CN111910047A - 一种含钛h型钢冶炼用合成渣及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含钛H型钢冶炼用合成渣及其制备方法，其组分按重量百分比包括：CaO：55％～65％，MgO：8％～12.5％，Al2O3：12％～18％，CaF2：8％～12.5％，SiO2≤4％，灰分+水分≤2.5％。本发明的有益效果是：应用于含钛H型钢炼钢过程中，与传统精炼渣相比，能更有效地去除钢水中的自由氧和非金属夹杂，同时提高并稳定钛的回收率。

Description

一种含钛H型钢冶炼用合成渣及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地，涉及一种含钛H型钢冶炼用合成渣及其制备方法。
背景技术
钢水中加入微量的钛，能够提高钢的强度、韧性和焊接性能。由于Ti的化学活性很大，易和C、N、O、S等形成化合物，钛在钢中的回收率低且不稳定。为保证钛有较高且稳定的回收率，必须在钢的冶炼过程中采用更好的合成渣，脱去钢水中的自由氧，并更有效地去除钢水中的非金属夹杂。
中国专利申请CN105779700A公开了一种钢铁冶炼合成渣及其生产方法，其按重量百分比由以下成分组成：CaO 61％、Al2O3 20％、SiO2≤3％、Fe2O3≤1％、MgO≤1％、P≤0.03％、S≤0.01％、CaF2≤2.5％、水分≤10％；其特征是该合成渣不易破碎和粉化、流动性好、物料损失少、熔化快效果好，有利环保。中国专利申请CN105483329A公开了一种提高钢种精炼质量的精炼合成渣及其制备方法，其重量百分比的组分：35～75％的白云石粉、25～55％的高铝矾土、1～10％的活性氧化镁、5～15％的纯铝酸钙水泥和1～10％的添加剂；其特征是该精炼合成渣熔点低，纯净度高，整套制备方法简单。以上合成渣去除钢水中的自由氧和夹杂物的能力不足，无法满足含钛H型钢生产的要求，另外上述合成渣也无法使钛的回收率保持稳定。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出一种专用合成渣，用于含钛H型钢冶炼生产过程中，可以提高并稳定钛的回收率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含钛H型钢冶炼用合成渣，组分按重量百分比包括：CaO：55％～65％、MgO：8％～12.5％、Al2O3：12％～18％、CaF2：8％～12.5％、SiO2≤4％、灰分+水分≤2.5％。
根据本发明所述的含钛H型钢冶炼用合成渣，作为优选地，所述含钛H型钢冶炼用合成渣，组分按重量百分比包括：CaO：56.25％～61.55％、MgO：9.12％～11.26％、Al2O3：14.32％～16.58％、CaF2：9.15％～11.55％、SiO2≤2.95％、灰分+水分≤1.9％。
进一步优选地，所述含钛H型钢冶炼用合成渣，组分按重量百分比包括：CaO：60.23％、MgO：10.55％、Al2O3：14.51％、CaF2：10.21％、SiO2：2.53％、水分+灰分：1.32％。
一种含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量百分比取活性石灰42％～52％、轻烧白云石18％～28％、萤石9％～15％和铝矾土熟料12％～20％，混合均匀后破碎，制得合成渣粉；优选地，合成渣粉破碎至粒径小于0.05mm；
2)将步骤1)制得的合成渣粉与泡沫球混合均匀制得混合原料，其中，所述合成渣与泡沫球的体积百分比为(4：1)～(5：1)；其中，泡沫球的主要成分为聚乙烯，商业购买即可，优选粒度2～3mm的泡沫球；
3)将步骤2)制得的混合原料压制成合成渣球；优选压制成直径5～7cm的合成渣球，可以选用压球机进行压制；
4)将步骤3)制得的合成渣球置入加热炉内，加热55～65分钟，制得蜂窝状含钛H型钢冶炼用合成渣；优选加热温度450～480℃。
根据本发明的含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，优选地，所述步骤1)中，按重量百分比取活性石灰45％～50％、轻烧白云石20％～25％、萤石10％～14％和铝矾土熟料14％～19％。
根据本发明的含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，进一步优选地，所述步骤1)中，按重量百分比取活性石灰48％、轻烧白云石23％、萤石11％和铝矾土熟料18％。
本发明还提供上述含钛H型钢冶炼用合成渣在含钛H型钢钢水冶炼中的应用。
根据本发明的优选，上述含钛H型钢冶炼用合成渣的用量为每吨钢2～2.5kg，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.5～2kg预融渣，预融渣成分按重量百分比为：CaO：52％～58％、Al2O3：45％～53％、SiO2≤3％、TFe≤2％。
本发明的合成渣，采用了一种与传统精炼渣不同的组分与制作工艺，在合适的加热温度和加热时间下，制作出一种适合含钛H型钢冶炼使用的专用合成渣。
本发明的有益效果是：应用于含钛H型钢钢水出钢过程中，与传统精炼渣相比，能更有效地去除钢水中的自由氧和非金属夹杂，同时提高并稳定钛的回收率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。
