CN104131136B - 一种铁水、钢水脱硫用材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁水、钢水脱硫用材料及其制备方法，属于钢铁冶金领域。其为丝状，从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带；所述的内芯的材料为镁丝或者钙丝，其中镁丝的成分及质量分数为：Al：0.01～1.20％，Si：0～2.10％，Mn：0～0.8％，Fe：0.01～3.20％，余量为Mg；所述的钙丝的成分及质量分数为：Al：0.40～1.80％，Si：0～1.20，Mn：0～0.60％，Fe：0.03～2.50％，余量为Ca；所述的镁带的成分及质量分数为：Al：0.1～1.5％，Si：0.1～1.5％，Fe：0.1～1.5％，余量为Mg。加入铁液和钢液中，因正相关作用，可以提高反应活性，脱硫效率大幅提高。

Description

一种铁水、钢水脱硫用材料及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体地说，涉及一种铁水、钢水脱硫用材料及其制备方法。

背景技术

钢铁冶金方面，为了使钢中硫含量达到很低的程度，减少钢中有害夹杂和提高钢的综合性能，人们往往采用的方法是：一是对铁水进行优化处理，一是对钢水进行深度脱硫，现行所用材料和方法有其缺点是：(一)脱硫剂的设计很难做到精确，导致脱硫成本和脱硫精度差异很大。(二)现行的铁水脱硫就是喷粉法和搅拌法，需要几千万元至数亿元巨大的设备设施投入。同时运行成本高。(三)现行铁水脱硫工艺周期相对较长，效率相对较低，脱硫工艺调控性不足，适应性不广。(四)向钢水中直接加入现行用的脱硫剂，很难做到钢水深脱硫，脱硫精度也不可控，目前钢水深脱硫均采用钢包炉精练来完成(其周期长，成本很高)。

关于铁水、钢水脱硫的方式有很多，但是效果都不尽理想，例如中国专利号：201410140096.1，专利名称为：脱硫剂及其加入方法，该发明公开了一种脱硫剂及其加入方法，根据该发明的实施例的脱硫剂是由15wt％～20wt％的镁、40wt％～45wt％的铝和35wt％～40wt％的铁组成的合金，根据该发明的脱硫剂的熔点为500℃～550℃。根据该发明的脱硫剂的加入方法是在RH真空精炼时以喂线方式加入到钢液中，将根据该发明的脱硫剂加工成直径为10mm～15mm的金属线，加入量为2～5kg/吨钢。根据该发明的脱硫剂不含腐蚀性成分，在一定程度上减小了钢水的温降，提高了脱硫率。

再如：中国专利号：201410118031.7，专利名称为：一种铁水包内顶底复吹铁水预脱硫的方法，该方法中所使用的设备主要由顶吹喷粉罐、底吹喷粉罐、铁水包、顶吹喷枪、底吹透气元件组成，其中顶吹喷枪的枪体与铁水包中心轴线之间保持的夹角α＝10～20°，顶吹喷枪的一端与顶吹喷粉罐相连，顶吹喷枪的另一端***铁水的深度距铁水包底面200～300mm，顶吹喷枪的枪口中心位于铁水包中心轴线上，顶吹喷枪的枪体中心线和底吹透气元件中心线均处于经过铁水包底面直径的同一垂直立面上，底吹喷粉罐与底吹透气元件相连同，底吹透气元件中心位于铁水包底面半径的二分之一处；使用上述设备进行铁水预脱硫时采取如下方法：(1)顶吹喷枪以氮气为载体，在喷吹压力为0.18～0.22MPa、氮气流量为吨铁0.05～0.08Nm³/min的条件下，以吨铁0.00～0.08kg/min的喷吹强度将顶吹喷粉罐内的镁粉喷吹到钢液中，镁粉喷吹量为0～0.5kg/t铁水，喷吹时间0～6min，粉气比约为1.0kg/Nm³；(2)底吹以氮气为载气通过底吹透气元件将底吹喷粉罐内脱硫粉剂喷吹至铁水包中，喷吹压力0.3～0.5MPa、氮气流量为吨铁0.05～0.1Nm³/min，喷吹强度为吨铁0～0.4kg/min，脱硫粉剂的喷吹量为0～4kg/t铁水，喷吹时间为8～10min，粉气比约为3kg/Nm³。

