的主要組元，這是本渣系采用高CaO含量的根本原因，因此，當脫硫任務重、鋼包內殘存煉鋼爐渣量較大、鋼包內脫氧量大生成大量A1203、Si02等脫氧產物的情況下，采用本發明的預熔渣時，渣中CaO的含量可取上限或接近上限的較高值；相反，預熔渣中CaO的含量可取下限或接近下限的較低值；(2)、B203是主要的助熔劑，當渣中CaO、MgO含量較高，A1203含量較低時，B203含量應取接近上限的較大值，以使精煉渣有較好的冶金效果；反之，當渣中CaO、MgO含量較低，A1203含量較高時，B203含量可取接近下限的較小值，以節約成本，并保證渣的脫硫能力。(3)、MgO的主要作用是減少精煉渣對鋼包渣線部位鎂碳質耐火材料的侵蝕，以延長耐火材料壽命。實踐證明精煉渣中4n/。6y。的MgO就可有效減少鋼包內襯的侵蝕。鋼包內襯侵蝕嚴重時，可增大渣中MgO(取上限10%)，但容易造成內襯粘渣和結殼。(4)、AW)3的主要作用是調整渣的粘度，對鋼包內需要大量用鋁、硅脫氧的鋼種，由于脫氧會生成大量Al203等物質，所以配制的精煉渣中應降低Al203的含量，以增加精煉渣對脫氧產物A1203、Si02的吸納能力；反之，對于鋼包內脫氧量較低的鋼種，配制的精煉渣中可適當提高Al203的含量，使精煉渣有好的冶金性能。(5)、渣中雜質應少于5%，其中Si02會顯著降低渣的脫硫、磷能力，硫、磷及其化侖物會直接污染鋼液，所以，雜質含量越低越好。與現有技術相比，本發明的主要優點歸納如下(1)、該精煉渣具有超高堿度，具有很強的脫硫能力，并能控制鋼液回磷；(2)、采用B203作助熔劑，消除了CaF2作助熔劑帶來的氟污染；(3)、B203的助熔作用很強，渣的熔化速度快，熔點低，渣的冶金性能提高；(4)、渣中調渣組分八1203的含量大幅度降低，即提高了精煉渣對鋼中八1203類夾雜物的吸納能力，也提高了自由CaO濃度，脫硫和控制鋼液回磷能力顯著提高；(5)、渣中無Si02或Si02的含量很低，提高了精煉渣對硅脫氧產物、硅酸鹽類夾雜物的吸納能力，所以鋼的脫氧效果提高，鋼中脫氧產生的夾雜物得到有效控制。(6)、該精煉渣采用預熔處理的形式，提高了精煉渣的穩定性和冶金效果，同時改善了操作現場的工作環境。綜上所述，與現有技術相比，本發明的優點是無污染，脫硫、磷能力強，且吸收鋼脫氧產生的夾雜物能力提高，鋼的脫氧效果改善，解決了目前煉鋼爐外造渣精煉存在的關鍵問題，另外，該精煉渣的鋪展性好，減少鋼液吸氣和氧化，精煉設備不粘渣，制備工藝簡單、便于儲運和使用。具體實施方式實施實例以下結合實施例對本發明作進一步的闡述。實施例僅用于說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明(一)預熔精煉渣的制備實施例采用的原料如下，以下涉及百分數時均為重量百分比活性石灰的化學組成為100%>CaO》90.0,5%》MgO>0，2.5%>SiO2〉0，其余為八1203等微量雜質；硼酑的化學組成100%〉B2O3>85.0，5%》CaO〉0，3%》MgO>0，3%》SiO2〉0，其余為微量雜質；鎂砂的化學組成100%>MgO》90.0，5%》CaO>0，3%>Al2O3〉0，l%>SiO2>0，其余為微量雜質；鋁灰的化學組成100%>Al2O3》90.0，5%》CaO〉0，3%>MgO〉0,1.5%》SiO2>0，其余為微量雜質；取上述原料在10015(TC下烘烤后稱量，按表1的三種配料方式配料。將各原料破碎成lrnm以下，機械混勻后加入到一新砌鋼包內，用煤氣加熱使其在138(TC下熔化，熔化均勻后，從爐內放出，液態渣出爐后冷卻，破碎加工，粒度尺寸為2~10mm，保持干燥狀態下，防潮包裝待用。(注煉鋼廠對新砌鋼包需要烘烤后才能使用，為節約能源，本實施例就是利用鋼包烘烤的同時預熔渣料，渣料熔清倒出后，鋼包還可繼續烘烤到使用溫度)。