活性石灰：CaO＞90wt％，SiO2≤3wt％，灰分+水分≤3wt％。
轻烧白云石：CaO：45wt％～55wt％，MgO：40wt％～50wt％，SiO2≤3wt％，灰分+水分≤3wt％。
铝矾土熟料：Al2O3：78wt％～85wt％，SiO2：1wt％～12wt％，CaO：1wt％～3wt％，MgO：1wt％～3wt％，灰分+水分≤3wt％，P+S≤1wt％。
萤石：优质，CaF2＞95wt％，SiO2≤4wt％，灰分+水分≤1wt％。
实施例1
含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量百分比将活性石灰43％、轻烧白云石27％、萤石13％和铝矾土熟料17％混匀，然后破碎至粒径小于0.05mm，得合成渣粉；
(2)将步骤(1)制得的合成渣粉与粒度2～3mm的泡沫球混合均匀，合成渣粉与泡沫球的体积比为4：1；
(3)将步骤(2)制得的混合原料在压球机中压制成5～7cm的合成渣球；
(4)将步骤(3)制得的合成渣球置入加热炉内，在470℃左右温度下保温55分钟，制得蜂窝状含钛H型钢冶炼用合成渣。
经检测，制得的含钛H型钢冶炼用合成渣的组分如下(均为重量百分比)：CaO：56.52％，MgO：12.45％，Al2O3：13.96％，SiO2：2.57％，CaF2：12.49％，灰分+水分＝1.36％，P+S＝0.65％。
实施例2
含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量百分比将活性石灰46％、轻烧白云石25％、萤石12％和铝矾土熟料17％混匀，然后破碎至粒径小于0.05mm，得合成渣粉；
(2)将步骤(1)制得的合成渣粉与粒度2～3mm的泡沫球混合均匀，合成渣粉与泡沫球的体积比为4.3：1；
(3)将步骤(2)制得的混合原料在压球机中压制成5～7cm的合成渣球；
(4)将步骤(3)制得的合成渣球置入加热炉内，在480℃左右温度下保温60分钟，制得蜂窝状含钛H型钢冶炼用合成渣。
经检测，制得的含钛H型钢冶炼用合成渣的组分如下(均为重量百分比)：CaO：58.62％，MgO：11.21％，Al2O3：14.19％，SiO2：2.58％，CaF2：11.41％，灰分+水分＝1.33％，P+S＝0.66％。
实施例3
含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量百分比将活性石灰48％、轻烧白云石23％、萤石11％和铝矾土熟料18％混匀，然后破碎至粒径小于0.05mm，得合成渣粉；
(2)将步骤(1)制得的合成渣粉与粒度2～3mm的泡沫球混合均匀，合成渣粉与泡沫球的体积比为4.5：1；
(3)将步骤(2)制得的混合原料在压球机中压制成5～7cm的合成渣球；
(4)将步骤(3)制得的合成渣球置入加热炉内，在450℃左右温度下保温65分钟，制得蜂窝状含钛H型钢冶炼用合成渣。
经检测，制得的含钛H型钢冶炼用合成渣的组分如下(均为重量百分比)：CaO：60.23％，MgO：10.55％，Al2O3：14.51％，CaF2：10.21％，SiO2：2.53％，水分+灰分：1.32％，P+S＝0.65％。
实施例4
含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量百分比将活性石灰50％、轻烧白云石22％、萤石12％和铝矾土熟料16％混匀，然后破碎至粒径小于0.05mm，得合成渣粉；
(2)将步骤(1)制得的合成渣粉与粒度2～3mm的泡沫球混合均匀，合成渣粉与泡沫球的体积百分比为4.7：1；
(3)将步骤(2)制得的混合原料在压球机中压制成5～7cm的合成渣球；
(4)将步骤(3)制得的合成渣球置入加热炉内，在470℃左右温度下保温60分钟，制得蜂窝状含钛H型钢冶炼用合成渣。
经检测，制得的含钛H型钢冶炼用合成渣的组分如下(均为重量百分比)：CaO：61.66％，MgO：9.85％，Al2O3：13.13％，SiO2：2.55％，CaF2：10.83％，灰分+水分＝1.32％，P+S＝0.66％。
实施例5
含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量百分比将活性石灰51％、轻烧白云石20％、萤石11％和铝矾土熟料18％混匀，然后破碎至粒径小于0.05mm，得合成渣粉；
(2)将步骤(1)制得的合成渣粉与粒度2～3mm的泡沫球混合均匀，合成渣粉与泡沫球的体积百分比为5：1；
(3)将步骤(2)制得的混合原料在压球机中压制成5～7cm的合成渣球；
(4)将步骤(3)制得的合成渣球置入加热炉内，在460℃左右温度下保温60分钟，制得蜂窝状含钛H型钢冶炼用合成渣。
经检测，制得的含钛H型钢冶炼用合成渣的组分如下(均为重量百分比)：CaO：62.11％，MgO：9.03％，Al2O3：13.88％，SiO2：2.52％，CaF2：12.49％，灰分+水分＝1.36％，P+S＝0.65％。
对比例1
传统精炼渣，具体成分如下(均为重量百分比)：
CaO：52.62％，Al2O3：39.43％，MgO：3.01％，SiO2：2.19％，P+S＝0.22％，
灰分+水分：2.53％。
对比例2
传统精炼渣，具体成分如下(均为重量百分比)：