以上两份专利都存在脱硫效果差，材料消耗大的问题，尤其是直接加入现行用的脱硫剂，很难做到钢水深脱硫，脱硫精度也不可控。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有铁水、钢水脱硫存在很难做到钢水深脱硫，脱硫精度也不可控、材料消耗大的问题，本发明提供一种铁水、钢水脱硫用材料及其制备方法，其能可以提高反应活性，脱硫效率大幅提高，同时具有消耗低、渣量小等特点。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种铁水、钢水脱硫用材料，其为丝状，从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带；所述的内芯的材料为镁丝或者钙丝，其中镁丝的成分及质量分数为：Al：0.01～1.20％，Si：0～2.10％，Mn：0～0.8％，Fe：0.01～3.20％，余量为Mg；所述的钙丝的成分及质量分数为：Al：0.40～1.80％，Si：0～1.20，Mn：0～0.60％，Fe：0.03～2.50％，余量为Ca；所述的镁带的成分及质量分数为：Al：0.1～1.5％，Si：0.1～1.5％，Fe：0.1～1.5％，余量为Mg；所述的钢带的成分及质量百分比为C：0.07～0.10％；Si：≤0.03％；Mn：0.21～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.025％；Al：0.03～0.06％；Cr：≤0.04％；Ni：≤0.01％；Cu：≤0.10％，余量为Fe。

优选地，所述的内芯的直径为4-23mm，镁带的厚度为0.15-2.8mm，填充颗粒的粒径0.1-4.5mm，钢带的内径为8-28mm，钢带的厚度为0.22～0.65mm。

优选地，所述的填充颗粒的成分根据内芯的材料确定，当内芯的材料为镁丝时，填充颗粒中Mg的质量分数为30～60％，余量为Ca；当内芯的材料为钙丝时，填充颗粒中Mg的质量分数为50～85％，余量为Ca。

优选地，所述的填充颗粒的粒度根据内芯的材料确定，当内芯的材料为镁丝时，填充颗粒的粒度为0.1～4.5mm；当内芯的材料为钙丝时，填充颗粒的粒度为0.1～3.5mm。

优选地，所述的内芯的表面进行钝化处理；所述的填充颗粒经过钝化处理。

一种铁水、钢水脱硫用材料的制备方法，其步骤为：

(1)选择原材料：金属镁或金属钙；金属镁的成分及质量分数为：Al：0.01～1.20％，Si：0～2.10％，Mn：0～0.8％，Fe：0.01～3.20％，余量为Mg；金属钙的成分及质量分数为：Al：0.40～1.80％，Si：0～1.20，Mn：0～0.60％，Fe：0.03～2.50％，余量为Ca；

(2)将步骤(1)中的金属镁和金属钙分别加工成棒型材料，再将棒型材料采用专用挤压成型设备和工艺，加工成型为金属镁丝和金属钙丝，其丝径为￠4-23mm，再将金属镁丝和金属钙丝用硅油类钝化剂进行表面钝化；

(3)将金属镁加工成扁型材料，所采用的金属镁的成分及质量分数为：Al：0.1～1.5％，Si：0.1～1.5％，Fe：0.1～1.5％，余量为Mg；再将扁型镁材加工成金属镁带，其镁带的厚度为0.15-2.8mm；

(4)将金属镁块和金属钙块按比例混合，当内芯的材料为镁丝时，Mg的质量分数为30～60％，余量为Ca；当内芯的材料为钙丝时，Mg的质量分数为50～85％，余量为Ca，放入真空炉中熔炼成合金块，再将其合金块破碎成粒径0.1-4.5mm的颗粒，并将其颗粒用硅油类钝化剂表面进行钝化处理，得到填充颗粒；

(5)选择成分及质量百分比为C：0.07～0.10％；Si：≤0.03％；Mn：0.21～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.025％；Al：0.03～0.06％；Cr：≤0.04％；Ni：≤0.01％；Cu：≤0.10％，余量为Fe的钢带；

