CN101139644A - 一种转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣及其制备方法，该精炼渣由活性石灰、萤石及工业纯碱在圆盘混料机中混匀制成，其化学成分按重量百分比计含有：70.0％≤CaO≤88％、0＜SiO2≤3.0％、0＜Al2O3≤4.5％、2.0％≤Na2O≤4.1％、8.0％≤CaF2≤13.3％、0＜MgO≤5.2％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质，其二元碱度CaO/SiO2≥23.3。该高碱度精炼渣应用于转炉出钢过程渣洗时，熔化快，不喷溅，脱硫效率高且稳定，能满足精炼脱氧和去除非金属夹杂物的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高碱度精炼渣，特别涉及一种转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣及其制备方法，属于钢铁冶金技术领域。
背景技术
随着社会经济的发展，用户对钢材的质量要求越来越高，高质量钢对硫、氧及非金属夹杂物的含量要求很严格，如高级别管线钢要求钢中S≤0.005％，齿轮钢要求钢中总氧(T[O])≤0.0015％，而单纯用普通炼钢炉冶炼出来的钢水已难以满足这样的质量要求。另一方面，为提高生产效率，缩短冶炼时间，也希望将炼钢炉的部分任务转移到炉外去完成。因此，炉外精炼日益受到人们的重视，其在炼钢生产中具有提高产品质量、提高炼钢生产能力、扩大品种和降低成本等作用。
精炼渣洗工艺即是众多炉外精炼技术中的一种，具有简便易行、成本低廉等特点，是生产高质量钢的重要技术之一。精炼渣洗工艺是在转炉出钢过程中向钢包加入精炼渣，利用高温钢水强大搅拌动能，把精炼渣与钢水快速混匀互溶，使之发生液一液反应，达到脱硫、去除钢水中氧及非金属夹杂物的效果。在现有的渣洗技术中，精炼渣分为固态渣和液态渣两大类，电炉炼钢多用液态渣，转炉炼钢多用固态渣。固态渣所用渣系主要为四大类：CaO(活性石灰)、CaO-Al2O3、CaO-SiO2-Al2O3、CaO-SiO2-CaF2，一些精炼渣中还加少CaC2、Na2CO3、MgO、发热剂等材料。精炼渣的加入方式有出钢前加入钢包底、出钢开始加入混冲和合金化结束加入混冲等几种，其与转炉下渣及脱氧、合金化形成的渣共同组成钢包渣。
现有渣洗用精炼渣在使用中存在如下一些问题：
1、碱度偏低，不利于铝脱氧钢的后续精炼脱硫、脱氧和去除非金属夹杂物。如果仅用活性石灰作为精炼渣，虽然能显著提高出钢过程形成的钢包渣的碱度，但活性石灰的熔点高，精炼过程所需的加热熔化时间长，对生产节奏造成不利影响；
2、脱硫率低，通常在30％左右，不能满足一些低硫、超低硫钢的生产要求；
3、含有CaC2的合成渣在加入过程中会产生CO、CO2气体，钢包渣容易发生喷溅，存在安全隐患。
因此研究如何通过配置精炼渣的化学成分，适当提高其碱度与脱硫率，在应用于转炉出钢过程渣洗时，在钢包内能快速形成高碱度液态渣层，使钢水增氮量少，同时满足精炼脱氧和去除非金属夹杂物的要求。具有适当化学成分配比的精炼渣既能保证产品质量又能保证安全生产，是转炉炼钢提高生产效率，保证工艺顺行的技术关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，应用于转炉出钢过程渣洗时，熔化快，不喷溅，脱硫效率高且稳定，满足精炼脱氧和去除非金属夹杂物的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，由活性石灰、萤石及工业纯碱组成。具体为将活性石灰、萤石及工业纯碱按一定比例混合均匀而成。
本发明转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣的化学成分按重量百分比计含有：70.0％≤CaO≤88％、0＜SiO2≤3.0％、0＜Al2O3≤4.5％、2.0％≤Na2O≤4.1％、8.0％≤CaF2≤13.3％、0＜MgO≤5.2％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质，其中CaO/SiO2≥23.3。
灼减成分主要是由于石灰中有残余的CO2(一般含量为石灰重量的2％左右)，具有增加石灰活性的作用，石灰受热后灼减成分将分解气化排出。
