CN115449599B - 一种钢水钙脱氧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢水钙脱氧的方法,涉及涉及合金冶炼技术领域。所述钙脱氧方法主要包括将钙的加入时机设置在钢水浇铸时,并且设置特殊的模铸保护渣对其产生的氧化钙吸收,本发明克服了现有技术的不足,将钙的脱氧过程转移到钢包外进行。钙丝和钢流经模铸中注管和流钢***进入钢锭模内,脱氧产物会被模内的保护渣吸收,达到净化钢水的目的,减少残留在钢水中的杂质,提升脱氧效果的同时进一步提升合金钢的品质。
Description
技术领域
本发明涉及合金冶炼技术领域,具体涉及一种钢水钙脱氧的方法。
背景技术
在合金材料的冶金过程中,常用的脱氧剂根据脱氧强度的提升,主要有碳、硅、铝、钙。碳和硅脱氧能力较弱,一般在冶炼前期,钢水中的氧含量比较高时使用,铝和钙脱氧能力强,一般在冶炼后期作为终点脱氧剂使用。
铝在加入钢水之后,会和钢水中的残余氧反应生成三氧化二铝夹杂物,三氧化二铝夹杂物在钢水中为液态,悬浮在钢水中,通过钢水的弱搅拌可以去除部分的三氧化二铝,但是很难完全去除,需要通过加入其它材料的方式使三氧化二铝转变成大颗粒固态夹杂物,再通过钢水弱搅拌使其上浮去除。
钙常以硅钙线或者纯钙线的方式喂入装有钢包的钢水中,喂入的钙与钢水中的氧反应生成氧化钙以及其他钙的复合氧化物,再通过钢水的弱搅拌和浮力上浮至炉渣中。由于钢水的搅动,钢水中残余的钙在高温条件下还会与钢包耐材中的氧化镁等主要物质发生反应,造成钢包耐材不断剥落至钢水中,不但会使钢水二次污染,还会降低钢包的使用寿命。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供一种钢水钙脱氧的方法,保证了钢水的脱氧效果的同时,进一步防止钙脱氧过程中对钢包的损坏,防止钢水二次污染,并且有效减少杂质残留,提升合金的收得率。
为实现以上目的,本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现:
一种钢水钙脱氧的方法,所述钙脱氧的方法包括以下步骤:
(1)钢水预处理:将原料经过电弧炉熔炼、AOD脱碳精炼制得所需钢水备用;
(2)初步脱氧:将上述钢水加入硅铁进行前期还原脱氧,后扒除炉渣,再进行造渣,吸收前期的脱氧产物,得初步脱氧钢水备用;
(3)精炼化渣:将上述初步脱氧钢水置于钢包精炼炉中进行成分微调,并同步化渣和搅拌,得成分和温度合格的钢水;
(4)浇铸联合钙丝脱氧:将上述成分和温度合格的钢水向模具中进行浇铸,且在浇铸过程中同步喂入钙丝,且在模具中使用包括SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Na2O、Na3AlF6、CaF、C组成的模铸保护渣对氧化钙进行吸收,后浇铸完成获得合金锭。
优选的,所述步骤(2)中钢水、硅铁的质量比为1000∶12-15。
优选的,所述步骤(2)中造渣的方式为向钢水中加入石灰和萤石。
优选的,所述造渣过程中钢水、石灰和萤石的质量比为1000∶10-13∶4-6。
优选的,所述步骤(4)中所使用的钙丝结构为纯钙棒外部包覆一层铁皮。
优选的,所述纯钙棒的直径为7mm,外部铁皮的厚度为1mm。
优选的,所述浇铸过程中模具内钢水上升速度控制在0.2-0.3m/min。
优选的,所述模铸保护渣中化学成分以重量百分比计包括SiO2:31%-39%、CaO:31%-39%、MgO:1%-3%、Al2O3:2%-4.5%、Na2O:4%-6%、Na3AlF6:2%-4.5%、CaF:3%-5.5%、C:3%-6%,余量为不可避免的杂质。
本发明提供一种钢水钙脱氧的方法,与现有技术相比优点在于:
