CN102312047A

CN102312047A - 一种对盛钢容器内夹杂物改性并去除的包芯线

Info

Publication number: CN102312047A
Application number: CN201110304253A
Authority: CN
Inventors: 王谦; 赵烁; 鲁永剑; 李玉刚; 何生平; 杨颖�
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2031-10-10
Also published as: CN102312047B

Abstract

本发明公开了一种对盛钢容器内夹杂物改性并去除的包芯线，该包芯线的线芯组分中包含有CaO、Al₂O₃和CaF₂，各组分在线芯中的质量百分含量为：CaO—20~90%；Al₂O₃—9~45%；CaF₂—1~35%。本包芯线能稳定控制钢液中夹杂物的形成、尺寸和数量分布，可以对钢液中的夹杂物进行有效去除；可以降低冶炼成本低、提高钢液的纯净度并取代传统意义上铝镇静钢的钙处理。

Description

一种对盛钢容器内夹杂物改性并去除的包芯线

技术领域

本发明涉及炼钢所用的包芯线，主要用于铝镇静钢以及硅铝镇静钢的精炼、连铸过程，本包芯线能对盛钢容器内夹杂物进行变性、进而去除细小夹杂物，能解决各种铝镇静钢以及硅铝镇静钢絮流、改善夹杂物形态并减少夹杂数量。

背景技术

在连铸工艺中，连铸用浸入式水口具有控制中间包至结晶器钢水注入量和结晶器内钢水流动的功能，对于稳定操作及确保质量起着非常重要的作用。这种浸入式水口内壁若附着上氧化铝，就会导致水口内钢水偏流和结晶器内钢水液面波动等现象，不仅使铸坯质量恶化，而且还会阻碍多炉连铸的推进。

夹杂物对钢材的危害主要与夹杂物的数量和形态有关，提高钢水质量，首要的是控制夹杂物的数量和形态。为了防止氧化铝附着在浸入式水口内壁上，工业上普遍采用的方法是采用防堵水口和对钢水进行钙处理，即通过向钢液中加入钙，将Al₂O₃夹杂变性为12 CaO·7Al₂O₃。由于12 CaO·7Al₂O₃熔点低，在钢液中呈液态，因此能有效的减轻水口结瘤，同时随钙的加入，在凝固过程中能避免长条状的MnS夹杂生成，而生成球状的CaS，减小了钢材的各向异性。但在生产应用中由于钙的密度低、蒸汽压大、化学活性高，使得往钢中加钙时收得率低，且易受钢水脱氧、钢渣氧化性和钢中硫等因素的影响，使钙的收得率极不稳定。因此造成钢中钙含量偏低或偏高，从而导致成本增加。此外，钢液中的夹杂物大部分是通过浮力上浮去除的，但是，在全连铸生产中仅靠自然上浮效率很低，无法满足生产要求，因此常常采用钢包底吹搅拌、中间包流场优化来满足夹杂物的吸附上浮。此外大包浇注全程吹氩、稳定中包液面等方法能在一定程度上避免钢液二次氧化，但是大生产主要是对大颗粒夹杂物进行控制。所以通过新型夹杂补集剂去除细小夹杂的问题是当今冶金行业前沿技术之一。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明旨在提供一种能稳定控制钢液中夹杂物的形成、尺寸和数量分布的包芯线，本包芯线可以对钢液中的夹杂物进行有效去除。

本发明的技术方案是这样实现的：一种对盛钢容器内夹杂物改性并去除的包芯线，该包芯线的线芯组分中包含有CaO、Al₂O₃和CaF₂，各组分在线芯中的质量百分含量为：CaO—20~90%；Al₂O₃—9~45 %；CaF₂—1~35 %。

该包芯线的线芯组分中还包含SiO₂，SiO₂在线芯中的质量百分含量小于35%。

该包芯线的线芯组分中还包含MgO，MgO在线芯中的质量百分含量小于8%。

该包芯线的线芯组分中还包含Ca，Ca在线芯中的质量百分含量小于30%。

该包芯线的线芯组分中还包含Fe，Fe在线芯中的质量百分含量小于20%。

同现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本包芯线可使渣粉小颗粒气化，被钢包或中包内的弥散气泡吸附，增加反应界面积，使得与氧化硅、氧化铝的碰撞概率高，同时细小渣滴形核快，捕集、吸附微小夹杂的能力增强，亦能对钢液中的夹杂物进行有效去除。

