CN100560742C - 用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种炼钢的炉外精炼技术，特别涉及一种用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法，包括以下步骤：a、初脱氧：转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行初脱氧，脱氧剂的加入量为1.5～3.5kg/t；b、深脱氧：初脱氧结束后加铝对钢液进行深脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04%；c、精炼：将钢包运到LF、RH、CAS-OB或VD工位进行精炼；d、复合球体的加入：钢包运到RH工位，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；e、连铸：连铸采用全程保护。本发明能显著提高微量元素在钢中稳定和有效的回收，收得率可达70%～90%，且节约成本、方便易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢的炉外精炼技术，特别涉及一种用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法，属于冶金技术领域。
背景技术
钢中一些微量元素对于提高材料的力学性能作用显著。如硼或稀土等，在某些工程机械用钢为提高其淬透性，往往向钢中加入少量的硼，而稀土可以细化晶粒，净化晶界，改变钢中非金属夹杂物的属性、大小、数量以及分布，从而显著提高钢的强韧性以及耐腐蚀性能。
对于硼钢的生产，由于硼元素的化学性质非常活泼，在合金化过程中极易与钢中的氧、氮等元素反应，从而导致硼的收得率较低且收得率不稳定。另外，由于稀土元素本身具有极强的化学活性，较准确的控制材料中的稀土含量也是含稀土钢和金属材料推广应用中至关重要的关键技术，正因为稀土元素和硼的加入量不易控制，各钢铁企业及其用户无法以正常标准按钢中或材料中硼或稀土元素含量来制定钢或其它材料的牌号，只规定钢中或材料中硼或稀土元素的加入量，国际间学术界在论述硼钢或稀土钢中各种性能与硼或稀土元素含量有着密切关系。在这种情况下，亟待解决控制钢中硼、稀土等微量元素含量精确加入的技术难题。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题提出的，其目的是提供一种适用于精炼过程中对钢中微量合金元素加入的精确、稳定控制工艺方法，采用本发明的方法对钢中微量合金元素加入的准确收得率在70％～90％。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法，包括以下步骤：a、初脱氧：转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行初脱氧，脱氧剂的加入量为1.5～3.5kg/t；b、深脱氧：初脱氧结束后加铝对钢液进行深脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；c、精炼：将钢包运到LF、RH、CAS-OB或VD工位进行精炼；d、复合球体的加入：钢包运到RH工位，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；e、连铸：连铸采用全程保护。
所述的加铝，其加入方式为喂铝线或加铝粒中的任意一种，铝的加入量为0.10～0.40kg/t。
所述的精炼，其精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5。
所述的复合球体的加入，RH炉真空度应保持在500pa以下。
所述的复合球体的加入，其加入后需进行循环处理，净循环时间在0.1～10min。
所述的复合球体由球芯和外壳组成，所述复合球体的球芯包括微量元素和膨胀剂，外壳主要由氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物构成。
所述复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成：微量元素0.1～99％；膨胀剂1～70％；粘结剂0～30％。
所述复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成：微量元素30～80％；膨胀剂8～55％；粘结剂5～15％。
所述复合球体的外壳还包括0～20％的粘结剂。
所述的微量元素为Fe-18％B中间合金、Fe-30％RE中间合金中的任意一种。
所述Fe-30％RE中间合金中RE为富Ce、La的混合稀土、富Ce、Nd的混合稀土或纯稀土Ce、Nd、La、Gd、Sm中的任意一种。
所述的膨胀剂由碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物构成。
所述的粘结剂为粘土、普通水泥、膨润土、水玻璃中任意一种或两种以上。
本发明的优点和有益效果如下：
(1)、本发明的工艺方法由于采用复合球体加入到钢液中，其能充分侵入到钢水内部，在1600℃延时爆裂，反应时间在5～35s，致密性、热稳定性较高。因此能够显著提高微量元素在钢中稳定和有效的回收，收得率可达70～90％，从而有效的提高了钢材性能。
(2)、由于本发明对微量元素有效收得率的提高，可降低吨钢的微量元素的消耗量，节约成本。
(3)、本发明工艺简单、灵活、方便易于操作。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5～3.5kg/t预先购置的脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后用喂线机喂铝线，对钢液进行深脱氧，铝的加入量为0.10～0.40kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；将钢包运到LF工位进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5；精炼结束后将钢包运到RH工位，抽真空、净循环，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；球体加入时RH炉真空度控制在500pa以下，进行循环处理，循环时间在0.1～10min；破真空，搬出、上机浇注，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含1％的普通水泥与氧化钙混合制备。按配方配比球芯取其粒径为1nm～3.5mm的Fe-18％B中间合金0.1kg，碳酸钙70kg，粘土29.9kg，将上述粉料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为80～110℃，时间为2～6h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm；按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙的活度≥200ml，混料时间为1～3h；将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在60～120℃烘干，烘干时间10～24h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例2
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5～2.5kg/t预先购置的脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后用喂线机喂铝线，对钢液进行深脱氧，铝的加入量为0.10～0.30kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；将钢包运到RH工位进行精炼，抽真空、净循环，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5；精炼结束后从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；RH炉真空度在500pa以下，进行循环处理，循环时间在5min；破真空，搬出、上机浇注，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含10％的粘土与氧化钙和氧化镁的混合物(两者配比没有严格的要求)混合制备。按配方配比球芯取其粒径为1nm～3.5mm的Fe-18％B中间合金55kg，碳酸钙44kg，膨润土1kg；将上述原料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为90～120℃，时间为2～5h；上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在80～200℃烘干，烘干时间10～12h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例3