(1)本发明采用硅铁进行初步脱氧,并通过造渣,有效减少前期脱氧的杂质,保证合金的纯度,并且调整钙加入的时机,使得钙丝随钢流在浇铸阶段进行脱氧,喂入的钙不会与钢包耐材接触,完全避免了钙对钢包耐材的侵蚀,保证钢包的使用寿命的同时,防止杂质进入合金;
(2)本发明在实际应用中可以根据钢种的特性调整钙丝的喂入速度,因使用恒流量钢包,钢包下水口钢水流量在一个恒定的小范围内波动,设定好纯钙丝的喂入速度之后,即可在浇铸***内实现均匀的脱氧,且钢水流入模铸浇铸***,在浇铸***内存在一定的冲击搅拌,喂入的钙丝会迅速熔于钢水,并与钢水中的残余氧进行反应,将残余的氧反应成高熔点的氧化钙。钢水流入钢锭模内,会形成一个向上的环流,使生成的高熔点氧化钙能更好的被模内的保护渣吸收;
(3)本发明采用SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Na2O、Na3AlF6、CaF、C等组成模铸保护渣,能够有效对高熔点的氧化钙进行吸收后去除,有效降低合金中的杂质含量,提升合金的得率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
1、钙丝制备:将直径为7mm的纯钙棒采用1mm厚的铁皮进行包覆,制得钙丝。
2、模铸保护渣的获取:按照质量百分比将35%的SiO2、35%的CaO、4%的MgO、5%的Al2O3、5%的Na2O、6%的Na3AlF6、5%的CaF、5%的C混合球磨过150目筛后于120℃温度下烘干,得模铸保护渣。
实施例2:
冶炼的钢种设定最终化学组分为:Si:0.1-0.3%、Mn:1.2-1.4%、P:0.06-0.09%、C:0.19-0.22%,余量为Fe和不可避免的杂质。
1、将原料经过电弧炉熔炼、AOD脱碳精炼制得所需钢水备用;
2、将每吨上述钢水加入14kg硅铁进行前期还原,后按照每吨钢水加入12kg石灰和5kg萤石进行造渣,使前期的脱氧产物可以被新炉渣充分吸收,降低钢水中脱氧产物二氧化硅的含量。
3、经初步脱氧的钢水吊运至LF精炼炉,按照上述成分要求进行成分的微调,利用LF炉的化渣能力和弱搅拌作用,进一步降低钢水中的脱氧产物。
4、将上述成分、温度合格的钢水,吊运至浇铸工位,并将上述实施例1制备的模铸保护渣置于钢锭模具中,将钢水通过钢包流入模具中,在流入模具时随钢流喂入上述实施例1制备的钙丝,调整钢包中钢水流速为0.65t/min,钙丝喂入的速度为20m/min,钢水流入模铸浇铸***,在浇铸***内存在一定的冲击搅拌,喂入的钙丝会迅速熔于钢水,并与钢水中的残余氧进行反应,将残余的氧反应成高熔点的氧化钙。钢水流入钢锭模内,会形成一个向上的环流,使生成的高熔点氧化钙能更好的被模内的保护渣吸收,模内钢水上升速度控制在0.2~0.3m/min。
对比例1:
冶炼的钢种设定最终化学组分为:Si:0.1-0.3%、Mn:1.2-1.4%、P:0.06-0.09%、C:0.19-0.22%,余量为Fe和不可避免的杂质。
1、将原料经过电弧炉熔炼、AOD脱碳精炼制得所需钢水备用;
2、将每吨上述钢水加入14kg硅铁进行前期还原,后按照每吨钢水加入12kg石灰和5kg萤石进行造渣,使前期的脱氧产物可以被新炉渣充分吸收,降低钢水中脱氧产物二氧化硅的含量。
3、经初步脱氧的钢水吊运至LF精炼炉,按照上述成分要求进行成分的微调,再加入上述实施例1中钙丝和模铸保护渣,利用LF炉的化渣能力和弱搅拌作用,进行脱氧。
4、将上述成分、温度合格的钢水,吊运至浇铸工位,将钢水通过钢包流入模具中,获得钢锭。
对比例2:
冶炼的钢种设定最终化学组分为:Si:0.1-0.3%、Mn:1.2-1.4%、P:0.06-0.09%、C:0.19-0.22%,余量为Fe和不可避免的杂质。
1、将原料经过电弧炉熔炼、AOD脱碳精炼制得所需钢水备用;
2、将每吨上述钢水加入14kg硅铁进行前期还原,后按照每吨钢水加入12kg石灰和5kg萤石进行造渣,使前期的脱氧产物可以被新炉渣充分吸收,降低钢水中脱氧产物二氧化硅的含量。
