CN102851444A

CN102851444A - 一种铝钙复合脱氧剂

Info

Publication number: CN102851444A
Application number: CN2011101763139A
Authority: CN
Inventors: 池和冰; 邵世杰; 徐文杰; 顾学红
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明涉及一种铝钙复合脱氧剂，用于对不锈钢钢液的处理，其特征在于：所述铝钙复合脱氧剂由以下重量百分比的成分组成：10％＜Ca≤15％，40％＜Al≤50％，0＜C≤0.50％，0＜P≤0.045％，0＜Si≤1.00％，Fe余量。本发明所提供的一种铝钙复合脱氧剂，用于在不锈钢冶炼的还原阶段后，对不锈钢钢液的作深脱氧处理，不仅制作成本较低，而且可以达到降低不锈钢板坯中的总氧含量和夹杂物量，提高钢水纯净度的目的。

Description

一种铝钙复合脱氧剂

技术领域

本发明属于冶金领域，具体地，涉及钢铁冶金工业生产中不锈钢冶炼用复合脱氧剂技术领域，更具体地，涉及一种铝钙复合脱氧剂，应用于不锈钢冶炼。

背景技术

不锈钢的特点是含有较高的铬、较低的碳。近几年技术发展和工业进步，对不锈钢的耐蚀性能要求越来越高，从而使不锈钢的品种结构发生了很大变化，低碳、超低碳、超纯铁素体等不锈钢使用量逐渐占到相当的比例。众所周知，不锈钢冶炼的理论基础是碳铬氧化反应的热力学平衡，当熔池中存在着碳及铬时，氧化的特征表现为两者的竞争氧化，其主要氧化反应式是：n[C]+(CrmOn)＝m[Cr]+n(CO)。若能控制热力学条件，使反应向右进行，其综合效果为“降碳保铬”，是不锈钢冶炼技术中的核心目的。

现今，主流的不锈钢冶炼设备是AOD炉(argon oxygen decarburization furnace)，从AOD炉的冶炼过程看，主要分为以下五个阶段：

1)硅铝氧化阶段；2)主脱碳阶段；3)动态脱碳阶段；4)还原阶段；5)脱硫合金化阶段。

由于在AOD炉冶炼过程中，在2)和3)的脱碳阶段，不断吹入的氧气除了和碳发生反应生成CO之外，还不可避免地会和铬进行反应生成Cr₂O₃，但考虑成本因素作为贵金属的Cr必须进行充分回收，因此在4)还原阶段中需要加入大量的还原剂进行还原。从还原效果看铝和硅均是一个很好的还原剂，然而由于铝的成本高，因此普遍利用硅铁中的硅对Cr₂O₃进行还原，从而达到对Cr进行回收的目的。

但从实际情况看采用硅脱氧的不锈钢钢水在1680℃时的自由氧含量，普遍在30ppm左右，采用该还原工艺的成品板坯中的总氧含量基本在40～60ppm之间，很难再降到35ppm以下。如此高的总含氧量就不能满足一些对钢水纯净度要求很高的不锈钢产品的需求。

此时，可采用铝进行补充脱氧，但是由于在此补充脱氧过程中，会产生大量Al₂O₃夹杂，这些Al₂O₃夹杂难以直接上浮，造成在连铸生产中固体Al₂O₃夹杂沉积在水口壁上堵塞水口，严重时会影响连铸机的生产，此外，固体Al₂O₃夹杂亦会对不锈钢表面造成刮痕，影响不锈钢表面质量，同时还会影响钢水纯净度。

为解决上述存在的问题，目前国内专利中采取的办法是在采用铝脱氧的钢液中，再加入一定量的钙金属，生成铝酸钙，铝酸钙在炼钢温度条件下为液态和Al₂O₃相比，更容易上浮，因此可以达到净化钢水的目的。