本包芯线除了可在LF、CAS、VD/VOD、RH精炼过程中添加，并且还可通过中间包等连铸设备喂入，工艺操作简便，占地面积小，可以快速使细小夹杂物变形、聚合为大型低熔点夹杂物上浮去除，能减少造渣剂用量、不用或少喂钙线、缩短软吹时间，满足钢水的质量要求。

总之，本包芯线可以降低冶炼成本低、提高钢液的纯净度并取代传统意义上铝镇静钢的钙处理。在铝镇静钢、硅铝镇静钢实际应用中可取得明显效果，具有极大的经济价值。应用表明，本包芯线可控制钢中非金属夹杂物的形态、尺寸和数量，可将铸坯中的Al₂O₃控制到0.002%以下，夹杂物的总量降低到0.003%以下，T[O]控制到5～20ppm。

具体实施方式

本发明包芯线的线芯组分中至少包含有CaO、Al₂O₃和CaF₂，各组分在线芯中的质量百分含量分别为：CaO—20~90%；Al₂O₃—9~45 %；CaF₂—1~35 %。

本包芯线的线芯组分中还可以包含SiO₂，SiO₂在线芯中的质量百分含量小于35%。

本包芯线的线芯组分中还可以包含MgO，MgO在线芯中的质量百分含量小于8%。

本包芯线的线芯组分中还可以包含Ca，Ca在线芯中的质量百分含量小于30%。

本包芯线的线芯组分中还可以包含Fe，Fe在线芯中的质量百分含量小于20%。

上述各组分的粒度控制为0.01mm ~4mm。

以上组分为有效成分，实际加工采用的原料为：

CaO—主要采用钝化石灰、氧化钙或氧化钙与氧化铝的复合产物，钝化石灰要求CaO≥90%；

SiO₂—主要采用二氧化硅或二氧化硅与硅酸盐的复合产物；

Al₂O₃—主要采用氧化铝或氧化钙与氧化铝的复合产物；

CaF₂—主要采用高纯度萤石或者氟化钙≥95%的化合物；

MgO—主要采用氧化镁或氧化铝与氧化镁、碳酸镁的复合产物；

还可采用由75%的石灰粉和25%的萤石粉构成的预混复合粉剂代替上述的CaO和CaF₂。

所有原料的P、S尽可能地低，避免混入外来杂质，粒度范围为0.01mm ~4mm。

本包芯线的制作、使用介绍如下：

首先按上述配比备料（各原料粒度为0.01mm～4mm），再投入混料设备中搅拌均匀以混料，混料时间0.5h～8h。然后将混好的包芯线芯粉材料烘干处理，烘烤温度110℃～200℃，烘烤时间为0.5h～24h。最后将烘制完毕的上述线芯粉料采用常用的包芯方法，制成的包芯线直径为Ф9mm～16mm, 线芯粉料含量在100～400g/m。该包芯线可在钢包底吹区、真空室内外或中间包湍流器附近应用，主要通过单孔或多孔喂丝机喂入。

本发明采用氧化钙、氧化铝及其他化合物的细小颗粒作为钢液中低熔点复合大颗粒夹杂物的反应生成剂，萤石作为芯粉的熔剂。基本反应原理如下：

传统工艺条件下，在转炉出完钢、精炼软吹期以及真空循环期，一般氩气搅拌强度较弱，渣金动力学反应条件不是特别充分，难以使钢中的细小夹杂自由上浮到渣液两相界面。尤其是渣量大、温度低、氩气站压力不够，造成渣层熔化不均匀、氩气搅拌效果差的时候，特别需要一种能够捕集、吸附、聚合钢液中细小夹杂物的精炼预熔渣，通过细小夹杂物之间的碰撞形成簇群，来代替传统的渣洗工艺。再者，通过喂入金属线的方式能够快速穿透渣层，进入钢液脱氧并与钢液中的A1₂O₃ 夹杂物形成低熔点12 CaO·7Al₂O₃，易于上浮到钢包渣中，不影响钢中成分，比一般钙处理工艺的金属收得率高，从而取消精炼过程的钙处理。

浇注时钢水翻卷易形成的大量二次氧化产物。卷渣及氧化产生的A1₂O₃ 夹杂物的数量多、尺寸偏大，而且钢水在中间包停留时间短，没有充分的夹杂上浮时间。此时在中间包注流冲击区喂加低成本夹杂捕集剂，显得尤为重要，能够借助钢水冲击功促使细小的次生夹杂物长大，更利于其加快排除，缩短排除时间。

