專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電渣重熔用低氫滲透率渣系及其制備方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電渣冶金的領(lǐng)域，特別屬于電渣重熔渣系，采用MgO代替部分Ca0，適量調(diào)節(jié)渣系的成分，使渣系具備低氫滲透性能；同時(shí)采用預(yù)熔渣和氬氣保護(hù)措施來(lái)降低重熔后鋼中氫含量。
背景技術(shù)：
電渣重熔技術(shù)誕生以來(lái)， 一直是生產(chǎn)特種材料的重要手段。電渣重熔過(guò)程在電極端頭液滴形成階段，以及液滴穿過(guò)渣池滴落階段，鋼-渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。液態(tài)金屬在渣池覆蓋下，基本上避免了再氧化。上升的渣池在結(jié)晶器內(nèi)壁上形成一層薄渣殼，不僅使鋼錠表面光潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導(dǎo)，有利于鋼錠自下而上的定向結(jié)晶，提高鋼錠的致密性。因此電渣過(guò)程主要是起到去除和控制夾雜物以及控制鋼錠凝固組織的作用。但是，電渣過(guò)程往往容易使鋼中氫含量增加。鋼中存在過(guò)高的氫含量易導(dǎo)致氫脆，因此控制鋼中氫含量是非常重要的問(wèn)題。
影響電渣重熔過(guò)程鋼中的氫含量的主要因素有自耗電極中的氫含量、渣料中的水合物及含氫化合物、熔渣的氫滲透率和氣氛中的水蒸汽含量等。目前，自耗電極中的氫含量已經(jīng)可以通過(guò)精煉等手段控制的很低；渣料中的
水合物可以通過(guò)控制原料以及通過(guò)烘烤來(lái)去除。目前的大部分電渣爐都是在大氣條件下進(jìn)行重熔，因此大氣中的水汽含量無(wú)法進(jìn)行控制，而此時(shí)渣系的氫滲透率對(duì)鋼中的氫含量具有決定性的作用，如果采用低氫滲透率渣系則可以有效降低鋼中的氫含量。
電渣重熔渣系所含有的主要組元有CaF2、 Ca0、 A1203、 Si02等，其中的Ca0在熔融的渣池中非常容易離解為Ca2+和02—，而02—極易與外界大氣中的水
蒸氣結(jié)合，從而發(fā)生下列反應(yīng)
02- +//20 = 2(朋)—
而形成羥基，而羥基則會(huì)與鋼中金屬離子發(fā)生下列反應(yīng)
2闊—g) +《=2[Z/],論,+ 2[。L。, + [M]她，從而使鋼種的氫含量增加。渣中添加Ca0組元可以減少渣中CaF2比例，降低氟對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)使熔渣具有一定的脫硫能力。
冷軋輥輥坯的生產(chǎn)在電渣重熔階段普遍釆用40%CaF2 — 30%CaO—30%八1203三元渣系進(jìn)行電渣重熔，因該渣系中CaO組元成分高達(dá)30X，導(dǎo)致重熔初期鋼中氫含量可達(dá)到10ppm以上，正常重熔期鋼中氫含量也高達(dá)5 7ppm，要求后期進(jìn)行長(zhǎng)期的擴(kuò)氫退火處理，這不僅占用生產(chǎn)設(shè)備、增加產(chǎn)品生產(chǎn)成本，同時(shí)加大了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
經(jīng)專(zhuān)利文獻(xiàn)檢索，查閱到一個(gè)涉及電渣重熔防止增氫的專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN1078500，該專(zhuān)利主要是對(duì)電渣重熔過(guò)程采用干燥空氣保護(hù)防止增氫，對(duì)渣系無(wú)特殊要求，渣料可不經(jīng)過(guò)烘烤，因該專(zhuān)利中提及的電渣重熔渣系CaO組元成分高達(dá)30%，渣料不經(jīng)過(guò)烘烤不能消除因CaO吸收水分對(duì)增氫的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電渣重熔用低氫滲透率渣系及其制備方法和使用方法，該渣系能夠具備低氫滲透性能，能夠有效地降低重熔過(guò)程中鋼中氫的含量。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種電渣重熔用低氫滲透率渣系，其化學(xué)成分的重量百分配比為CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%， A1203: 30 35%， Si02:5 10%， MgO: 5 10%。
在CaF2: 40%， CaO: 30%， A1203: 30%三元渣系的基礎(chǔ)上，采用MgO代替部分CaO，并添加Si02，適量調(diào)節(jié)渣系的成分，抑制CaO的分解，控制渣中的02—濃度，使渣系具有較低的氫滲透率，使重熔鋼中氫含量保持較低的水平。同時(shí)，此渣系還具有較低的氟化鈣含量，降低氟化物污染。
一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的制備方法，其包括以下步驟
