CN100535132C - 钢铁冶金复合精炼剂 - Google Patents

Abstract

本发明是一种钢铁冶金复合精炼剂，精炼剂的原料重量百分比：CaO 20～60%，BaO 16～30%，CaF₂6～20%，MgO 6～18%，NaAIF₆0～6%，NaSiF₆0～16%，稀土0～6%。精炼剂通过破碎、混合、过筛、干燥制得。为提高精炼剂的脱磷效果，开发了以BaO部分代替CaO，添加一定比例的稀土，提高中频炉脱磷效果；根据生产要求，调节加入量和加入工艺，控制冶炼过程的动力学、热力学条件，使精炼剂在控制条件下与钢液进行充分物化反应，达到脱硫、脱磷、改善夹杂物形态目的。适用于普碳钢、低碳钢、超低微碳钢的脱硫、脱磷。

Description

钢铁冶金复合精炼剂

技术领域

本发明涉及一种冶金精炼剂，特别是一种精炼钢液时达到脱氧、脱硫、脱磷从而提高钢的纯净度的钢铁冶金复合精炼剂。

背景技术

近年来，国内外在提高冶金产品性能研究方面，日益强调对钢液中气体和非金属夹杂物的控制。研究表明，钢液纯净度的提高，将会直接提高铸件的力学性能，特别是韧性。瑞典开发了盛钢桶喷粉精炼法，利用惰性气体或载体，将粉状的精炼剂(Ca-Si，CaC₂，CaO)通过***钢液内的喷枪，往钢液中喷粉，这种方法具有良好的脱硫、除气和消除夹杂物的能力，所需设备简单，生产操作费用低廉，冶金效果显著，应用该种工艺可采用高碳和中碳铬铁代替昂贵的微碳铬铁，冶金成本可显著降低。日本钢管公司，新日铁和日本福山制钢所第二钢铁厂等采用钢包喷粉与其他精炼手段相结合，生产出了含硫量为20ppm以下的超纯钢，瑞典MFFOS在感应炉内用喷吹法精炼钢液，其最高脱磷量可达36％，我国冶金部钢研总院已在1985年开展了喷粉脱磷、硫试验，在5吨的电炉上进行工业规模试验，使用CaC₂+CaSi混合粉剂，起到脱磷、硫作用，根据冶金部钢研总院的试验结果，向不锈钢中喷吹CaC₂、CaSi、CaC₂+CaSi等粉剂后，除了可脱磷、硫、氧及氮外，还可去除As、Sb、Sn和Pb等痕量有害元素。日本Karue等人在钢包炉中加入CaC₂粉剂，当碳钢钢液的含碳量小于0.2％时，各痕量有害元素的去除程度可达30％以上。但是，对于中小企业而言，采用喷粉、喂丝等工艺设备条件不具备。国内大多数拥有5T(包括5T)以下各类冶炼设备的冶金企业尚无炉外精炼设备，特别是中频感应炉，无法进行精炼处理。