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5～2kg/t预先购置的脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后加入铝粒，对钢液进行深脱氧，铝的加入量为0.10～0.25kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；将钢包运到CAS-OB工位进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5；精炼结束后将钢包运到RH工位，抽真空、净循环，当真空度在500pa以下时，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体，复合球体加入后进行循环处理，循环时间在3min；破真空，搬出，上机浇铸，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含15％的水玻璃与氧化钙混合制备。按配方配比球芯取其粒径为1nm～3.5mm的Fe-30％RE中间合金99kg，RE为稀土铈镧为主的混合稀土，碳酸镁1kg；将上述原料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为100～150℃，时间为2～5h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm；按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙的活度≥200ml，混料时间为1～3h；将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在90～150℃烘干，烘干时间10～18h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例4
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5～2.5kg/t预先购置的脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后用喂线机喂铝线，对钢液进行深脱氧，铝的加入量为0.10～0.30kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；将钢包运到RH工位进行精炼，抽真空、净循环，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5；当真空度在500pa以下时，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体，净循环8min；破真空，搬出，上机浇注，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳为氧化钙与氧化镁的混合物(两者没有严格的要求；粘结剂为零)制备。按配方配比球芯取其粒径为1nm～3.5mm的Fe-30％RE中间合金80kg，RE为稀土铈钕为主的混合稀土，碳酸镁15kg，膨润土5kg；将上述原料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为80～140℃，时间为2～7h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在70～180℃烘干，烘干时间10～15h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例5
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5～3.5kg/t预先购置的脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后加入铝粒，对钢液进行深脱氧，铝的加入量为0.10～0.10kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；将钢包运到VD工位进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5；精炼结束后将钢包运到RH工位，抽真空、净循环，当真空度在500pa以下时，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；RH炉真空度在500pa以下，净循环5min；破真空，搬出，上机浇注，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含20％的粘土与氧化钙和氧化镁混合物混合制备。按配方配比球芯取其粒径为1nm～3.5mm的Fe-30％Ce中间合金45kg，按2∶1取碳酸钙与碳酸镁的混合物35kg，粘土15kg，水玻璃5kg；将上述原料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为90～130℃，时间为2～8h；上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm；按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在100～200℃烘干，烘干时间10～15h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
下述就采用本发明的工艺方法对钢中微量元素的收得率进行对比：
顶底复吹转炉内加铁水115t，初炼成钢水，转炉出钢过程中加入脱氧剂300kg进行初脱氧，出钢过程同时加入精炼渣1000kg，然后再用喂线机喂铝线260m加入量为0.10～0.40kg/t(计40kg)进行深脱氧，将钢液中酸溶铝控制在0.035％。喂完铝线后，钢包运到LF进行精炼，分析渣样中FeO和MnO的总量小于5.0％，在线测定钢液中α[O]为20×10-6；搬出，将钢包运到RH精工位炼，抽真空、净循环，当真空度低于80Pa时，从RH下降管异侧的下料口中加入含硼的复合球体50kg；球体加完后循环1min，破真空，搬出，上机浇注，连铸采用全程保护，即得。对比结果见下表。
参见上表，在加入本发明复合球体前，取样分析钢中微量元素含量为0.0001％～0.0003％，加入本发明复合球体后分析成品钢中微量元素含量的收得率为70％～90％。
Claims (8)
1、一种用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法：其特征在于包括以下步骤：
a、初脱氧：转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行初脱氧，脱氧剂的加入量为1.5～3.5kg/t；
b、深脱氧：初脱氧结束后加铝对钢液进行深脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；
c、精炼：将钢包运到LF、RH、CAS-OB或VD工位进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10％，钢液中α[O]小于5×10-5；
d、复合球体的加入：钢包运到RH工位，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；
e、连铸：连铸采用全程保护；
所述的复合球体由球芯和外壳组成，所述的外壳主要由氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物构成；所述复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成：微量元素30～80％，膨胀剂8～55％，粘结剂5～15％；
所述球芯直径为1～20mm；复合球体直径为5～60mm；球芯原料粒径为1nm～3.5mm。
所述的微量元素为Fe-18％B中间合金、Fe-30％RE中间合金中的任意一种。
2、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述加铝，其加入方式为喂铝线或加铝粒中的任意一种，铝的加入量为0.10～0.40kg/t。
3、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤d所述的复合球体的加入，RH炉真空度应保持在500pa以下。
4、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤d所述的复合球体的加入，其加入后需进行循环处理，循环时间在0.1～10min。
5、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述复合球体的外壳还包括0～20％的粘结剂。
6、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述Fe-30％RE中间合金的RE为富Ce、La的混合稀土、富Ce、Nd的混合稀土或纯稀土Ce、Nd、La、Gd、Sm中的任意一种。
7、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述的膨胀剂由碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物构成。
8、根据权利要求1或5所述的工艺方法，其特征在于所述的粘结剂为粘土、普通水泥、膨润土、水玻璃中任意一种或两种以上。
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