以下是本发明包芯线在钢水精炼、大中包浇注过程中的实际应用例子。

实施例1

国内某大型钢厂，钢种为高强度低合金钢，钢包进入LF工位，测温取样，合金化，电加热或喂Al线完毕后，调小底吹气量，喂入该包芯线，芯线基本组成为：CaO：50%，SiO₂：6%，Ca：7%，CaF₂：15%，Al₂O₃：10%，MgO：5%，Fe：7%，芯线直径为Ф11mm，喂线速度控制在1～4m/s，喂入量900～1100m/炉，喂线结束后继续吹氩3分钟以上。通过化学分析，喂线前钢中最大w（S）含量为0.004%，喂线后钢中w（S）含量降低至0.001%。铸坯中T[O] 由平均值为40ppm降低到13~17ppm，采用500倍显微镜分析铸坯中夹杂物形貌和数量，各类夹杂物在钢中弥散分布，处于0~1.0级之间。

实施例2

国内某大型钢厂，钢种为高强度容器钢，钢包进入LF工位，测温取样，合金化，电加热或喂Al线完毕后，减弱底吹气量，喂入该包芯线，芯线基本组成为： CaO：40%，SiO₂：15%，Ca：8%，CaF₂：7%，CaO·Al₂O₃：25%， MgO：5%，芯线直径为Ф10mm，喂线速度控制在1～4m/s，喂入量700～1000m/炉，喂线结束后继续吹氩3分钟以上。连铸中间包湍流器内喂入同样芯线，全程保护浇注。通过水口粘结物的电镜分析，在该钢种的正常浇注温度下基本上只有少量的纯Al₂O₃夹杂物，大多是含钙的氧化复合夹杂，证明可以将高熔点的Al₂O₃变性为低熔点的铝酸钙（12 CaO·7Al₂O₃），且有明显效果。

实施例3

国内某大型钢厂，钢种为Q450耐候钢，钢包进入LF工位，测温取样，合金化，电加热或喂Al线完毕后，减弱底吹气量，喂入该包芯线，芯线基本组成为： CaO：25%，SiO₂：25%，Ca：15%，CaF₂：14%，3CaO·Al₂O₃：10%，MgO：6%，Fe：5%，芯线直径为Ф13mm，喂线速度控制在1～4m/s，喂入量1000～1200m/炉，喂线结束后继续吹氩3分钟以上。通过化学分析，喂线前钢中最大w（S）含量分别为0.0078%，喂线后钢中w（S）含量直接降低0.0052%。铸坯中T[O] 由平均值为34.0ppm降低到14.8ppm，采用500倍显微镜分析铸坯中夹杂物形貌和数量，发现铸坯中Al₂O₃夹杂物平均值由0.0024%降为0.0016%，各类夹杂物的级别非常低，均为0.5级，且分布均匀。

实施例4

国内某大型钢厂，钢种为08Al冷镦钢，钢包进入LF工位，测温取样，合金化，电加热或喂Al线完毕后，减弱底吹气量，喂入该包芯线，芯线基本组成为：CaO：20%，SiO₂：35%，Ca：20%，CaF₂：5%，Al₂O₃：13%，MgO：7%，芯线直径为Ф12mm，喂线速度控制在1～4m/s，喂入量800～1000m/炉，喂线结束后继续吹氩3分钟以上。通过中包水口粘结物的扫描电镜分析，在该钢中仅发现有少量的CaS及纯Al₂O₃夹杂物，大多是含钙铝的氧化复合夹杂，证明可以将高熔点的纯氧化物变性为低熔点的钙铝黄长石或铝酸钙盐，在实际应用中效果显著。

Claims

1.一种对盛钢容器内夹杂物改性并去除的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中包含有CaO、Al₂O₃和CaF₂，各组分在线芯中的质量百分含量为：CaO—20~90%；Al₂O₃—9~45 %；CaF₂—1~35 %。

2.根据权利要求1所述的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中还包含SiO₂，SiO₂在线芯中的质量百分含量小于35%。

3.根据权利要求1或2所述的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中还包含MgO，MgO在线芯中的质量百分含量小于8%。

4.根据权利要求1或2所述的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中还包含Ca，Ca在线芯中的质量百分含量小于30%。

5.根据权利要求3所述的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中还包含Ca，Ca在线芯中的质量百分含量小于30%。

6.根据权利要求3所述的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中还包含Fe，Fe在线芯中的质量百分含量小于20%。

7.根据权利要求5所述的包芯线，其特征在于：该包芯线的线芯组分中还包含Fe，Fe在线芯中的质量百分含量小于20%。

8.根据权利要求7所述的包芯线，其特征在于：所述各组分的粒度为0.01mm ~4mm。

9.根据权利要求1所述的包芯线，其特征在于：所述包芯线直径为Ф9 mm~16mm，线芯每米质量为100~400g。