專利名稱：：一種超高堿度低鋁無氟精煉渣及制備方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有超高堿度的無氟預(yù)熔型鋼包精煉渣及其制備方法和使用方法，屬于煉鋼爐外精煉領(lǐng)域，適用于在鋼包內(nèi)造渣精煉過程。
背景技術(shù)：
：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對鋼材的質(zhì)量提出了越來越高的要求，爐外精煉作為現(xiàn)代煉鋼流程中的重要生產(chǎn)工序，在整個鋼鐵生產(chǎn)流程中起著舉足輕重的作用。在諸多的精煉工藝中，合成渣精煉具有脫硫、脫磷、脫氧和吸納鋼中夾雜物等功能，得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。目前，煉鋼爐外精煉渣主要包括以下基礎(chǔ)系列CaO-CaF2渣系；CaO-A1203渣系；CaO-Al203-CaF2渣系。這三個基礎(chǔ)渣系中，真正起到脫硫、磷精煉作用的組元主要是CaO，CaO廉價且具有很強(qiáng)的去硫磷能力，但由于CaO的熔點非常高，需要加入較高量的助熔劑CaF2,即CaO-CaF2渣系，由于CaF2的高溫不穩(wěn)定性，造成嚴(yán)重氟污染，且單一使用CaF2，渣的穩(wěn)定性差，不利于操作順行，這已是冶金界的共識。在認(rèn)識到CaF2作助熔劑的危害以后，爐外精煉造渣開始使用CaO-Al203渣系，消除了氟污染，但由于八1203助熔作用較弱，該渣系中A1203占有較大組分，沖淡了CaO作為脫硫、磷組元的作用，使得該渣系的冶金性能較差。在CaO-CaF2渣系和CaO-Al203渣系的基礎(chǔ)上，研究采用CaO-Al203-CaF2渣系，利用A1203和CaF2共同起到調(diào)整渣冶金性能的作用，該渣系是目前廣泛應(yīng)用的爐外精煉渣系，但隨著人類對健康、環(huán)保要求的提高，CaF2的使用量受到嚴(yán)格限制，不得不增加漁中八1203的使用量以使該精煉渣系有較好的熔化性能，使得該渣系中CaO的量最高只能在60o/。左右，這限制了CaO-Al2Cb-CaF2渣系脫硫、磷能力的提高，也限制了精煉渣對鋁脫氧產(chǎn)物即Al203的吸納能力。最近，有研究者提出用BaO、Na20、Li20、SrO等取代部分或全部CaO，可降低助熔劑的使用量，同時提高脫硫、磷能力，但BaO、Na20對環(huán)境的污染、設(shè)備的侵蝕并不亞于氟污染帶來的危害，而Li20、SrO又是非常希貴的資源，所以，目前的爐外精煉造渣只能以廉價且脫硫、磷能力強(qiáng)的CaO為基礎(chǔ)，但要克服目前采用CaO-CaF2渣系、CaO-Al203渣系和CaO-Al203-CaF2渣系存在的上述不足，在保證渣熔化性能的同時，使渣中CaO保持盡量高的含量，以提高精煉渣脫硫、吸收夾雜和脫氧產(chǎn)物、控制鋼液回磷的能力。在消除氟污染、促進(jìn)化渣的現(xiàn)有技術(shù)中，中國發(fā)明專利(申請?zhí)?00910029247.5)—種鋼包精煉調(diào)渣劑及制備方法和調(diào)渣方法，提出采用生石灰、鋁灰、鎂砂和硼酐按CaO30~60%，Al2O33060%，MgO2~10%，B2O3210%,配制預(yù)熔型調(diào)渣劑，該發(fā)明具有調(diào)渣效果好，無氟污染等優(yōu)點，作為調(diào)渣劑，在精煉時配合生石灰等使用具有較好的精煉效果。