CaO：50.33％，Al2O3：40.65％，MgO：3.45％，SiO2：2.67％，P+S＝0.25％，
灰分+水分＝2.65％。
对比例3
传统精炼渣，具体成分如下(均为重量百分比)：
CaO：48.96％，Al2O3：41.88％，MgO：3.82％，SiO2：2.47％，P+S＝0.26％，
灰分+水分＝2.61％。
含钛H型钢冶炼用合成渣性能试验
试验含钛H型钢钢水：
试验含钛H型钢钢水1，熔炼组分如下(均为重量百分比)：
C:0.16％，Si:0.23％，Mn:0.68％，P:0.032％，S:0.025％，Ti:0.002％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水2，熔炼组分如下(均为重量百分比)：
C:0.16％，Si:0.21％，Mn:0.71％，P:0.028％，S:0.023％，Ti:0.002％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水3，熔炼组分如下(均为重量百分比)：
C:0.17％，Si:0.22％，Mn:0.70％，P:0.026％，S:0.026％，Ti:0.003％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水4，熔炼组分如下(均为重量百分比)：
C:0.18％，Si:0.22％，Mn:0.72％，P:0.031％，S:0.021％，Ti:0.002％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水5，组分如下(均为重量百分比)：
C:0.17％，Si:0.25％，Mn:0.72％，P:0.033％，S:0.021％，Ti:0.003％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水6，组分如下(均为重量百分比)：
C：0.16％，Si:0.26％，Mn:0.70％，P:0.029％，S:0.020％，Ti:0.002％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水7，组分如下(均为重量百分比)：
C：0.17％，Si:0.23％，Mn:0.71％，P:0.031％，S:0.022％，Ti:0.002％(残余)，余量均为Fe。
试验含钛H型钢钢水8，组分如下(均为重量百分比)：
C：0.18％，Si:0.25％，Mn:0.71％，P:0.028％，S:0.024％，Ti:0.003％(残余)，余量均为Fe。
试验例1
将实施例1制得的含钛H型钢冶炼用合成渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用2.5kg于试验含钛H型钢钢水1中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.5kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.17％，Si:0.25％，Mn:0.69％，P:0.032％，S:0.022％，Ti:0.024％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为91.83％。
试验例2
将实施例2制得的含钛H型钢冶炼用合成渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用2.0kg于试验含钛H型钢钢水2中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢2kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.16％，Si:0.23％，Mn:0.71％，P:0.027％，S:0.019％，Ti:0.024％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为92.11％。
试验例3
将实施例3制得的含钛H型钢冶炼用合成渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用2kg于试验含钛H型钢钢水3中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.8kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.18％，Si:0.25％，Mn:0.70％，P:0.026％，S:0.022％，Ti:0.026％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为96.82％。
试验例4
将实施例4制得的含钛H型钢冶炼用合成渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用2.2kg于试验含钛H型钢钢水4中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.6kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.18％，Si:0.23％，Mn:0.75％，P:0.032％，S:0.019％，Ti:0.025％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为95.91％。
