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CN116694865A - 一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣及使用方法 - Google Patents

一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣及使用方法 Download PDF

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CN116694865A CN202310591586.2A CN202310591586A CN116694865A CN 116694865 A CN116694865 A CN 116694865A CN 202310591586 A CN202310591586 A CN 202310591586A CN 116694865 A CN116694865 A CN 116694865A
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和红杰
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Xingtai Iron and Steel Co Ltd
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Hebei Xinggang Technology Co ltd
Xingtai Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣及使用方法，属于精炼渣技术领域。以质量分数计，精炼渣的化学成分包括：CaO：30％～50％，Al2O3：10％～20％，SiO2：0～10％，CaF2：20％～40％，单质Al：2％～10％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质；该精炼渣在转炉出钢加入含硅脱氧剂之后和LF精炼初期加入，能有效的提高精炼渣脱硫能力，缩短造渣时间。

Description

一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣及使用方法
技术领域
本发明属于精炼渣技术领域，涉及一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣及使用方法。
背景技术
硅镇静钢一般要求产品具有良好的拉拔性能和疲劳性能，这就要求钢种具有较低杂质元素和较高钢水纯净度。硫作为最主要的杂质元素之一，受硅镇静钢脱氧方式、炉渣碱度以及钢种性能需求影响，目前硅镇静钢主流生产工艺是靠控制铁水硫来控制成品硫，生产成本较高。此外，铁水控硫一方面部分企业受自身(工装)条件限制，无法实现铁水脱硫；另一方面，随着人们对钢质纯净化的追求，对杂质元素含量要求越来越严格，单纯靠控制铁水硫已不能满足当前产品低硫化需求。
在LF精炼过程中向钢包中加入特殊配比的渣料，在钢水物理热及电极电弧作用下熔化成液态渣，达到精炼钢液、绝热保温等目的的渣料，统称为精炼渣。精炼渣的基本功能是脱除钢水中的夹杂物和硫氧等会对钢质量产生不利影响的元素、净化钢液、防止钢水吸气以及减少热量损失等。现有硅镇静钢精炼渣在冶炼过程存在不脱硫、化渣慢、夹杂去除能力弱的问题。而直接采用含铝钢脱硫渣系又容易造成钢种B类夹杂物增多，影响钢水洁净度的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣和使用方法，可有效解决现有硅镇静钢精炼生产技术中存在的化渣慢、不脱硫的问题，同时，不会产生夹杂物增多“副作用”。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：
一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，以质量分数计，其化学成分包括：CaO：30％～50％，Al2O3：10％～20％，SiO2：0～10％，CaF2：20％～40％，单质Al：2％～10％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
所述精炼渣中CaO、Al2O3、SiO2、CaF2、单质Al的质量分数满足：
CaO:(SiO2+Al2O3)＝1.0～5.0，CaO:CaF2＝0.75～2.5，Al2O3:Al＝1.0～10.0。
所述精炼渣的粒度为10mm～40mm，10mm以下筛选物≤10wt％，H2O≤0.8wt％。
所述精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝灰、粘结剂。
上述精炼渣的使用方法，包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg～4kg；
步骤(2)：当进行LF精炼时，再分批加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg～4kg。
所述步骤(2)，精炼渣加入时机为精炼初期。
所述步骤(2)，精炼渣加入后电弧加热作用2～5min，期间钢包底吹气流量为100～300NL/min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明精炼渣各组分间相互协同，有效解决了现有技术中存在的化渣慢和不脱硫、速度慢的问题；具体过程为：CaO/Al2O3/SiO2组元形成具有低熔点的基体三元渣系(SiO2主要来源于转炉出钢脱氧产物)，化渣速度快，同时脱硫能力强；通过大量的F元素不仅可迅速降低精炼渣熔点，提高了渣的流动性，为冶金反应提供较为充分的动力学条件，同时配合CaO/Al2O3/SiO2基体三元渣系，进一步加快了成渣速度；采用单质Al等脱氧剂可快速降低钢渣中的氧势，从而快速形成具有脱硫、吸附夹杂的高效还原性精炼渣；同时CaO/Al2O3/SiO2基体三元渣系，进一步提高脱硫的效率。
2、本发明利用钢水与炉渣之间的密度差异，实现钢水与炉渣不同脱氧剂类型脱氧。出钢过程先利用含硅脱氧剂快速进行钢水沉淀脱氧，然后加入具有一定脱氧能力的精炼渣，精炼渣熔化过程对炉渣进行脱氧。利用此种方法，一方面大大缩短了传统的钢渣扩散脱氧的成渣时间，相对地延长了脱氧产物的上浮时间；另一方面，实现了钢水、炉渣不同脱氧剂类型脱氧，炉渣脱氧产物直接吸附在炉渣内，大大的减弱了炉渣脱氧产物对钢水的影响。
3、本发明中精炼渣采用石灰、萤石、铝渣等常规物料及预料，获得途径广、制造成本低；使用该精炼渣冶炼具有成渣速度快、脱硫效果好、钢水纯净度高、冶炼操作简单和冶炼质量稳定的特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明提供一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，以质量分数计，该精炼渣的化学成分包括：CaO：30％～50％，Al2O3：10％～20％，SiO2：0～10％，CaF2：20％～40％，单质Al：2％～10％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。同时，该精炼渣中CaO、Al2O3、SiO2、CaF2、单质Al的质量分数满足：
CaO:(SiO2+Al2O3)＝1.0～5.0，CaO:CaF2＝0.75～2.5，Al2O3:Al＝1.0～10.0。
所述精炼渣的粒度为10mm～40mm，10mm以下筛选物≤10wt％，H2O≤0.8wt％。
所述精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝灰、粘结剂。所述铝灰的化学成分含有Al2O3、Al单质、SiO2、Na2O等，铝灰为铝冶炼行业的副产物，包括熔铸铝灰、电解铝灰，所述铝灰也可由铝屑、铝粉搭配相应比例铝矾土、纯碱替代。
进一步，所述铝屑、铝粉也可由硅钙钡铝合金、硅铝铁、钝化镁等替代。
上述精炼渣的使用方法，包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg～4kg；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg～4kg，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上；精炼渣加入后电弧加热作用2～5min，期间钢包底吹气流量为100～300NL/min。
实施例1
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，以质量分数计，其化学成分包括：CaO：41％，Al2O3：16％，SiO2：8％，CaF2：26％，Al(单质)：6％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
CaO:(SiO2+Al2O3)＝1.71，CaO:CaF2＝1.58，Al2O3:Al＝2.67。
精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝灰、粘结剂，其中，所述铝灰的化学成分含有Al2O3、Al单质、SiO2、Na2O等，所述铝灰为铝冶炼行业的副产物，包括熔铸铝灰、电解铝灰，所述铝灰也可由铝屑、铝粉搭配相应比例铝矾土替代。
