CN103374642B

CN103374642B - 钢包顶渣脱氧改质剂

Info

Publication number: CN103374642B
Application number: CN201210122599.7A
Authority: CN
Inventors: 胡汉涛; 蒋晓放; 黄宗泽; 周继刚; 王俊凯
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN103374642A

Abstract

本发明涉及转炉出钢过程中的钢包炉渣改质剂。一种钢包顶渣脱氧改质剂，所述改质剂的主要组分以质量百分比计包括：Al 30-50%，CaO 50-30%，Al₂O₃ 5.0-8.0%，SiO₂ ≤3.0％，S+P ≤0.07％,C 0.7-1.4%，CaF₂ 3.0-8.0%，H₂O ≤0.2％。本发明的改质剂为还原性改质剂，能解决低碳管线钢生产过程中钢包顶渣的氧化性问题，为管线钢的真空脱硫和纯净化生产提供保障。

Description

钢包顶渣脱氧改质剂

技术领域

本发明涉及转炉出钢过程中的钢包炉渣改质剂。

背景技术

转炉出钢末期，炉内熔渣不可避免地会被钢液携带进入钢包。进入钢包的转炉渣呈氧化性，在随后精炼过程中，熔渣中的氧向钢液扩散，增加了钢液的氧位，造成钢液二次氧化，污染钢液，不利于钢液的脱硫。因此，在转炉出钢过程向钢包中加入改质剂，对携带入钢包中的转炉渣进行改质处理，降低其氧化性，改善顶渣吸附夹杂物的能力，是冶炼纯净钢的重要手段。对于采用转炉—RH工艺流程生产的低碳管线钢而言，携带入钢包内的转炉渣改质效果决定了RH中脱硫的成败。

现有的钢包顶渣改质所用的改质剂一般采用CaO基原料，添加Al₂O₃和CaF₂作为助熔剂，加入部分金属Al作为脱氧剂，甚至加入部分B₂O₃或CaF₂，以改善顶渣流动性、氧化性和吸附钢液中氧化物夹杂的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢包顶渣脱氧改质剂，该改质剂为还原性改质剂，能解决低碳管线钢生产过程中钢包顶渣的氧化性问题，为管线钢的真空脱硫和纯净化生产提供保障。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种钢包顶渣脱氧改质剂，所述改质剂的主要组分以质量百分比计包括：Al 30-50%，CaO 50-30%，Al₂O₃ 5.0-8.0%，SiO₂ ≤3.0％,S+P ≤0.07％,C 0.7-1.4%，CaF₂ 3.0-8.0%，H₂O ≤0.2％。

所述Al的粒度小于1mm。

所述改质剂粒度为10-30mm。

本发明以铝屑和CaO为基础，加入少量的Al₂O₃和SiO₂，一定量的助熔剂，并添加微量碳粉，改质剂粒度控制在10-30 mm。

下面对本发明改质剂的主要化学组分的作用作详细叙述。

CaO：在炼钢生产中，CaO为最常用的精炼渣料之一，能够脱硫、吸收脱氧夹杂物、隔绝空气防止钢液二次氧化和固定脱磷产物等。故本发明的改质剂选择CaO为基础渣料，CaO含量为50-30%。

Al：转炉渣中含大量的FeO和MnO，呈强氧化性，不利于后期精炼脱氧和脱硫。为此，应尽可能降低携带入钢包中的顶渣氧化性。本发明的改质剂选用Al作为还原剂，混合于渣料中，以有效脱去渣中的氧，为使其快速和熔渣中的氧反应，铝的粒度应尽可能小。所涉及的化学反应为

2[Al]+3(FeO)=(Al₂O₃)+3[Fe] (1)

2[Al]+3(MnO)=(Al₂O₃)+3[Mn] (2)

本发明的改质剂中Al含量为30-50%，Al的粒度小于1mm。

C：在改质剂中加入碳，以保持熔渣的还原性气氛，降低改质后渣中FeO和MnO的活度，在此还原气氛下，渣料中碳以碳化物形式存在，稳定熔渣的还原性能，减少钢液和渣料中铝的损耗和钢液的二次氧化。本发明的改质剂中C含量为0.7-1.4%。

SiO₂：改质剂的渣料中存在的SiO₂易被Al还原，如反应式(3)所示，降低Al的效率，应该尽可能少。

4[Al]+3(SiO₂)=2(Al₂O₃)+3[Si] (3)

本发明的改质剂中SiO₂ 含量为不大于3.0％。

Al₂O₃：改质剂的渣料中存在Al₂O₃和CaO，纯CaO的熔点较高为2580℃，本发明的改质剂配制一定量的Al₂O₃和金属铝的氧化产物一起，能改善CaO的熔化性能和熔渣的流动性。本发明的改质剂中Al₂O₃含量为5.0-8.0%。

CaF₂：CaF₂中F离子具有有效地破坏熔渣的链状结构、促进熔渣熔化的能力，故本发明的改质剂中添加一定量的萤石，加快改质剂的成渣速率。本发明的改质剂中CaF₂含量为3.0-8.0%。