文献[1]“国内外不锈钢精炼剂研究发展现状”，铸造技术，2003，24(2).80-82，介绍了国内外不锈钢精炼剂的研究发展现状，分析了精炼剂各组元元素的作用能力，讨论并总结了精炼剂组元的复合作用，对不锈钢精炼一般选择稀土、碱土金属(钡、钙和镁)等作为主要组元，他们不仅具有很强的脱氧能力，也与钢液中的硫、氮及其他杂质元素有很强的脱氧能力。文献[2]“高纯铜新型复合精炼剂CBMR的研究”，大连理工大学学报，1995，35(6).824-827，介绍了大连理工大学开发的一种含有Cu、B、Mg、Ce、稀土等元素的高纯铜新型稀土复合精炼剂CBMR，研究了其精炼效果及其精炼产物去除机理，结果表明，CBMR同时具有除氢、氧、硫的三重作用，且精炼产物易于上浮去除，精炼产物的去除机理是反应生产一种低熔点的化合物MgO.B202，从而易于聚合、上浮、去除。文献[3]“复合精炼剂对提高不锈钢力学性能及耐腐蚀性能的作用”，华中理工大学学报1995，23(1).113-116，作者研究了Si-Ba-Re Ca-Mg复合精炼剂对1Cr18Ni9Ti不锈钢力学性能及耐蚀性能的作用，用优选法确定精炼剂的最佳成分(3％-8％Ba，5％-8％RE，3％-5％Ca，0％-1.5Mg，其余为Si)，分析了精炼剂各组元对非金属夹杂物的数量、大小、分布及形态的影响，发现Ba对提高耐腐蚀性最有效，RE次之；Mg对稳定不锈钢性能有特殊作用；Ca略微提高耐腐蚀性和延伸率。文献[4]“喂线技术在铸钢熔炼中的应用”，热加工工艺，2003(3).4345，作者研究了一种含钙、钡、稀土、镁等多员复合精炼剂，通过采用包芯线喂线工艺处理不锈钢，多员复合的效果要优于单一合金的效果。总之，目前稀土复合精炼剂国内已有研究报道。但所使用的设备比较大，适用于投资较大的碱性炉子。针对中小企业应用中频感应炉的、如何将CaSi、CaF₂、BaO等粉剂进行合理的成分配比，并在此基础上加入适量的稀土元素制成0.8～3.0mm的新型稀土复合精炼剂在上述检索范围内未见文献明确述及。

发明内容

本发明的目的在于通过合理的成份配比，提出一种适合于中小企业使用，投资较经济中频感应炉使用的、具有较好脱硫、脱磷效果、改善夹杂物形态的钢铁冶金复合精炼剂。

本发明的目的通过下列技术方案实现：一种钢铁冶金复合精炼剂，其特征在于所述的精炼剂的原料的重量百分比为：

CaO         20～60％

BaO         16～30％

CaF₂        6～20％

MgO         6～18％

NaAIF₆      0～6％

NaSiF₆      0～16％

稀土        0～6％

按上述成份配方经制备工艺：破碎、混合、过筛、干燥制得复合精炼剂。

所述的制备工艺：

(1)破碎：用破碎机将各原料分别破碎成10～30mm的颗粒；

(2)混合：将破碎好的各原料按配方要求混合，并用球磨机混合均匀；

(3)过筛：用100目筛网将混合均匀的原料过筛；

(4)干燥：将过筛后的原料放在烘箱中烘烤，去除水分，烘烤温度为80～120℃，根据水分的挥发程度控制烘烤时间。

与现有技术相比，本发明在精炼剂配方成份上以BaO部分代替CaO，改善了脱磷的动力学、热力学条件，提高了中频炉的脱磷效果；同时在方案成份中添加一定比例的稀土，利用残余的稀土改善材料的微观组织，细化晶粒，同时改善了钢液内部的夹杂物形态，大大提高产品各项力学性能。本发明设备投资较低，适宜于中小型精密铸造企业，使这些企业在无炉外精炼设备条件下，达到精炼钢液提高钢的纯净度，从而进一步提高产品质量、提高国内产品竞争力的目的。实验证明，加入精炼剂后的脱硫、脱磷率详见实施例后的附表1～3。

附图说明

图1为采用精炼剂钢包内加入位置图。

具体实施方式

本发明提供的脱硫、脱磷精炼剂，可以采用一般方法混合而成，采用图1的B处钢包加入方式进行精炼处理。

其钢铁熔炼步骤为：熔炼、出钢、钢包加精炼剂、造渣、扒渣、浇注使用方法：

(1)冲入法

出钢前，将精炼剂直接放入包底，靠冲入钢水的流动冲击搅拌，适用于0.5T、1.0T的钢包，反应时间需4min。

(2)喂丝法

适用于2～5T炉型的各种冶炼炉，将精炼剂以丝的形式喂入钢液中，这种方法反应最充分，精炼效果可更充分发挥出来，适用于生产规模较大，尚无炉外精炼的冶金企业，需购置喂丝机。