目前，国内主要存在如下相关专利：

1、申请(专利)号：CN200710012064.3专利名称：炼钢复合脱氧剂-铝钙铁合金。该发明提供了一种炼钢复合脱氧剂-铝钙铁合金，所要解决的问题是：炼钢脱氧的主要材料是铝及铝基的复合合金，它在脱氧过程中烧损大，有效成份低，利用率差，加入量多。同时易二次氧化产生Al₂O₃夹杂，常常出现堵水口现象。该发明的要点是：含20-70％的铝，1-10％的钙及余量的铁和不可避免的杂质。为防止铝钙铁合金的粉化和增加钢的合金化元素，在铝钙铁合金中也可以加入1-20％的锰、1-20％硅和1-5％的钛中的一种或两种。它炼钢脱氧效率高，降低钢中夹杂，不粉化，保证炼钢、连铸顺利进行，达到提高钢质量和降低成本的目的。

然而该发明中，钙的收得率很高，相比之下铝的收得率较低，对于在用铝作为主力脱氧剂的工业化生产中没有成本优势。另外，根据其配比在10％以下的钙含量，也很难满足不锈钢冶炼过程的去除大量Al₂O₃夹杂，进而生成铝酸钙的要求，从而不仅仅未有效解决防止水口堵塞的问题，亦未解决提高不锈钢冶炼中钢水纯净度问题。

2、申请(专利)号：200910011596.4专利名称：铝钙铁复合脱氧剂及其制备方法。该发明涉及一种用于炼钢生产使用的铝钙铁复合脱氧剂及其制备方法，其铝钙铁复合脱氧剂化学成分(重量比)为：石灰石粉18～30％，铝屑35～50％，钉屑20～30％，粘土粉0.3～2％，工业淀粉3～8％，液体水玻璃4～7％。其优点是：脱氧效果好，有效地解决钢水脱氧时铝的收率不稳定和连铸中间包水口絮流的问题，净化钢水的作用明显。

然而，该专利中使用石灰石粉去除Al₂O₃，其作用主要在于在高温下分解为氧化钙和二氧化碳气体，氧化钙可以起到脱硫的作用，并且氧化钙和脱氧产物三氧化二铝夹杂反应形成低熔点的铝酸钙化合物，二氧化碳气体能够使铝酸钙化合物上浮排出，净化钢水。但是，石灰石粉中还存有其他杂质，这样一来，虽然会形成铝酸钙，净化钢水，但这些杂质同样会在某种程度上污染钢水，此外，该发明中还包含有粘土粉，工业淀粉，液体水玻璃，同样会对钢水的纯净度带来影响，同时其配比组成并不适合在不锈钢冶炼领域适用。原因在于，该复合脱氧剂由于使用石灰石粉作为原料，在不锈钢使用中石灰石中的CaCO₃分解，在冶炼不锈钢特殊的还原气氛下，会导致钢水增碳。另外，不锈钢一般使用硅铁作为还原剂，脱氧不完全，因此采用金属钙也有利于进步脱氧去除夹杂物。

因此，需要一种充分考虑不锈钢冶炼的特点和产品质量的要求，避免铝合金收得率过低而造成生产成本过高、钙含量过低无法充分去除三氧化二铝夹杂导致钢水纯净度过低的现象发生，同时避免去除三氧化二铝夹杂的同时带入其他杂质的现象发生的铝钙复合脱氧剂。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铝钙复合脱氧剂，所述铝钙复合脱氧剂能够避免铝合金收得率过低而造成生产成本过高、钙含量过低无法充分去除三氧化二铝夹杂导致钢水纯净度过低的现象发生，同时避免去除三氧化二铝夹杂的同时带入其他杂质的现象发生。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铝钙复合脱氧剂，用于对不锈钢钢液的处理，其特征在于：

由以下重量百分比的成分组成：10％＜Ca≤15％，40％＜Al≤50％，0＜C≤0.50％，0＜P≤0.045％，0＜Si≤1.00％，Fe余量。

其中，Ca为金属钙，并非石灰石粉中的Ca，使用金属钙的目的在于避免在去除三氧化二铝夹杂的过程中，将其他杂质带入钢液。

同时，在成份配比方面，考虑到不锈钢冶炼过程中无法脱磷的工艺现实，对铝钙复合脱氧剂中的磷含量需要进行严格控制。此外，由于在还原阶段已经使用了大量的硅铁对Cr₂O₃进行还原，钢水中一般都会剩余一定量的硅元素，为了减少后续脱氧处理对钢液中合金成份的影响，亦需要对铝钙复合脱氧剂中的硅含量进行适当控制。另外，对于不锈钢而言，无需使铝合金化，铝钙的投加只是作为硅还原脱氧的补充，因此铝含量控制在50％以下。