H₂O：H₂O为各种原料自身带入或制成改质剂后从大气中吸收的成分，是杂质成分。本发明的改质剂中H₂O含量为小于0.2%。

S和P：S和P为各种原料带入的杂质成分。本发明的改质剂中S和P含量之和要求小于0.07%。

考虑到本发明改质剂的铺展性和熔化性，改质剂粒度应该尽可能的小，但是过小颗粒的改质剂易于飘散，污染操作环境，因此本发明的改质剂粒度为10-30 mm。

关于改质剂的用量，与携带入钢包的渣量和渣中（FeO）、(MnO）的含量有关。根据理论计算和实际情况验证，用量为1-3 kg/t钢。

一般在转炉出钢完毕后立即在钢包表面加入脱氧改质剂，以确保脱氧改质剂能快速铺展、尽快熔化，同时有效脱去钢包顶渣中的氧。加入方式可以通过手工投入，也可以通过布料器加入。

本发明提出的低碳铝镇静钢用钢包顶渣改质剂具有以下有益效果：

1）改质后钢包顶渣2-4 min内即熔化完成，化渣效果良好；

2）改质后顶渣中(%FeO)+(%MnO)<2.5；

3）RH脱硫处理后，顶渣中(%FeO)+(%MnO)<2.5。

本发明的含少量碳质材料的钢包渣改质剂具有良好的还原性和快速成渣的特点，特别地，在改质后能够有效地保证熔渣的还原性，可以实现对钢包渣持续稳定改质，充分发挥钢包渣对钢水的脱硫、防止氧化和对夹杂物的吸附作用，提高钢水的洁净度。本发明的改质剂适用于除超低碳钢外所有碳钢的顶渣改质，对环境无不良影响，在炼钢生产厂中均具有推广应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的改质剂应用于洁净钢精炼过程，能够明显改善顶渣的流动性，降低顶渣的氧化性，稳定顶渣的还原性能，减少钢液的二次氧化。为稳定地生产优质钢产品提供良好的脱硫、吸附氧化物夹杂条件。

典型的转炉出钢炉渣成分如表1所示。

表1 典型的转炉渣组成（质量百分比）

SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	MnO	FeO
						7-10	<1	40-50	8-10	1-2	10-20

表2 实施例所用改质剂的组成（质量百分比）

编号	Al	CaO	Al₂O₃	SiO₂	CaF₂	C	其他
								1	48.5	35.0	6.1	2.2	5.1	0.8	2.3
2	44.6	37.2	6.9	2.1	6.1	1.1	2.0
								3	41.4	38.9	7.6	2.0	6.8	1.2	2.1
4	38.5	41.6	7.8	1.1	7.2	1.3	2.5
								5	40.4	39.8	7.5	1.8	7.0	1.2	2.3

采用本发明改质剂冶炼的3个典型炉次分述如下。所用改质剂成分如表2所示，改质剂的粒度为10-30 mm。

实施例1，转炉冶炼结束后，钢包底部铺上CaO约0.77t，挡渣出钢。转炉出钢量为295t，出钢量为2/3时，加入锰铁3t、铝硅锰1.6t和铝铁合金0.2t，对钢液进行复合脱氧。出钢结束后迅速在钢包内渣面加入本发明的改质剂0.47t，对钢包顶渣进行脱氧、改质。可以看到，熔渣加入钢包后，迅速在渣面铺展开来，3.1 min内熔渣即熔化完成，渣中：%SiO₂=12.09，%Al₂O₃=41.99，%CaO=33.1，%MgO=4.95，%MnO=1.74，%FeO=0.21，渣中（%FeO）+(%MnO)<2.5，效果较好。在RH脱硫后（6 kg/t钢脱硫剂），顶渣主要成分为：%SiO₂=10.93，%Al₂O₃=38.68，%CaO=36.30，%MgO=6.18，%MnO=1.41，%FeO=0.20，由于渣中少量碳粒子的存在使得顶渣保持还原性，渣中（%FeO）和(%MnO)稳定下降，（%FeO）+(%MnO)<2.5，脱硫效率为45%，中间包总氧含量为16ppm。

实施例2，转炉冶炼结束后，钢包底部铺上CaO约0.7t，挡渣出钢。转炉出钢量为300t，出钢量为2/3时，加入锰铁3.1t、硅铁0.4t和铝0.45t，对钢液进行复合脱氧。出钢结束后迅速在钢包内渣面加入本发明的改质剂0.44t，对钢包顶渣进行脱氧、改质。可以看到，熔渣加入钢包后，迅速在渣面铺展开来，2.6 min内熔渣即熔化完成，钢包顶渣的主要成分为：%SiO₂=9.45，%Al₂O₃=46.46，%CaO=36，%MgO=3.67，%MnO=1.49，%FeO=0.09，渣中（%FeO）+(%MnO)<2.5，效果良好。在RH脱硫后（6kg/t钢脱硫剂），顶渣主要成分为%SiO₂=8.80，%Al₂O₃=34.96，%CaO=45.64，%MgO=4.47，%MnO=1.22，%FeO=0.11，由于渣中少量碳粒子的存在使得熔渣保持还原性，（%FeO）和(%MnO)稳定下降，（%FeO）+(%MnO)<2.5，脱硫效率为47%，中间包中总氧含量为15ppm。