实施例1：精炼剂的原料重量百分比：

CaO 40％，BaO 20％，CaF₂10％，MgO 10％，NaAIF₆ 5％，NaSiF₆10％，稀土5％。

制备工艺包括：

(1)破碎：用破碎机将各原料分别破碎成10～30mm的颗粒；

(2)混合：将破碎好的各原料进行球磨机均匀混合；

(3)过筛：用100目筛网将混合均匀的原料过筛，控制粉末粒度在0.2～2.0mm；

(4)干燥：将过筛好的原料装入烘箱中烘烤，去除水分，烘烤温度80～120℃，根据水分的挥发程度控制烘烤时间，一般以经验目测未见水蒸汽逸出为准。

采用2T中频感应炉冶炼200系列不锈钢，加入量分别为钢液重量的0.8％，精炼剂粉末加入点控制在图1B处位置，并在钢包底部喷吹氩气推动反应进行。其结果见表1：

表1加入精炼剂试验结果

该实施例在加入精炼剂处理后，200系列不锈钢的轧制碎边现象得到了极大的改善，将同一炉次条件下未加入精炼剂处理的有碎边现象的材料和加入精炼剂处理的材料进行微观组织分析，1#、2#试样的非金属夹杂物级别为1#(碎边)：A(硫化物类)2.5级，2#：A(硫化物类)1级。

通过对未加入精炼剂、加入精炼剂的1#、2#试样观察发现，添加精炼剂后钢中硫化物级别较低，热轧后夹杂物的形态由球状变为条块状，因此认为在精炼剂的脱硫作用下，硫含量降低使得硫化物夹杂的数量明显减少。

而未加精炼剂有碎边的1#试样的夹杂在热轧后仍为块状，由于夹杂物不容易变形，在轧制力作用下存在明显的显微裂纹，产生碎边现象。因此，向钢中加入稀土复合精炼剂，可以使钢中的非金属夹杂的性质发生变化，硫化物夹杂变成多相的塑性夹杂，有利于变形。轧制过程中夹杂物的变形减弱了热轧板产生碎边的可能性。

实施例2：精炼剂的原料重量百分比：

CaO 20％，BaO 30％，CaF₂15％，MgO 17％，NaAIF₆5％，NaSiF₆10％，稀土3％。制备工艺同实施例1。

采用厚度为0.35mm的钢带，包成￠10mm的包芯线，芯剂重量为120g/m，在500Kg中频感应炉内冶炼普碳钢，以2.4～3.0m/min的喂线速度将包芯线喂入钢包中，包芯线按照钢液重量的0.5％加入。结果见表2：

表2加入精炼剂、钢包内喂丝工艺试验结果

实施例3：精炼剂的原料重量百分比：

CaO 40％，BaO 30％，CaF₂20％，MgO 8％，其它2％。

(说明：其它2％可以是NaAIF₆、NaSiF₆、稀土三种原料的任意组合或单一成份)。

制备工艺同实施例1。

此方案在1T中频感应炉内冶炼普通碳钢，精炼剂粉末加入的位置为图1钢包B处加入位置，试验结果见表3所示：

表3加入精炼剂试验结果

Claims (2)

1、一种钢铁冶金复合精炼剂，其特征在于所述的精炼剂的原料的重量百分比：

CaO         20～60％

BaO         16～30％

CaF₂        6～20％

MgO         6～18％

NaAIF₆      5～6％

NaSiF₆      10～16％

稀土        3～6％

按上述成份配方经制备工艺：破碎、混合、过筛、干燥制得复合精炼剂。

2、根据权利要求1所述的钢铁冶金复合精炼剂，其特征在于所述的制备工艺：

(1)破碎：用破碎机将各原料分别破碎成10～30mm的颗粒；

(2)混合：将破碎好的各原料按配方要求混合，并用球磨机混合均匀；

(3)过筛：用100目筛网将混合均匀的原料过筛；

(4)干燥：将过筛后的原料放在烘箱中烘烤，去除水分，烘烤温度为80～120℃，根据水分的挥发程度控制烘烤时间。

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