进一步的，本发明转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣的化学成分优选为(按重量百分比)：70.8％≤CaO≤85％、0.3％≤SiO2≤2.9％、0.8％≤Al2O3≤3.9％、2.2％≤Na2O≤3.8％、8.4％≤CaF2≤12.9％、0.2％≤MgO≤4.7％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质。优选范围内的精炼渣具有良好的脱硫、脱氧性能和去除非金属夹杂物的能力。
本发明转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣的半球点熔化温度：1400～1450℃。
本发明转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣的制备方法如下：
1、检测原料：活性石灰、萤石、工业纯碱的化学成分；
2、将活性石灰破碎，粒度不大于5mm，萤石破碎后过180目筛；
3、根据高碱度精炼渣化学成分重量百分比满足的条件，计算所需原料的重量；
4、按比例称取上述原料在圆盘混料机中混匀；
5、进行防潮包装。
本发明转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣成品水分≤1.0％，粒度≤5.0mm。
与一般转炉炼钢渣洗用精炼渣相比，本发明精炼渣主要含有较高的CaO及较低的SiO2、Al2O3组分，可增加精炼渣的碱度，加强吸收夹杂物的能力；CaF2组份按重量百分比含量在10％左右(普通精炼渣中CaF2含量在20％以上)，并配入了5％左右的工业纯碱，可降低精炼渣的熔点和改善流动性，使其熔化快，不喷溅；精炼渣的CaO/Si02比值高，在转炉出钢过程中在钢包内能快速形成高碱度液态渣层，再加上适当含量的工业纯碱有助于提高脱硫效率(Na2CO3的脱硫能力极强，但Na2CO3的含量过高对钢包衬等材料侵蚀严重，因此目前使用的精炼渣中一般不含有这一原料)，减少钢水增氮，并达到脱氧和去除非金属夹杂物的目的。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例采用的原料如下，以下涉及百分数时均为重量百分比：
活性石灰的化学组成：100％＞CaO≥90.0％、5％≥MgO＞0、2.5％≥SiO2＞0，其余为灼减及Al2O3、P、S等微量杂质；
萤石的化学组成：100％＞CaF2≥90％、6％≥SiO2＞0、4％≥A12O3＞0；
工业纯碱的化学组成：100％＞Na2CO3≥95％。
首先检测原料的化学成分，并将活性石灰破碎，粒度不大于5mm，萤石破碎后过180目筛，再根据高碱度精炼渣化学成分重量百分比满足的条件，计算所需原料的重量，以下实施例具体原料用量见表1：
表1实施例中原料的用量
| 原料 | 用量(公斤) | ||
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 活性石灰 | 82 | 84 | 83 |
| 萤石 | 13 | 11 | 12 |
| 工业纯碱 | 5 | 5 | 5 |
实施例1
按表1中所示比例称取所需原料，用圆盘混料机混匀后制成高碱度精炼渣。得到的高碱度精炼渣成分(重量百分比)为：CaO：72.2％、SiO2：2.7％、Al2O3：3.2％、Na2O：2.8％、CaF2：11.6％、MgO：3.5％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质，其中CaO/SiO2＝26.7。
该高碱度精炼渣用于转炉冶炼20CrMoH钢时，在冶炼终点钢水硫含量为0.010％，冶炼终点渣的全铁(TFe)含量为30.5％，CaO/SiO2＝6.0。出钢过程下渣量为10kg/t钢的条件下，出钢开始时按7kg/t钢的量加入该高碱度精炼渣进行渣洗，出钢过程脱硫率为50％，钢水增氮量为0.00050％，所形成的钢包渣CaO/SiO2＝7.5，浇铸的方坯S：0.005％、T[O]：0.0010％。出钢过程的脱硫率较一般渣洗工艺高约20个百分点，钢水增氮量下降40％左右，浇铸的方坯满足高品质钢要求，轧制的棒材A、B类夹杂的级别在1.5级以内，C、D类夹杂的级别在1.0级以内。未见钢包衬等材料有侵蚀现象。
实施例2
按表1中所示比例称取所需原料，用圆盘混料机混匀后制成高碱度精炼渣。得到的高碱度精炼渣成分(重量百分比)为：CaO：74.6％、SiO2：1.8％、Al2O3：2.6％、Na2O：2.7％、CaF2：9.4％、MgO：4.4％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质，其中CaO/SiO2＝41.4。