表2是制備好的預熔渣的成分分析結果表1預熔渣配料方案配料方案一配料方案二配料方案三配料成分(質量％)(質量％)(質量％)活性石灰859095硼酐22鎂砂42鋁灰811配料總量(Kg)200020002000表2制備好的預熔渣成分分析結果配料方案一配料方案二配料方案三主要成分(質量％)(質量％)(質量％)CaO848993B20322MgO42A1203621雜質(余量)412(二)預熔精煉渣的使用取上述預熔渣，在30噸LF鋼包精煉爐上進行工業試驗，工藝實驗條件及主要技術經濟7指標見表3，在鋼液用Al-Si預脫氧和鋼包渣加CaC2還原后，將精煉渣投到鋼水鏡面區域，然后鋼包開到通電工位加熱、精煉，精煉后鋼水和鑄坯的主要技術考核指標見表3。表3工藝試驗條件及主要技術經濟指標<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從以上結果可知，采用本發明精煉后，鋼中硫、氧含量及夾雜物等都達到高級優質鋼的標準。特別是硫、磷、氧含量都達到10ppm以下，達到高級純凈鋼的標準，夾雜物控制等級達到優質、特優質鋼的標準。從精煉過程來看，化渣情況良好，無結殼和粘渣現象，鋼包渣線部位耐火材料無明顯的侵蝕發生。權利要求1、一種超高堿度低鋁無氟預熔型鋼包精煉渣，其特征在于成份以質量百分數計，CaO85～95％，B2O32～10％，MgO2～10％，Al2O31～10％，精煉渣中的雜質應少于5％。2、權利要求l所述的精煉渣，其特征在于雜質包括Si02、硫和磷及其化合物。3、權利要求1所述的精煉渣的制備方法，其特征在于由工業試劑，活性石灰、硼酐、鎂砂、鋁灰，按組成配制，原料稱量前應充分干燥、經稱量配料，粉碎成2mm以下碎料，混勻、預熔，預熔溫度13501450'C，熔化均勻后，從爐內放出，液態渣出爐后冷卻，破碎加工，粒度尺寸為210mm，保持干燥狀態下，防潮包裝待用。4、權利要求3所述的精煉渣的制備方法，其特征在于預熔采用焦炭加熱、煤氣加熱或電加熱的方法。5、權利要求1所述的精煉渣的使用方法，其特征為用于LF精煉、RH精煉和CAS精煉，具體為鋼水預脫氧及鋼包殘渣還原處理后，在吹氬過程中將預熔精煉渣投入鋼水鏡面區域，每噸鋼水加入15kg預熔渣，后續的精煉工藝與目甜采用常規的精煉渣的精煉工藝完全相同。6、權利要求5所述的精煉渣的使用方法，其特征為對于LF精煉，將該預熔渣與發泡劑混勻后投入鋼包，然后開到電加熱工位精煉；或在精煉過程中投包使用。7、按權利要求5所述的精煉渣的使用方法，其特征為對于RH精煉和CAS精煉，在鋼包吹氬排渣后將精煉渣投入鋼水鏡面區域，然后降浸漬管或隔離罩精煉；或在精煉過程中投包使用。8、使用權利要求1所述的精煉渣進行精煉，脫硫率達到卯％，可完全控制鋼液回磷，并將鋼中硫、磷含量控制在0.0010%以下。全文摘要本發明屬于煉鋼精煉
技術領域：
，為一種超高堿度低鋁無氟預熔型鋼包精煉渣及制備方法和使用方法，化學成份為(質量％)CaO85～95％，B₂O₃2～10％，MgO2～10％，Al₂O₃1～10％，雜質少于5％，特別是有害雜質如硫、磷等越低越好。由工業試劑活性石灰、硼酐、鎂砂、鋁灰配制，在1350～1450℃預熔，冷卻后破碎成2～10mm，防潮包裝。該渣系可用于LF、RH和CAS等精煉造渣，鋼水預脫氧及鋼包殘渣還原處理后，在吹氬過程中將該精煉渣投入鋼包。本發明的精煉渣脫硫、磷能力強，無污染，吸收脫氧產生的夾雜物能力提高，鋼脫氧效果改善，鋪展性好，減少鋼液吸氣氧化，精煉設備不粘渣，制備工藝簡單，便于儲運和使用。文檔編號C21C7/076GK101643822SQ20091018459公開日2010年2月10日申請日期2009年8月31日優先權日2009年8月31日發明者李桂榮,王宏明申請人:江蘇大學