(6)采用包芯线机组用步骤(5)中的钢带将步骤(4)中的填充颗粒、步骤(3)中的镁带和步骤(2)中的内芯进行包覆，包覆成从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带的丝状。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用金属镁钙复合材料同时含有金属镁和金属钙两种碱土金属，镁丝的成分及质量分数为：Al：0.01～1.20％，Si：0～2.10％，Mn：0～0.8％，Fe：0.01～3.20％，余量为Mg；钙丝的成分及质量分数为：Al：0.40～1.80％，Si：0～1.20，Mn：0～0.60％，Fe：0.03～2.50％，余量为Ca；镁带的成分及质量分数为：Al：0.1～1.5％，Si：0.1～1.5％，Fe：0.1～1.5％，余量为Mg；钢带的成分及质量百分比为C：0.07～0.10％；Si：≤0.03％；Mn：0.21～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.025％；Al：0.03～0.06％；Cr：≤0.04％；Ni：≤0.01％；Cu：≤0.10％，余量为Fe，同时加入铁液和钢液中，因正相关作用，可以提高反应活性，脱硫效率大幅提高；

(2)本发明铁水、钢水脱硫用材料的制备方法可以使金属镁和金属钙的成分比例在很宽的范围内调整，其脱硫工艺有广泛的适应性，脱硫深度可以精确控制；

(3)本发明铁水、钢水脱硫用材料无论是铁水预脱硫，还是钢水终点深脱硫，均可实现，消耗低、渣量小、铁损小、温降少等特点的低成本模式运行；

(4)本发明铁水、钢水脱硫用材料的巨大改变，至使设备设施投入降到之前的十分之一多，同时减少了运行成本，和避免了运行过程中易发生的设备和工艺事故；

(5)本发明运行过程安全环保，无烟尘，无粉尘，无气味，大幅度改善现场操作环境；

(6)本发明在钢水脱硫过程中，可获得优良的脱硫，脱氧，净化钢夜等多项冶金效果，比单一的脱硫，脱氧，钙处理更具优越性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

制备铁水、钢水脱硫用材料，其步骤为：

(1)选择原材料：金属镁；金属镁的成分及质量分数为：Al：0.03％，Si：1.20％，Mn：0.3％，Fe：2.10％，余量为Mg；金属钙的成分及质量分数为：Al：0.7％，Si：0.30，Mn：0.30％，Fe：1.40％，余量为Ca；

(2)将步骤(1)中的金属镁分别加工成棒型材料，再将棒型材料采用专用挤压成型设备和工艺，加工成型为金属镁丝，其丝径为￠23mm，再将金属镁丝用硅脂295-3D进行表面钝化；

(3)将金属镁块和金属钙块按比例混合，Mg的质量分数为30％，余量为Ca；放入真空炉中熔炼成合金块，再将其合金块破碎成粒径0.1-4.5mm的颗粒，并将其颗粒用硅脂295-3D钝化剂进行钝化处理，得到填充颗粒；

(4)选择成分及质量百分比为C：0.08％；Si：0.02％；Mn：0.37％；P：0.020％；S：0.021％；Al：0.05％；Cr：0.02％；Ni：0.01％；Cu：0.10％，余量为Fe的钢带；

(5)采用包芯线机组用步骤(4)中的钢带将步骤(3)中的填充颗粒、和步骤(2)中的内芯进行包覆，包覆成从内到外依次为内芯、填充颗粒和钢带的丝状，其中钢带的外径为28mm，如图1所示。

用步骤(6)制备的铁水、钢水脱硫用材料调节公称容量为220吨铁水罐，铁水成分：C：4.1％、Si：0.5％、Mn：0.3％、P：0.11％、S：0.13％，余量为Fe。在铁水预处理过程中用喂线机直接将金属镁钙复合材料包芯线喂入铁水，喂线速度120-150m/min，铁水平均脱硫率为71.3％。