试验例5
将实施例5制得的含钛H型钢冶炼用合成渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水施用2.3kg于试验含钛H型钢钢水5中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.8kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.18％，Si:0.25％，Mn:0.73％，P:0.032％，S:0.018％，Ti:0.025％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为91.95％。
对比试验例1
将对比例1所述的传统精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水2.5kg施用于试验含钛H型钢钢水6中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.6kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.16％，Si:0.28％，Mn:0.72％，P:0.028％，S:0.018％，Ti:0.019％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为71.25％。
对比试验例2
将对比例2所述的传统精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水2.3kg施用于试验含钛H型钢钢水7中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢1.8kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.18％，Si:0.24％，Mn:0.72％，P:0.031％，S:0.020％，Ti:0.018％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为68.45％。
对比试验例3
将对比例3所述的传统精炼渣按照放钢前加入包底的方式每吨钢水2kg施用于试验含钛H型钢钢水8中，并在钢水出钢过程中随钢流加入每吨钢2kg预融渣，含钛H型钢钢水进入钢包底吹氩气位置，喂入钛铁线80m，钢水终点成分为(均为重量百分比)：C：0.19％，Si:0.26％，Mn:0.72％，P:0.028％，S:0.021％，Ti:0.016％，余量均为Fe，其中Ti的回收率为60.55％。
结果分析
结合上述试验例及对比试验例的数据可知，本发明所述的含钛H型钢冶炼用合成渣可以大幅提高钛的回收率，并使钛的回收率保持稳定在91％以上。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种含钛H型钢冶炼用合成渣，其特征在于，所述合成渣的组分按重量百分比包括：CaO：55％～65％、MgO：8％～12.5％、Al2O3：12％～18％、CaF2：8％～12.5％、SiO2≤4％、灰分+水分≤2.5％。
2.根据权利要求1所述的含钛H型钢冶炼用合成渣，其特征在于，所述合成渣的组分按重量百分比包括：CaO：56.25％～61.55％、MgO：9.12％～11.26％、Al2O3：14.32％～16.58％、CaF2：9.15％～11.55％、SiO2≤2.95％、灰分+水分≤1.9％。
3.一种权利要求1所述含钛H型钢冶炼用合成渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)按重量百分比取活性石灰42％～52％、轻烧白云石18％～28％、萤石9％～15％和铝矾土熟料12％～20％，混合均匀后破碎，制得合成渣粉；
2)将合成渣粉与泡沫球混合均匀制得混合原料，其中，所述合成渣粉与泡沫球的体积比为(4：1)～(5：1)；
3)将混合原料压制成合成渣球；
4)将合成渣球置入加热炉内，加热55～65分钟，制得含钛H型钢冶炼用合成渣。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，按重量百分比取活性石灰45％～50％、轻烧白云石20％～25％、萤石10％～14％和铝矾土熟料14％～19％。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，制得合成渣粉的粒径小于等于0.05mm。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述泡沫球的粒度为2～3mm。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，合成渣球的直径为5～7cm。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，加热温度为450～480℃。
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