发明内容
针对现有钢包覆盖渣及其改质剂的问题,本发明提供一种钢包覆盖渣含硼改质剂及其使用方法,目的在于提高覆盖渣碱度、降低氧化性和降低覆盖渣熔点,避免精炼过程中使用CaF2对炉衬的侵蚀及其他危害。
本发明的钢包覆盖渣含硼改质剂的化学成分按重量百分比为CaO 20~30%、MgO4~12%、B2O3 25~44%、Al2O3 1~3%、SiO2 2~10%、Fe2O3 0~1.5%,Al 1~3%,杂质0.5~1.5%,烧失成分10~20%;粒度要求为:将全部含硼改质剂过50目筛后,筛余物占含硼改质剂总重量的10%以下,熔点小于1100℃。烧失成分为SO3、CO2和H2O,SO3、CO2和H2O分别以硫酸根、碳酸根和结晶水的形态存在。杂质为Na、K、Mn、Ti、Ba的氧化物。
上述含硼改质剂的制备方法为:采用硼镁石物理破碎,经人工配料,再按成分要求添加CaO粉和/或MgO粉,混合均匀,然后按成分要求加入金属铝粉制备成含硼改质剂。
本发明的钢包覆盖渣含硼改质剂的使用方法为:出钢时将含硼改质剂随钢流加入到钢包中,或者在出钢结束后将含硼改质剂加入到钢水液面上,含硼改质剂的用量为0.4~0.6kg/t钢水。当采用将含硼改质剂加入到钢水液面的方式时,冶炼出的成品钢中硼元素的重量含量增加0.0022~0.0033%,而且硼增加量稳定。该含硼改质剂适用于冶炼含硼系列钢种,例如300系列不锈钢,同时也适用于对硼含量没有要求和限制的钢种。
本发明采用的原料硼镁石系指“白硼”矿石,其次级产品中的偏硼酸钙(CaB2O4·2H2O)成分,做为含硼改质剂的基础组分;偏硼酸钙中含有CaO,其含量≤30%。CaO是精炼渣、覆盖渣的主要成分之一,它对渣碱度和精炼能力有直接影响。偏硼酸钙带入的CaO量较高时,可以满足改质剂对CaO的需求。同时,在精炼渣中使用,可以减少精炼渣造渣过程的石灰加入量。原料中不含对钢水和环境有害的组分。原矿中伴有少量或微量Na、K、Mn、Ti、Ba元素,他们对冶炼过程不产生有害影响。
上述含硼改质剂的成分以含一定量B2O3的偏硼酸钙为基础,配加脱氧组分金属铝和碱性氧化物,以提高改质剂的脱氧、脱硫能力;含硼改质剂的成分根据覆盖渣的碱度、氧化性和流动性要求加以配制,以保证渣的精炼能力;铝是钢中的强脱氧元素,含硼改质剂中添加少量铝粉,可以降低渣子氧化性,同时可以贡献成渣热量,对精炼和成渣都有好处。含硼改质剂中B2O3含量必须保证在上述范围内,以降低覆盖渣熔点,改善渣流动性。含硼改质剂中MgO组分,少量由原料中带入,根据需要采用配加方式增加。含硼改质剂中CaO含量根据渣性能要求配制,在含硼改质剂的制备过程中进行调整。
B2O3是含硼改质剂中非常有效的助溶剂,也是含硼改质剂中起主要作用的元素。B2O3熔点450℃,在渣中能够快速熔化,同时可以与渣中的CaO、MgO等多种碱性氧化物形成低熔点复合化合物,如熔点为988℃的MgO·B2O3,熔点为1100℃的CaO·B2O3等,使渣系熔点下降,促进CaO溶解,加快精炼过程的成渣速度。B2O3比CaF2与渣中碱性氧化物形成的复合化合物熔点要相对低300℃左右,所以它比CaF2是更有效的助熔剂,能够促进快速成渣。据研究介绍,渣中B2O3每增加1%可以降低熔化温度25℃左右。
本发明使用含硼改质剂代替含CaF2的改质剂,可以避免CaF2对炉衬的侵蚀,减少环境污染和对人体的危害,同时具有作用快、早成渣,达到提高精炼速度和效果的目的。
具体实施方式
本发明实施例中采用的铝粉为普通工业铝粉,粒度不大于180目。
本发明实施例中冶炼的钢种为300系列不锈钢。
本发明实施例中采用的CaO粉和MgO粉为普通工业产品。
实施例1