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣的使用方法包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢4kg，精炼渣加入时机在含硅脱氧剂加入之后；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上，精炼渣的加入量为每吨钢2kg；精炼渣加入后电弧加热作用2min精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为300NL/min。
实施例2
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的新型精炼渣，以质量分数计，所述精炼渣的化学成分包括：CaO：36％，Al2O3：17％，SiO2：9％，CaF2：29％，Al(单质)：7％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
CaO:(SiO2+Al2O3)＝1.38，CaO:CaF2＝1.24，Al2O3:Al＝2.43。
精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝灰、粘结剂，其中，所述铝灰的化学成分含有Al2O3、Al单质、SiO2、Na2O等，所述铝灰为铝冶炼行业的副产物，包括熔铸铝灰、电解铝灰，所述铝灰也可由铝屑、铝粉搭配相应比例铝矾土替代。
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣的使用方法包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢3.5kg，精炼渣加入时机在含硅脱氧剂加入之后；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上，精炼渣的加入量为每吨钢4kg；精炼渣加入后电弧加热作用4.2min精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为260NL/min。
实施例3
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的新型精炼渣，以质量分数计，所述精炼渣的化学成分包括：CaO：30％，Al2O3：20％，SiO2：10％，CaF2：29％，Al(单质)：8％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
CaO:(SiO2+Al2O3)＝1.0，CaO:CaF2＝1.03，Al2O3:Al＝2.5。
以质量分数计，精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝矾土、铝屑、粘结剂，其中，所述铝屑也可由硅钙钡铝合金、硅铝铁、钝化镁等替代。
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣的使用方法包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg，精炼渣加入时机在含硅脱氧剂加入之后；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上，精炼渣的加入量为每吨钢4kg；精炼渣加入后电弧加热作用4.6min精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为100NL/min。
实施例4
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的新型精炼渣，以质量分数计，所述精炼渣的化学成分包括：CaO：50％，Al2O3：10％，SiO2：8％，CaF2：20％，Al(单质)：10％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
CaO:(SiO2+Al2O3)＝2.78，CaO:CaF2＝2.5，Al2O3:Al＝1.0。
以质量分数计，精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝矾土、铝屑、粘结剂，其中，所述铝屑也可由硅钙钡铝合金、硅铝铁、钝化镁等替代。
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣的使用方法包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢3.1kg，精炼渣加入时机在含硅脱氧剂加入之后；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上，精炼渣的加入量为每吨钢3.8kg；精炼渣加入后电弧加热作用5min精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为270NL/min。
实施例5
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的新型精炼渣，以质量分数计，所述精炼渣的化学成分包括：CaO：30％，Al2O3：20％，SiO2：5％，CaF2：40％，Al(单质)：2％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
CaO:(SiO2+Al2O3)＝1.2，CaO:CaF2＝0.75，Al2O3:Al＝10。
以质量分数计，精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝矾土、铝屑、粘结剂，其中，所述铝屑也可由硅钙钡铝合金、硅铝铁、钝化镁等替代。
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣的使用方法包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢3.4kg，精炼渣加入时机在含硅脱氧剂加入之后；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上，精炼渣的加入量为每吨钢3.2kg；精炼渣加入后电弧加热作用3.4min精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为230NL/min。
实施例6
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的新型精炼渣，以质量分数计，所述精炼渣的化学成分包括：CaO：50％，Al2O3：10％，CaF2：32％，Al(单质)：5％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
以质量分数计，精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝矾土、铝屑、粘结剂，其中，所述铝屑也可由硅钙钡铝合金、硅铝铁、钝化镁等替代。
CaO:(SiO2+Al2O3)＝5.0，CaO:CaF2＝1.56，Al2O3:Al＝2.0。
本实施例适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣的使用方法包括以下步骤：
步骤(1)：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2.9kg，精炼渣加入时机在含硅脱氧剂加入之后；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期分批加入所述精炼渣，尽可能保证精炼渣分散至钢渣面上，精炼渣的加入量为每吨钢3.7kg；精炼渣加入后电弧加热作用4.4min精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为300NL/min。
对比例1
将对比例1和上述实施例相对比，对比例1和实施例的区别在于：
采用常规的精炼渣，以质量分数计，成分为：CaO≤45％，Al2O3≤10％，SiO2≥30％，其余为不可避免杂质。
常规精炼渣的使用方法为：
步骤(1)：转炉出钢1/2时加入石灰、石英砂等渣料，渣料加入量为每吨钢3.3kg；
步骤(2)：当进行LF精炼时，在精炼初期一次性加入石灰、石英砂等渣料，加入量为每吨钢3.5kg；渣料加入后电弧加热作用5.8min使精炼渣充分熔化；电弧加热期间钢包底吹气流量为200NL/min。
统计例：
2022年8月-2023年5月，将实施例的精炼渣用于50t系统SWRH82B钢种中，共使用450炉，分别统计实施例和对比例1的LF炉终渣的成分含量及相关炉次产品夹杂物与成分含量，如表1、2所示。
表1.实施例与对比例1的LF炉终渣的成分含量及产品中硫含量
表2.实施例与对比例1铸坯中夹杂物级别
注：①各实施例及对比例中炉渣组分分析执行《炉渣X射线荧光光谱分析方法》(YB/T 4177--2008)；
②产品S含量检测执行《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)》(GB/T 4336-2016)；夹杂物检测及评级执行《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》(G B/T 10561-2005)。
从表1、2可知，本发明适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣在使用后，由于硅镇静钢LF炉终渣氧化性明显降低，炉渣碱度升高，对应的终渣硫容量明显升高，得到的产品硫含量明显降低。夹杂物控制方面，实施例较常规工艺(对比例1)相比，A类夹杂物有降低趋势，B类夹杂物检出率呈升高趋势，但能将B类夹杂物物控制在≤1.0级，满足硅镇静钢的需求。