但該發(fā)明只是一種精煉過程使用的調(diào)渣劑，不能單獨作為精煉渣使用，換言之，其作為精煉渣使用時存在的不足或本質(zhì)缺陷主要是(一)、該發(fā)明中CaO的含量較低，脫硫、脫磷能力有限，甚至降低對酸性脫氧產(chǎn)物如Si02、八1203的吸入能力，影響鋼液的深脫氧效果；(二)、該發(fā)明中A1203的含量偏高，雖然有利于化渣，但降低了精煉渣吸收容納鋼液鋁脫氧產(chǎn)物AI203的能力，不利于鋼液中Al203的排出，在鋼中形成夾雜物，因此不適合生產(chǎn)超級純凈鋼。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?00910029248.X)—種鋼包精煉用防粘渣無氟調(diào)渣劑及制備方法和使用方法，提出采用生石灰、鋁灰、鎂砂和硼酐按CaO75~85%，A20310~20%，M'gO0~8%，B2035~15%，配制預(yù)熔型調(diào)渣劑，該發(fā)明的主要功能防止精煉設(shè)備粘渣，當(dāng)然該發(fā)明對提高精煉效果也具有一定作用，如有利于脫硫、控制回磷等，但同樣，該發(fā)明也只是一種精煉過程使用的調(diào)渣劑，單獨作為精煉渣使用時的不足之處也是上面述及的兩點即CaO的含量偏低，精煉能力不足，且A1203含量偏高不利于鋼液脫氧和對夾雜物的吸收，因此，單獨作為精煉渣不適合生產(chǎn)超級純凈鋼。綜上所述，為提高渣的脫硫、脫磷能力，必須盡量提高渣的堿度，即渣中CaO含量高ffL酸性組元含量低，同時，為提高精煉渣吸納脫氧產(chǎn)物的能力，需要降低渣中Al2Cb量。工業(yè)生產(chǎn)中，要保證精煉效率，這種具有高堿度且低鋁型精煉渣必須配以比CaF2和Al203更有效地促進(jìn)石灰熔解的助熔劑，才能達(dá)到好的精煉效果。因此，本發(fā)明提出采用超高堿度低鋁無氟型精煉渣，即提高渣中CaO的含量，同時降低精煉渣中Al203量，從而提高了渣中自由CaO的濃度，提高渣的脫硫、磷能力，克服大量采用八1203調(diào)渣導(dǎo)致脫硫、磷能力不足的問題，另外，渣中有大量自由CaO，增加了精煉渣對鋼中殘存脫氧產(chǎn)物如A1203、Si02等物質(zhì)的吸納能力，有利于提高鋼液脫氧效果；同時為促進(jìn)石灰熔解、采用B203作助熔劑，不使用CaF2，從而消除了氟污染并提高造渣速度和冶煉穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有超高堿度、低鋁、無氟型精煉渣，克服目前精煉渣脫硫、磷能力低、吸納夾雜物能力易飽和以及螢石作助熔劑帶來的氟污染、耐火材料侵蝕嚴(yán)重等關(guān)鍵問題，更好的發(fā)揮爐外造渣精煉的冶金功能、提高鋼液質(zhì)量、冶煉效率和精煉設(shè)備壽命。本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種超高堿度、低鋁、無氟型精煉渣，其特征在于成份以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，Ca085~95%，B2O32~10%，MgO210%，Al2O3l~10%，精煉渣中的雜質(zhì)應(yīng)少于5%，特別是有害雜質(zhì)如硫、磷等越低越好。上述精煉渣中，雜質(zhì)包括Si02、硫、磷及其化合物等。上述組成的精煉渣的制備方法，其特征在于由工業(yè)試劑活性石灰、硼酐、鎂砂、鋁灰，按上述給定的組成配制，原料中雜質(zhì)的含量越低越好，其選料原則是配料后要滿足Si02、硫和磷等雜質(zhì)少于5%。原料稱量前應(yīng)充分干燥、經(jīng)稱量配料、粉碎成2mm以下碎料，經(jīng)混料后預(yù)熔處理。