采用一步法冶炼不锈钢时,由于合金和辅料都加入到转炉中,而且高碳铬铁含硅,为此需要增加石灰用量,导致转炉出渣量大,同时精炼渣熔点高、粘度大、钢包中易结渣壳,给后步操作带来诸多不利影响。转炉精炼渣平均含CaO 52.04wt%、SiO2 33.13wt%、MgO 7.3wt%、Fe2O3 0.93%、MnO 0.019%,以CaO/SiO2代表碱度,(FeO+MnO)代表氧化性,可见渣碱度偏低、熔点较高。
按上述方法冶炼不锈钢,出钢结束后将含硼改质剂加入到钢包液面上,含硼改质剂的用量为0.4kg/t钢水。加入含硼改质剂后,冶炼出的成品钢中硼的重量含量增加0.0022%。
所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 30%、MgO 4%、B2O3 44%、Al2O3 2%、SiO24%、Fe2O3 1.5%,Al 3%,杂质1.5%,烧失成分10%;粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10%以下,熔点小于1100℃。
使用后覆盖渣平均成分为CaO 56.16wt%、SiO2 30.53wt%、MgO 6.67wt%、Fe2O3 0.80wt%、MnO 0.68wt%。
经过多次实验表明,加入含硼改质剂后,渣碱度提高、渣流动性良好,转炉出钢到LF炉未发生大包吹不开的情况;LF炉加料和给电正常;浇铸结束钢包表面结壳很薄,翻渣过程碎裂且基本翻干净。同时,B的收得率比较稳定,能够代替B线的喂加,每炉加入30Kg改质剂相当于喂入硼线15米左右。
实施例2
对于在精炼渣和改质剂中使用含CaF2组份的渣系,由于存在炉衬侵蚀加剧和CaF2污染问题,拟以含硼改质剂代替含CaF2改质剂。
所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 28%、MgO 10%、B2O3 40%、Al2O3 1%、SiO2 2%、Fe2O3 1%,Al 2%,杂质0.5%,烧失成分17.5%;粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10%以下,熔点小于1100℃。
按实施例1所述的方法将含硼改质剂加入到钢水液面上,加入量为0.5kg/t钢水。
加入含硼改质剂后对覆盖渣进行分析表明,渣碱度和氧化性合适,采用上述含硼改质剂进行处理后,避免了含CaF2改质剂所存在的不足,而且化渣良好,成渣迅速,促进了精炼过程的进行。
实施例3
精炼时使用MgO-C质炉衬,为避免炉衬加重侵蚀和快速成渣,拟提高渣中MgO含量,所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 28%、MgO 12%、B2O3 25%、Al2O3 3%、SiO2 10%、Al 1.5%,杂质0.5%,烧失成分20%;粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10%以下,熔点小于1100℃。
按实施例1所述的方法将含硼改质剂加入到钢水液面上,加入量为0.6kg/t钢水。
经加入含硼改质剂,渣碱度和MgO含量提高、化渣、成渣迅速、渣精炼能力提高。转炉出钢到LF炉没有大包吹不开的情况;LF炉加料和给电正常。
实施例4
所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 20%、MgO9%、B2O3 39%、Al2O3 2%、SiO27%、Al 3%,Fe2O3 1.5%,杂质1.5%,烧失成分17%;粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10%以下,熔点小于1100℃。
出钢时将含硼改质剂随钢流加入到钢包中,加入量为0.4kg/t钢水。
经加入含硼改质剂,渣碱度和MgO含量提高、化渣、成渣迅速、渣精炼能力提高。转炉出钢到LF炉没有大包吹不开的情况;LF炉加料和给电正常。