1) 按以下重量百分配比配制:CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%， A1203: 30 35%， Si02: 5 10%， MgO: 5 10%;
2) 用電熔法制備預(yù)熔渣，熔渣電流2000 4000A;電壓46 48V;冶
煉時(shí)間45 55分鐘:模冷時(shí)間30 60分鐘;
3) 熔煉后破碎成粒狀。
所述步驟3)中，破碎粒狀大小為3 10mm。一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的使用方法，其包括以下步驟
1) 渣系組成的重量百分比為CaF2: 45 50%， Ca0: 10 15%， A1203:30 35%， Si02: 5 10%， Mg0: 5 10%;
2) 使用前經(jīng)800 90(TC保溫4 8小時(shí)烘烤，以去除渣中的水份；
3) 以噸鋼30 40kg的比例向電渣爐內(nèi)加入烘烤好的渣子；
4) 電渣爐結(jié)晶器的上方采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，氬氣壓力為0. 15 0. 25MPa，流量為5 6m7h。
對(duì)于電渣重熔過(guò)程的其他控制參數(shù)，本發(fā)明未做任何改進(jìn)，可采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
本發(fā)明由于采用MgO代替部分CaO，采用預(yù)熔渣和氬氣保護(hù)進(jìn)行電渣重熔，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果渣系具備低氫滲透性能；氫滲透率由現(xiàn)有高達(dá)2. 35 X 10-6mol.cm-l.min-1降低至0. 98 X10-6mol.cm-l.min-1，有效降低重熔初期鋼中的氫含量，使正常重熔期的鋼中氫含量保持一個(gè)較低的水平，重熔后鋼中氫含量<1. 5ppm。
具體實(shí)施例方式
實(shí)驗(yàn)渣系見(jiàn)表1表l渣系組分
渣化學(xué)成分，％
渣編號(hào)
CaF2CaO A1203 Si02MgO
L2 — l 501030 55
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進(jìn)行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過(guò)熔煉后，破碎成粒狀(3 8mm)，使用前經(jīng)85(TC保溫4小時(shí)烘烤，渣子加入量為噸鋼30Kg，重熔過(guò)程采用氬氣進(jìn)行保護(hù)(氬氣壓力為0. 15MPa，流量為5m7h)，測(cè)定各階段的氫含量。結(jié)果見(jiàn)表2
表2重熔過(guò)程各階段氫含量渣系 H含量，卯m
5實(shí)〗
編號(hào)重
重熔 初期重熔中期熔 末 期
123 4 56
L2 — 3, 3 11.8 1.21.4 1.451.5
實(shí)驗(yàn)渣系見(jiàn)表3表3渣系組分
渣編號(hào)渣化學(xué)成分，％
C必Ca0 A1203 Si02Mg0
L2 — 2 4510 35 55
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進(jìn)行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過(guò)熔煉后，破碎成粒狀(5 10mra)，使用前經(jīng)80(TC保溫4小時(shí)烘烤，渣子加入量為噸鋼35Kg，重熔過(guò)程采用氬氣進(jìn)行保護(hù)(氬氣壓力為O. 18MPa，流量為5m7h。)，測(cè)定各階段的氫含量。結(jié)果見(jiàn)表4
表4重熔過(guò)程各階段氫含量
H含:
ppm
渣系重熔編號(hào)初期
重熔中期
L2-
123 4 53.0 1.61.15 1.35 1.2
1. 3
實(shí)施例3: 實(shí)驗(yàn)渣系見(jiàn)表5
表5渣系組分
澄編號(hào)
渣化學(xué)成分，％
熔末期
6CaF2Ca0A1203Si02MgO
L2 —345153055
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進(jìn)行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過(guò)熔煉后，破碎成粒狀(4 9mrn)，使用前經(jīng)850'C保溫8小時(shí)烘烤，渣子加入量為噸鋼30Kg，重熔過(guò)程采用氬氣進(jìn)行保護(hù)(氬氣壓力為0.25MPa,流量為6m7h。)，測(cè)定各階段的氫含量。結(jié)果見(jiàn)表6
表6重熔過(guò)程各階段氫含量
H含量，卯m
重
渣系重熔 編號(hào)初期重熔中期熔 末 期
123 456
L2 — 3.5 31.8 1.5 1.31.31. 4
實(shí)驗(yàn)渣系見(jiàn)表7表7渣系組分