預(yù)熔采用焦炭加熱、煤氣加熱或電加熱的方法，預(yù)熔溫度1350~1400°C，熔化均勻后，從爐內(nèi)放出，液態(tài)渣出爐后冷卻，破碎加工，粒度尺寸為2~10mm，保持干燥狀態(tài)下，防潮包裝待用。采用該精煉渣的精煉方法是鋼水預(yù)脫氧合金化處理后，進(jìn)入精煉工位，加入還原劑對鋼包殘渣還原處理，吹氬過程中將預(yù)熔精煉渣投入鋼水鏡面區(qū)域，后續(xù)的精煉工藝與目前采用常規(guī)的精煉渣是完全相同的，該渣系可用于LF精煉、RH精煉和CAS精煉等精煉工藝。對于LF精煉，因電弧加熱需要造泡沫渣，則可將該預(yù)熔渣與發(fā)泡劑混勻后投入鋼包，然后開到電加熱工位精煉，也可在精煉過程投包使用。對于RH精煉和CAS精煉，則可在鋼包吹氬排渣后將精煉渣投入鋼水鏡面區(qū)域，然后降浸漬管或隔離罩精煉，也可在精煉過程投包使用。該精煉渣的使用量根據(jù)脫硫量確定，按每噸鋼水加入15Kg預(yù)熔渣，LF精煉30min,可將鋼水中硫含量由0.010%降至0.001%，脫硫率達(dá)到90%左右，欲繼續(xù)深脫硫，則適當(dāng)增加渣量或延長精煉時間。采用該發(fā)明的精煉渣成分與精煉要求的匹配優(yōu)化原則如下-(1)、CaO是主要的脫硫、脫磷組元，同時也是吸納鋼中脫氧產(chǎn)物(A1203、Si02及其組合物)的主要組元，這是本渣系采用高CaO含量的根本原因，因此，當(dāng)脫硫任務(wù)重、鋼包內(nèi)殘存煉鋼爐渣量較大、鋼包內(nèi)脫氧量大生成大量A1203、Si02等脫氧產(chǎn)物的情況下，采用本發(fā)明的預(yù)熔渣時，渣中CaO的含量可取上限或接近上限的較高值；相反，預(yù)熔渣中CaO的含量可取下限或接近下限的較低值；(2)、B203是主要的助熔劑，當(dāng)渣中CaO、MgO含量較高，A1203含量較低時，B203含量應(yīng)取接近上限的較大值，以使精煉渣有較好的冶金效果；反之，當(dāng)渣中CaO、MgO含量較低，A1203含量較高時，B203含量可取接近下限的較小值，以節(jié)約成本，并保證渣的脫硫能力。(3)、MgO的主要作用是減少精煉渣對鋼包渣線部位鎂碳質(zhì)耐火材料的侵蝕，以延長耐火材料壽命。實踐證明精煉渣中4n/。6y。的MgO就可有效減少鋼包內(nèi)襯的侵蝕。鋼包內(nèi)襯侵蝕嚴(yán)重時，可增大渣中MgO(取上限10%)，但容易造成內(nèi)襯粘渣和結(jié)殼。(4)、AW)3的主要作用是調(diào)整渣的粘度，對鋼包內(nèi)需要大量用鋁、硅脫氧的鋼種，由于脫氧會生成大量Al203等物質(zhì)，所以配制的精煉渣中應(yīng)降低Al203的含量，以增加精煉渣對脫氧產(chǎn)物A1203、Si02的吸納能力；反之，對于鋼包內(nèi)脫氧量較低的鋼種，配制的精煉渣中可適當(dāng)提高Al203的含量，使精煉渣有好的冶金性能。(5)、渣中雜質(zhì)應(yīng)少于5%，其中Si02會顯著降低渣的脫硫、磷能力，硫、磷及其化侖物會直接污染鋼液，所以，雜質(zhì)含量越低越好。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點歸納如下(1)、該精煉渣具有超高堿度，具有很強(qiáng)的脫硫能力，并能控制鋼液回磷；(2)、采用B203作助熔劑，消除了CaF2作助熔劑帶來的氟污染；(3)、B203的助熔作用很強(qiáng)，渣的熔化速度快，熔點低，渣的冶金性能提高；(4)、渣中調(diào)渣組分八1203的含量大幅度降低，即提高了精煉渣對鋼中八1203類夾雜物的吸納能力，也提高了自由CaO濃度，脫硫和控制鋼液回磷能力顯著提高；(5)、渣中無Si02或Si02的含量很低，提高了精煉渣對硅脫氧產(chǎn)物、硅酸鹽類夾雜物的吸納能力，所以鋼的脫氧效果提高，鋼中脫氧產(chǎn)生的夾雜物得到有效控制。