实施例2

制备铁水、钢水脱硫用材料，其步骤为：

(1)选择原材料：金属钙；金属钙的成分及质量分数为：Al：0.40％，Si：1.20，Mn：0.1％，Fe：2.50％，余量为Ca；

(2)将步骤(1)中的金属钙分别加工成棒型材料，再将棒型材料采用专用挤压成型设备和工艺，加工成型为金属镁丝和金属钙丝，其丝径为￠4mm，再将金属钙丝用甲基硅油进行表面钝化；

(3)将金属镁加工成扁型材料，所采用的金属镁的成分及质量分数为：Al：0.1％，Si：1.5％，Fe：0.1％，余量为Mg；再将扁型镁材加工成金属镁带，其镁带的厚度为2.8mm；

(4)将金属镁块和金属钙块按比例混合，Mg的质量分数为85％，余量为Ca，放入真空炉中熔炼成合金块，再将其合金块破碎成粒径0.1-3.5mm的颗粒，并将其颗粒用甲基硅油进行钝化处理，得到填充颗粒；

(5)选择成分及质量百分比为C：0.07％；Si：0.03％；Mn：0.21％；P：0.020％；S：0.025％；Al：0.06％；Cr：0.04％；Ni：0.01％；Cu：0.10％，余量为Fe的钢带；

(6)采用包芯线机组用步骤(5)中的钢带将步骤(4)中的填充颗粒、步骤(3)中的镁带和步骤(2)中的内芯进行包覆，包覆成从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带的丝状，丝状的外径等于16min，如图1所示。

用步骤(6)制备的铁水、钢水脱硫用材料调节公称容量为120吨铁水罐，铁水成分：C：4.4％、Si：0.6％、Mn：0.45％、P：0.13％、S：0.11％。用喂线机直接将步骤(6)制备的铁水、钢水脱硫用材料复合材料包芯线喂入铁水，喂线速度80～110m/min，铁水平均脱硫率为69.7％。

实施例3

制备铁水、钢水脱硫用材料，其步骤为：

(1)选择原材料：金属镁和金属钙；金属镁的成分及质量分数为：Al：1.20％，Si：0.1％，Mn：0.8％，Fe：0.01，余量为Mg；金属钙的成分及质量分数为：Al：0.40％，Si：1.20，Mn：0.60％，Fe：0.03，余量为Ca；

(2)将步骤(1)中的金属镁和金属钙分别加工成棒型材料，再将棒型材料采用专用挤压成型设备和工艺，加工成型为金属镁丝和金属钙丝，其丝径为￠16mm，再将金属镁丝和金属钙丝用DRZ-1导热硅脂进行表面钝化；

(3)将金属镁加工成扁型材料，所采用的金属镁的成分及质量分数为：Al：1.5％，Si：0.1％，Fe：1.5％，余量为Mg；再将扁型镁材加工成金属镁带，其镁带的厚度为0.15mm；

(4)将金属镁块和金属钙块按比例混合，当内芯的材料为镁丝时，Mg的质量分数为50，余量为Ca；当内芯的材料为钙丝时，Mg的质量分数为60，余量为Ca，放入真空炉中熔炼成合金块，再将其合金块破碎成粒径0.1-3.5mm的颗粒，并将其颗粒用DRZ-1导热硅脂进行钝化处理，得到填充颗粒；

(5)选择成分及质量百分比为C：0.10％；Si：0.01％；Mn：0.60％；P：0.010％；S：0.020％；Al：0.03％；Cr：0.04％；Ni：0.01％；Cu：0.08％，余量为Fe的钢带；

(6)采用包芯线机组用步骤(5)中的钢带将步骤(4)中的填充颗粒、步骤(3)中的镁带和步骤(2)中的内芯进行包覆，包覆成从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带的丝状，如图1所示。

用步骤(6)制备的铁水、钢水脱硫用材料调节公称容量为70吨钢水包，钢水成分：C：0.22％、Si：0.53％、Mn：1.39％、P：0.022％、S：0.024％。使用步骤(6)制备的铁水、钢水脱硫用材料，用喂线机直接将其喂入钢水，喂线速度110-130m/min，钢水中硫均降至0.008％当内芯的材料为镁丝时，平均脱硫率为62.5％，当内芯的材料为钙丝时，平均脱硫率为64％，比单一的脱硫、脱氧、钙处理更具优越性，对比成本大幅度降低。