该高碱度精炼渣用于转炉冶炼20CrMoH钢时，在冶炼终点钢水硫含量为0.008％，冶炼终点渣的全铁(TFe)含量为25.6％，CaO/SiO2＝6.1。转炉出钢过程下渣量为10kg/t钢的条件下，出钢开始时按7.8kg/t钢的量加入该高碱度精炼渣进行渣洗，出钢过程脱硫率为75％，钢水增氮量为0.00040％，所形成的钢包渣CaO/SiO2＝8.4，浇铸的方坯S：0.002％、T[O]：0.00090％。出钢过程的脱硫率较一般渣洗工艺高约20个百分点，钢水增氮量下降40％左右，浇铸的方坯满足高品质钢要求，轧制的棒材A、B类夹杂的级别在1.5级以内，C、D类夹杂的级别在1.0级以内。未见钢包衬等材料有侵蚀现象。
实施例3
按表1中所示比例称取所需原料，用圆盘混料机混匀后制成高碱度精炼渣。得到的高碱度精炼渣成分(重量百分比)为：CaO：73.3％、SiO2：2.4％、Al2O3：2.7％、Na2O：2.8％、CaF2：10.5％、MgO：4.0％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质，其中CaO/SiO2＝30.5。
该高碱度精炼渣用于P510L钢转炉冶炼时，在冶炼终点钢水硫含量为0.011％，冶炼终点渣的全铁(TFe)含量为30.6％，CaO/SiO2＝4.8。转炉出钢过程下渣量9.5kg/t钢的条件下，出钢开始时按5.3kg/t钢的量加入该高碱度精炼渣进行渣洗，出钢过程脱硫率为45.5％，钢水增氮量为0.00030％，所形成的钢包渣CaO/SiO2＝6.4，浇铸的板坯S：0.006％、T[O]：0.00170％。出钢过程的脱硫率较一般渣洗工艺高约20个百分点，钢水增氮量下降40％左右，浇铸的板坯热轧后A、B、C、D类夹杂评级均很好地满足标准要求。未见钢包衬等材料有侵蚀现象。
Claims (8)
1.一种转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，其特征在于：所述精炼渣的组成成分按重量百分比计含有：70.0％≤CaO≤88％、0＜SiO2≤3.0％、0＜Al2O3≤4.5％、2.0％≤Na2O≤4.1％、8.0％≤CaF2≤13.3％、0＜MgO≤5.2％。
2.如权利要求1所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，其特征在于：所述精炼渣二元碱度CaO/SiO2≥23.3。
3.如权利要求1或2所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，其特征在于：所述精炼渣含有的组成成分按重量百分比计优选为：70.8％≤CaO≤85％、0.3％≤SiO2≤2.9％、0.8％≤Al2O3≤3.9％、2.2％≤Na2O≤3.8％、8.4％≤CaF2≤12.9％、0.2％≤Mg0≤4.7％，其余为灼减成分及P、S等微量杂质。
4.如权利要求1所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，其特征在于：所述精炼渣的半球点熔化温度：1400～1450℃。
5.如权利要求1所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，其特征在于：所述精炼渣由活性石灰、萤石及工业纯碱在圆盘混料机中混匀制成。
6.如权利要求1所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣，其特征在于：精炼渣成品水分≤1.0％，粒度≤5.0mm。
7.一种如权利要求1所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣的制备方法，其特征在于：该方法由以下步骤组成：
a)检测原料：活性石灰、萤石、工业纯碱的化学成分；
b)将活性石灰、萤石破碎；
c)根据高碱度精炼渣化学成分重量百分比满足的条件，计算所需原料的重量；
d)按比例称取上述原料在圆盘混料机中混匀；
e)进行防潮包装。
8.如权利要求7所述的转炉炼钢渣洗用高碱度精炼渣的制备方法，其特征在于：所述步骤b)为将活性石灰破碎至粒度不大于5mm，萤石破碎后过180目筛。
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