渣編號(hào)渣化學(xué)成分，；
CaF2Ca0 A1203Si02MgO
L2 — 4 4510 30105
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進(jìn)行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過(guò)熔煉后，破碎成粒狀(4 10mm)，使用前經(jīng)85(TC保溫6小時(shí)烘烤，渣子加入量為噸鋼40Kg，重熔過(guò)程采用氬氣進(jìn)行保護(hù)(氬氣壓力為0.20MPa，流量為5m7h。)，測(cè)定各階段的氫含量。結(jié)果見(jiàn)表8
表8重熔過(guò)程各階段氫含量渣系 H含量，卯m
7實(shí)施例5:
編號(hào)重
重熔 初期重熔中期熔 末 期
123 4 56
L2_ 3.6 41.91.51.5 1.51. 3
實(shí)驗(yàn)渣系見(jiàn)表9表9渣系組分
渣編號(hào)渣化學(xué)成分，％
CaF2Ca0A1203 Si02Mg0
L2 —5 451030 510
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70腿的電極進(jìn)行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過(guò)熔煉后，破碎成粒狀(3 10mm)，使用前經(jīng)90(TC保溫4小時(shí)烘烤，渣子加入量為噸鋼35Kg，重熔過(guò)程采用氬氣進(jìn)行保護(hù)(氬氣壓力為0.22MPa，流量為6m7h。)，測(cè)定各階段的氫含量。結(jié)果見(jiàn)表10
表10重熔過(guò)程各階段氫含量
H含:
PPm
編號(hào)初期
重熔中期
L2-5
1
3.8
2
1.6
3
1. 5
4
1, 5
51. 3
1. 5
上述實(shí)施例說(shuō)明采用MgO代替部分CaO組成的CaF2—CaO— A1203— Si02一MgO多元渣系，并采用預(yù)熔渣和氬氣保護(hù)進(jìn)行電渣重熔可將冷軋輥輥坯電渣重熔的氫含量控制在1.5ppm以下，起到了防止電渣重熔全過(guò)程增氫的作用，效果顯著。
熔末期
權(quán)利要求
1.一種電渣重熔用低氫滲透率渣系，其化學(xué)成分的重量百分配比為CaF245～50％，CaO10～15％，Al2O330～35％，SiO25～10％，MgO5～10％。
2. —種電渣重熔用低氫滲透率渣系的制備方法，其特征在于包括以下步驟1) 按以下重量百分配比配制CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%, A1203: 30 35%， Si02: 5 10%， Mg0: 5 10%;2) 用電熔法制備的預(yù)熔渣，熔渣電流2000 4000A;電壓46 48V; 冶煉時(shí)間45 55分鐘模冷時(shí)間30 60分鐘；3) 熔煉后破碎成粒狀。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的制備方法，其特征 在于所述步驟3)中破碎粒狀大小為3 10mm。
4. 一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的使用方法，其特征在于包括以下步驟-1) 渣系組成的重量百分比為CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%， A1203: 30 35%， Si02: 5 10%， MgO: 5 10%;2) 使用前經(jīng)800 90(TC保溫4 8小時(shí)烘烤，以去除渣中的水份；3) 以噸鋼30 40kg的比例向電渣爐內(nèi)加入烘烤好的渣子；4) 電渣爐結(jié)晶器的上方采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，氬氣壓力為0, 15 0. 25MPa， 流量為5 6m7h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電渣重熔用低氫滲透率渣系及其制備方法和使用方法，其化學(xué)成分的重量百分配比為CaF₂45～50％，CaO10～15％，Al₂O₃30～35％，SiO₂5～10％，MgO5～10％，采用MgO代替部分CaO。其制備方法是熔煉后破碎成粒狀，再烘烤。其使用方法采用預(yù)熔渣和氬氣保護(hù)進(jìn)行電渣重熔。使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果渣系具備低氫滲透性能；可以有效降低重熔初期鋼中的氫含量，使正常重熔期的鋼中氫含量保持一個(gè)較低的水平，重熔后鋼中氫含量＜1.5ppm。
文檔編號(hào)C22B9/16GK101654742SQ20081004198
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者姜周華, 張洪奎, 胡俊輝, 董艷伍 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司;東北大學(xué)