(6)、該精煉渣采用預(yù)熔處理的形式，提高了精煉渣的穩(wěn)定性和冶金效果，同時改善了操作現(xiàn)場的工作環(huán)境。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是無污染，脫硫、磷能力強(qiáng)，且吸收鋼脫氧產(chǎn)生的夾雜物能力提高，鋼的脫氧效果改善，解決了目前煉鋼爐外造渣精煉存在的關(guān)鍵問題，另外，該精煉渣的鋪展性好，減少鋼液吸氣和氧化，精煉設(shè)備不粘渣，制備工藝簡單、便于儲運和使用。具體實施方式實施實例以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明(一)預(yù)熔精煉渣的制備實施例采用的原料如下，以下涉及百分?jǐn)?shù)時均為重量百分比活性石灰的化學(xué)組成為100%>CaO》90.0,5%》MgO>0，2.5%>SiO2〉0，其余為八1203等微量雜質(zhì)；硼酑的化學(xué)組成100%〉B2O3>85.0，5%》CaO〉0，3%》MgO>0，3%》SiO2〉0，其余為微量雜質(zhì)；鎂砂的化學(xué)組成100%>MgO》90.0，5%》CaO>0，3%>Al2O3〉0，l%>SiO2>0，其余為微量雜質(zhì)；鋁灰的化學(xué)組成100%>Al2O3》90.0，5%》CaO〉0，3%>MgO〉0,1.5%》SiO2>0，其余為微量雜質(zhì)；取上述原料在10015(TC下烘烤后稱量，按表1的三種配料方式配料。將各原料破碎成lrnm以下，機(jī)械混勻后加入到一新砌鋼包內(nèi)，用煤氣加熱使其在138(TC下熔化，熔化均勻后，從爐內(nèi)放出，液態(tài)渣出爐后冷卻，破碎加工，粒度尺寸為2~10mm，保持干燥狀態(tài)下，防潮包裝待用。(注煉鋼廠對新砌鋼包需要烘烤后才能使用，為節(jié)約能源，本實施例就是利用鋼包烘烤的同時預(yù)熔渣料，渣料熔清倒出后，鋼包還可繼續(xù)烘烤到使用溫度)。表2是制備好的預(yù)熔渣的成分分析結(jié)果表1預(yù)熔渣配料方案配料方案一配料方案二配料方案三配料成分(質(zhì)量％)(質(zhì)量％)(質(zhì)量％)活性石灰859095硼酐22鎂砂42鋁灰811配料總量(Kg)200020002000表2制備好的預(yù)熔渣成分分析結(jié)果配料方案一配料方案二配料方案三主要成分(質(zhì)量％)(質(zhì)量％)(質(zhì)量％)CaO848993B20322MgO42A1203621雜質(zhì)(余量)412(二)預(yù)熔精煉渣的使用取上述預(yù)熔渣，在30噸LF鋼包精煉爐上進(jìn)行工業(yè)試驗，工藝實驗條件及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)7指標(biāo)見表3，在鋼液用Al-Si預(yù)脫氧和鋼包渣加CaC2還原后，將精煉渣投到鋼水鏡面區(qū)域，然后鋼包開到通電工位加熱、精煉，精煉后鋼水和鑄坯的主要技術(shù)考核指標(biāo)見表3。表3工藝試驗條件及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從以上結(jié)果可知，采用本發(fā)明精煉后，鋼中硫、氧含量及夾雜物等都達(dá)到高級優(yōu)質(zhì)鋼的標(biāo)準(zhǔn)。