Claims (5)

1.一种铁水、钢水脱硫用材料，其特征在于，其为丝状，从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带；所述的内芯的材料为镁丝或者钙丝，其中镁丝的成分及质量分数为：Al：0.01～1.20％，Si：0～2.10％，Mn：0～0.8％，Fe：0.01～3.20％，余量为Mg；所述的钙丝的成分及质量分数为：Al：0.40～1.80％，Si：0～1.20，Mn：0～0.60％，Fe：0.03～2.50％，余量为Ca；所述的镁带的成分及质量分数为：Al：0.1～1.5％，Si：0.1～1.5％，Fe：0.1～1.5％，余量为Mg；所述的钢带的成分及质量百分比为C：0.07～0.10％；Si：≤0.03％；Mn：0.21～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.025％；Al：0.03～0.06％；Cr：≤0.04％；Ni：≤0.01％；Cu：≤0.10％，余量为Fe；所述的填充颗粒的成分根据内芯的材料确定，当内芯的材料为镁丝时，填充颗粒中Mg的质量分数为30～60％，余量为Ca；当内芯的材料为钙丝时，填充颗粒中Mg的质量分数为50～85％，余量为Ca。

2.根据权利要求1所述的一种铁水、钢水脱硫用材料，其特征在于，所述的内芯的直径为4-23mm，镁带的厚度为0.15-2.8mm，填充颗粒的粒径0.1-4.5mm，钢带的内径为8-28mm，钢带的厚度为0.22～0.65mm。

3.根据权利要求1所述的一种铁水、钢水脱硫用材料，其特征在于，所述的填充颗粒的粒度根据内芯的材料确定，当内芯的材料为镁丝时，填充颗粒的粒度为0.1～4.5mm；当内芯的材料为钙丝时，填充颗粒的粒度为0.1～3.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种铁水、钢水脱硫用材料，其特征在于，所述的内芯的表面进行钝化处理；所述的填充颗粒经过钝化处理。

5.一种铁水、钢水脱硫用材料的制备方法，其步骤为：

(1)选择原材料：金属镁或金属钙；金属镁的成分及质量分数为：Al：0.01～1.20％，Si：0～2.10％，Mn：0～0.8％，Fe：0.01～3.20％，余量为Mg；金属钙的成分及质量分数为：Al：0.40～1.80％，Si：0～1.20，Mn：0～0.60％，Fe：0.03～2.50％，余量为Ca；

(2)将步骤(1)中的金属镁和金属钙分别加工成棒型材料，再将棒型材料采用专用挤压成型设备和工艺，加工成型为金属镁丝和金属钙丝，其丝径为￠4-23mm，再将金属镁丝和金属钙丝用硅油类钝化剂进行表面钝化；

(3)将金属镁加工成扁型材料，所采用的金属镁的成分及质量分数为：Al：0.1～1.5％，Si：0.1～1.5％，Fe：0.1～1.5％，余量为Mg；再将扁型镁材加工成金属镁带，其镁带的厚度为0.15-2.8mm；

(4)将金属镁块和金属钙块按比例混合，当内芯的材料为镁丝时，Mg的质量分数为30～60％，余量为Ca；当内芯的材料为钙丝时，Mg的质量分数为50～85％，余量为Ca，放入真空炉中熔炼成合金块，再将其合金块破碎成粒径0.1-4.5mm的颗粒，并将其颗粒用硅油类钝化剂表面进行钝化处理，得到填充颗粒；

(5)选择成分及质量百分比为C：0.07～0.10％；Si：≤0.03％；Mn：0.21～0.60％；P：≤0.020％；S：≤0.025％；Al：0.03～0.06％；Cr：≤0.04％；Ni：≤0.01％；Cu：≤0.10％，余量为Fe的钢带；

(6)采用包芯线机组用步骤(5)中的钢带将步骤(4)中的填充颗粒、步骤(3)中的镁带和步骤(2)中的内芯进行包覆，包覆成从内到外依次为内芯、镁带、填充颗粒和钢带的丝状。