更优选地，所述钙铝重量比为1∶3.2～1∶3.5，所述铝钙复合脱氧剂的形状为：三角台体、正方梯形台体、长方台体或圆柱体。

采用压制成型的目的在于降低生产成本上和提高生产效率，实现批量生产。

通过使用如上所述的本发明提供的一种铝钙复合脱氧剂，用于在不锈钢冶炼的还原阶段后，对不锈钢钢液的作深脱氧处理，不仅制作成本较低，而且可以达到降低不锈钢板坯中的总氧含量和夹杂物量，提高钢水纯净度的目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例1

取如下重量百分比成分，C：0.43％，Al：49.83％，Ca：12.7％，Si：0.98％，S：0.041％，P：0.045％，Fe余量均匀混合，通过干压法，所述干压法操作步骤：1)将粉粒配料按比例进行混匀；2)将混匀的配料加入到压制机中进行压制成型，制得铝钙复合脱氧剂。

实施例2

取如下重量百分比成分，C：0.48％，Al：40.98％，Ca：10.1％，Si：0.87％，S：0.044％，P：0.032％，Fe余量均匀混合，其余步骤同实施例1，制得铝钙复合脱氧剂。

实施例3

取如下重量百分比成分，C：0.36％，Al：46.02％，Ca：14.9％，Si：0.69％，S：0.038％，P：0.025％，Fe余量均匀混合，其余步骤同实施例1，制得铝钙复合脱氧剂。

实施例4

取如下重量百分比成分，C：0.37％，Al：45.02％，Ca：12.50％，Si：0.68％，S：0.037％，P：0.021％，Fe余量均匀混合，其余步骤同实施例1，制得铝钙复合脱氧剂。

然后将前述实施例中制得的铝钙复合脱氧剂加入不锈钢钢液中进行深度脱氧处理，制作5批共10吨铝钙复合脱氧剂，在冶炼304不锈钢过程中使用。以304不锈钢为例，加入本发明提供的铝钙复合脱氧剂后，不锈钢板坯中的总氧含量如下表所示。

炉号	脱氧方式	实际投加量Kg/t	钢种	总氧ppm
					258085	AL-Ca	2.31	304	26
258087	AL-Ca	2.21	304	26
					258256	AL-Ca	2.13	304	29
258238	AL-Ca	2.14	304	23
					258245	AL-Ca	2.05	304	19
258247	AL-Ca	2.11	304	16
					258086	AL-Ca	2.19	304	29
257246	AL-Ca	2.05	304	28
					均值				25

从上表可见，304不锈钢板坯总氧含量均值仅为25ppm，而同期未采用该脱氧工艺的304板坯总氧含量为43ppm。由此可见，加入本发明提供的铝钙复合脱氧剂后，可有效提高不锈钢钢液的纯净度，大大降低不锈钢板坯中的总氧含量，从304不锈钢冷轧工序的质量反馈看，目前没有发现夹杂类缺陷。

通过使用如上所述的本发明提供的一种铝钙复合脱氧剂，用于在不锈钢冶炼的还原阶段后，对不锈钢钢液的作深脱氧处理，不仅制作成本较低，而且可以达到降低不锈钢板坯中的总氧含量和夹杂物量，提高钢水纯净度，且在压制过程中，不使用粘结剂，直接压制而成，加工比较简单。

Claims

1.一种铝钙复合脱氧剂，用于对不锈钢钢液的处理，其特征在于：所述铝钙复合脱氧剂由以下重量百分比的成分组成：10％＜Ca≤15％，40％＜Al≤50％，0＜C≤0.50％，0＜P≤0.045％，0＜Si≤1.00％，Fe余量。

2.根据权利要求1所述的铝钙复合脱氧剂，其特征在于：所述钙铝重量比为1∶3.2～1∶4.0。

3.根据权利要求1所述的铝钙复合脱氧剂，其特征在于：所述铝钙脱氧复合剂的形状为：三角形台体、正方梯形台体、长方形台体或圆柱体。