特別是硫、磷、氧含量都達(dá)到10ppm以下，達(dá)到高級純凈鋼的標(biāo)準(zhǔn)，夾雜物控制等級達(dá)到優(yōu)質(zhì)、特優(yōu)質(zhì)鋼的標(biāo)準(zhǔn)。從精煉過程來看，化渣情況良好，無結(jié)殼和粘渣現(xiàn)象，鋼包渣線部位耐火材料無明顯的侵蝕發(fā)生。權(quán)利要求1、一種超高堿度低鋁無氟預(yù)熔型鋼包精煉渣，其特征在于成份以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，CaO85～95％，B2O32～10％，MgO2～10％，Al2O31～10％，精煉渣中的雜質(zhì)應(yīng)少于5％。2、權(quán)利要求l所述的精煉渣，其特征在于雜質(zhì)包括Si02、硫和磷及其化合物。3、權(quán)利要求1所述的精煉渣的制備方法，其特征在于由工業(yè)試劑，活性石灰、硼酐、鎂砂、鋁灰，按組成配制，原料稱量前應(yīng)充分干燥、經(jīng)稱量配料，粉碎成2mm以下碎料，混勻、預(yù)熔，預(yù)熔溫度13501450'C，熔化均勻后，從爐內(nèi)放出，液態(tài)渣出爐后冷卻，破碎加工，粒度尺寸為210mm，保持干燥狀態(tài)下，防潮包裝待用。4、權(quán)利要求3所述的精煉渣的制備方法，其特征在于預(yù)熔采用焦炭加熱、煤氣加熱或電加熱的方法。5、權(quán)利要求1所述的精煉渣的使用方法，其特征為用于LF精煉、RH精煉和CAS精煉，具體為鋼水預(yù)脫氧及鋼包殘渣還原處理后，在吹氬過程中將預(yù)熔精煉渣投入鋼水鏡面區(qū)域，每噸鋼水加入15kg預(yù)熔渣，后續(xù)的精煉工藝與目甜采用常規(guī)的精煉渣的精煉工藝完全相同。6、權(quán)利要求5所述的精煉渣的使用方法，其特征為對于LF精煉，將該預(yù)熔渣與發(fā)泡劑混勻后投入鋼包，然后開到電加熱工位精煉；或在精煉過程中投包使用。7、按權(quán)利要求5所述的精煉渣的使用方法，其特征為對于RH精煉和CAS精煉，在鋼包吹氬排渣后將精煉渣投入鋼水鏡面區(qū)域，然后降浸漬管或隔離罩精煉；或在精煉過程中投包使用。8、使用權(quán)利要求1所述的精煉渣進(jìn)行精煉，脫硫率達(dá)到卯％，可完全控制鋼液回磷，并將鋼中硫、磷含量控制在0.0010%以下。全文摘要本發(fā)明屬于煉鋼精煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，為一種超高堿度低鋁無氟預(yù)熔型鋼包精煉渣及制備方法和使用方法，化學(xué)成份為(質(zhì)量％)CaO85～95％，B₂O₃2～10％，MgO2～10％，Al₂O₃1～10％，雜質(zhì)少于5％，特別是有害雜質(zhì)如硫、磷等越低越好。由工業(yè)試劑活性石灰、硼酐、鎂砂、鋁灰配制，在1350～1450℃預(yù)熔，冷卻后破碎成2～10mm，防潮包裝。該渣系可用于LF、RH和CAS等精煉造渣，鋼水預(yù)脫氧及鋼包殘渣還原處理后，在吹氬過程中將該精煉渣投入鋼包。本發(fā)明的精煉渣脫硫、磷能力強(qiáng)，無污染，吸收脫氧產(chǎn)生的夾雜物能力提高，鋼脫氧效果改善，鋪展性好，減少鋼液吸氣氧化，精煉設(shè)備不粘渣，制備工藝簡單，便于儲運和使用。文檔編號C21C7/076GK101643822SQ20091018459公開日2010年2月10日申請日期2009年8月31日優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日發(fā)明者李桂榮,王宏明申請人:江蘇大學(xué)