3、经初步脱氧的钢水吊运至LF精炼炉,按照上述成分要求进行成分的微调,再加入上述实施例1中钙丝和普通保护渣,利用LF炉的化渣能力和弱搅拌作用,进行脱氧。
4、将上述成分、温度合格的钢水,吊运至浇铸工位,将钢水通过钢包流入模具中,获得钢锭。
(其中普通保护渣的成分为CaO:35%,Al2O3:35%,MgO:10%,Na2O:7%,F:5%,C:8%)
检测:
1、检测上述实施例2和对比例1-2制备过程中最初含氧量和最终含氧量,结果如下表1所示:
表1
组别 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 |
最初含氧量 | 0.05% | 0.05% | 0.04% |
最终含氧量 | 0.0011% | 0.0016% | 0.0019% |
由上表1可知,采用实施例2的方式能够有效脱氧。
2、检测上述实施例2和对比例1-2所制备的合金钢的夹杂物含量和裂纹发生率,结果如下表2所示:
表2
由上表2可知,实施例2的制备方法能够有效降低杂质含量同时降低裂纹发生率,提升成品的品质。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于,所述钙脱氧的方法包括以下步骤:
(1)钢水预处理:将原料经过电弧炉熔炼、AOD脱碳精炼制得所需钢水备用;
(2)初步脱氧:将上述钢水加入硅铁进行前期还原脱氧,后扒除炉渣,再进行造渣,吸收前期的脱氧产物,得初步脱氧钢水备用;
(3)精炼化渣:将上述初步脱氧钢水置于钢包精炼炉中进行成分微调,并同步化渣和搅拌,得成分和温度合格的钢水;
(4)浇铸联合钙丝脱氧:将上述成分和温度合格的钢水向模具中进行浇铸,且在浇铸过程中同步将钙丝随钢流喂入,且在模具中使用包括SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Na2O、Na3AlF6、CaF、C组成的模铸保护渣对氧化钙进行吸收,后浇铸完成获得合金锭。
2.根据权利要求1所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述步骤(2)中钢水、硅铁的质量比为1000∶12-15。
3.根据权利要求1所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述步骤(2)中造渣的方式为向钢水中加入石灰和萤石。
4.根据权利要求3所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述造渣过程中钢水、石灰和萤石的质量比为1000∶10-13∶4-6。
5.根据权利要求1所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述步骤(4)中所使用的钙丝结构为纯钙棒外部包覆一层铁皮。
6.根据权利要求5所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述纯钙棒的直径为7mm,外部铁皮的厚度为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述浇铸过程中模具内钢水上升速度控制在0.2-0.3m/min。
8.根据权利要求1所述的一种钢水钙脱氧的方法,其特征在于:所述模铸保护渣中化学成分以重量百分比计包括SiO2:31%-39%、CaO:31%-39%、MgO:2%-4%、Al2O3:4%-6%、Na2O:4.5%-6%、Na3AlF6:2.5%-6%、CaF:4%-6.5%、C:3%-6%,余量为不可避免的杂质。
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