实施例3，转炉冶炼结束后，钢包底部铺上CaO约0.3t，挡渣出钢。转炉出钢量为300t，出钢量为2/3时，加入电解锰2.0t、硅锰2.5t和铝铁1.3t，对钢液进行复合脱氧。出钢结束后迅速在钢包内渣面加入本发明的改质剂0.42t，对钢包顶渣进行脱氧、改质。可以看到，熔渣加入钢包后，迅速在渣面铺展开来，2.5 min内熔渣即熔化完成，钢包顶渣的主要成分为：%SiO₂=8.30，%Al₂O₃=46.68，%CaO=33.14，%MgO=5.44，%MnO=1.99，%FeO=0.21，渣中（%FeO）+(%MnO)<2.5，效果良好。在RH脱硫后（4.9 kg/t钢脱硫剂），顶渣主要成分为：%SiO₂=7.66，%Al₂O₃=28.14，%CaO=50.68，%MgO=5.50，%MnO=1.73，%FeO=0.23，由于渣中少量碳粒子的存在使得熔渣保持还原性，（%FeO）和(%MnO)之和稳定下降，（%FeO）+(%MnO)<2.5，脱硫效率为40.8%,中间包总氧含量为16ppm。

实施例4，转炉冶炼结束后，钢包底部铺上CaO约0.35t，挡渣出钢。转炉出钢量为300t，出钢量为2/3时，加入电解锰1.8t、硅锰2.6t和铝铁1.4 t，对钢液进行复合脱氧。出钢结束后迅速在钢包内渣面加入本发明的改质剂0.50t，对钢包顶渣进行脱氧、改质。可以看到，熔渣加入钢包后，迅速在渣面铺展开来，2.5 min内熔渣即熔化完成，钢包顶渣的主要成分为：%SiO₂=6.82，%Al₂O₃=41.58，%CaO=39.15，%MgO=5.24，%MnO=1.78，%FeO=0.15，渣中（%FeO）+(%MnO)<2.5，效果良好。在RH脱硫后（5.2 kg/t钢脱硫剂），顶渣主要成分为：%SiO₂=6.52，%Al₂O₃=33.25，%CaO=47.68，%MgO=6.11，%MnO=1.48，%FeO=0.14，由于渣中少量碳粒子的存在使得熔渣保持还原性，（%FeO）和(%MnO)之和稳定下降，（%FeO）+(%MnO)<2.5，脱硫效率为45.8%,中间包总氧含量为15ppm。

实施例5，转炉冶炼结束后，钢包底部铺上CaO约0.3t，挡渣出钢。转炉出钢量为300t，出钢量为2/3时，加入电解锰2.0t、硅锰2.5t和铝铁1.3t，对钢液进行复合脱氧。出钢结束后迅速在钢包内渣面加入本发明的改质剂0.42t，对钢包顶渣进行脱氧、改质。可以看到，熔渣加入钢包后，迅速在渣面铺展开来，2.4 min内熔渣即熔化完成，钢包顶渣的主要成分为：%SiO2=8.8，%Al2O3=44.55，%CaO=37.27，%MgO=4.54，%MnO=1.89，%FeO=0.19，渣中（%FeO）+(%MnO)<2.5，效果良好。在RH脱硫后（5.5 kg/t钢脱硫剂），顶渣主要成分为：%SiO2=7.57，%Al2O3=36.44，%CaO=43.36，%MgO=5.91，%MnO=1.61，%FeO=0.22，由于渣中少量碳粒子的存在使得熔渣保持还原性，（%FeO）和(%MnO)之和稳定下降，（%FeO）+(%MnO)<2.5，脱硫效率为46.2%,中间包总氧含量为15ppm。

可以看出，采用本发明的改质剂可以使钢包渣中氧化性成分（%FeO）和(%MnO)含量明显降低，达到2.5%以下，并能在整个过程中保持稳定。保证了真空下钢水的脱硫效率，可以较好地实现对钢中夹杂物总量的控制，使得中间包钢水的总氧含量较低，达到提高钢水质量的目的。

Claims

1.一种钢包顶渣脱氧改质剂，其特征是：所述改质剂的主要组分以质量百分比计包括：Al 30-50%，CaO 50-30%，Al₂O₃ 5.0-8.0%，SiO₂ ≤3.0％，S+P ≤0.07％,C 0.7-1.4%，CaF₂ 3.0-8.0%，H₂O ≤0.2％。

2.根据权利要求1所述的钢包顶渣脱氧改质剂，其特征是：所述Al的粒度小于1mm。

3.根据权利要求1所述的钢包顶渣脱氧改质剂，其特征是：所述改质剂粒度为10-30mm。