Claims (7)

1.一种适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，其特征在于，以质量分数计，所述精炼渣的化学成分包括：CaO：30％～50％，Al2O3：10％～20％，SiO2：0～10％，CaF2：20％～40％，单质Al：2％～10％，S≤0.05％，N≤0.05％，Ti≤0.02％，其余为不可避免杂质。
2.基于权利要求1所述的适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，其特征在于，所述精炼渣中CaO、Al2O3、SiO2、CaF2、单质Al的质量分数满足：
CaO:（SiO2+Al2O3）=1.0～5.0，CaO:CaF2=0.75～2.5，Al2O3:Al=1.0～10.0。
3.基于权利要求1或2所述的适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，其特征在于，所述精炼渣的粒度为10mm～40mm，10mm以下筛选物≤10wt%，H2O≤0.8wt%。
4.基于权利要求1-3任一项所述的适用于硅镇静钢钢包脱硫的精炼渣，其特征在于，所述精炼渣的原料包括：石灰、萤石、铝灰、粘结剂。
5.基于权利要求1-4任一项所述的精炼渣的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：转炉出钢即加入含硅脱氧剂，出钢1/3时开始加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg～4kg；
步骤（2）：当进行LF精炼时，再分批加入所述精炼渣，精炼渣的加入量为每吨钢2kg～4kg。
6.基于权利要求5所述的精炼渣的使用方法，其特征在于，所述步骤（2），精炼渣加入时机为精炼初期。
7.基于权利要求6所述的精炼渣的使用方法，其特征在于，所述步骤（2），精炼渣加入后电弧加热作用2～5min，期间钢包底吹气流量为100～300NL/min。
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