专利名称：一种高氧化钙含量的钢包渣还原剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及转炉炼钢领域，具体涉及ー种钢包渣改性用的还原剂及用该还原剂进行改性的方法。
背景技术：
低碳超低硫钢的冶炼一般采用铁水预处理-转炉吹炼-钢包炉(LF)精炼+RH真空精炼エ艺。经过脱硅、脱硫等预处理的铁水加入转炉中吹炼，达到合适的温度和碳含量后， 钢水从转炉出钢进入钢包。转炉出钢过程中，会有大量的氧化性转炉渣进入钢包。在后续的LF和RH真空精炼过程中，这些氧化性的钢包渣会对钢水造成污染，形成夹杂物，影响钢水质量。其反应如下y (FeO) +χ [Μ] = Mx0y+yFe(1)式中的M代表钢水中的金属相，包括Al、Mn、Ti、V等，主要是金属Al。MxOy则是被钢包渣氧化形成的非金属夹杂物。钢包渣的氧化性越高(即熔渣中的!7eO含量越高)，对钢水的污染越严重，形成的夹杂物越多。因此，在转炉出钢过程严格控制转炉氧化性熔渣进入钢包是提高钢水质量的有效途径。但转炉出钢过程不可避免地会有部分氧化性熔渣进入钢包，这些氧化渣会给后面的精炼处理带来不利影响，比如会使钢水氧化从而造成夹杂物数量増加、渣的氧化性强而影响脱硫反应的进行、合金的氧化使其收得率降低等。因此，在出钢后向钢包渣中加入渣还原剂对进入钢包的氧化性熔渣进行还原处理，可以降低渣的氧化性，对钢水中夹杂物控制、脱硫和提高产品质量等均有益。可以有效减少钢包渣对钢水的污染，提高钢水质量，同时可以减少金属的氧化损耗，提高金属的收得率。此外，熔渣的碱度(即熔渣中的CaO与SiO2的重量百分比，通常以Ca0/Si02表示) 对钢水中夹杂物的吸附以及钢水的脱氧、脱硫等均产生影响，熔渣碱度高，则渣中CaO含量高而SW2含量低，对钢水脱氧、脱硫有利，其主要反应为3 (CaO)+3 [S]+2 [Al] = 3 (CaS)+Al2O3(2)4 [Al]+3 (SiO2) = 3 [Si]+2 (Al2O3)(3)因此，在转炉出钢后，钢水在LF处理时必须对钢包渣进行还原，减低熔渣的氧化性，提高熔渣的碱度，以利于钢水的脱硫、脱氧和夹杂物去除，提高钢水质量。同吋，还要确保熔渣具有良好的流动性，使钢水和熔渣之间的反应具有良好的动力学条件。钢包渣的还原处理主要依靠还原剂中的金属铝来实现，其反应为3 (FeO)+2A1 = 3Fe+(Al2O3)(4)即熔渣中的FeO被金属铝还原形成Al2O3，其氧化性明显降低。与此同吋，熔渣还原产生大量的Al2O3，使熔渣的性质发生变化，必须在还原熔渣的同吋，确保熔渣能够实现对钢水的脱硫、脱氧、夹杂物的吸附以及良好的渣金反应动力学等。目前使用的钢包渣还原剂基本由金属铝、高铝矾土(主要成分是Al2O3)、萤石(主要成分是CaF2)以及石灰石(主要成分是CaCO3)等。其氧化钙含量很低，基本在10%以下， 与转炉渣反应后熔渣的碱度较低；其氧化铝(Al2O3)偏高，达到25%以上，其中的金属铝与转炉渣反应后生成大量氧化铝，是熔渣中的的氧化铝含量达到40%以上；SW2的含量达到 5%以上。这对于LF精炼过程钢水的脱硫、脱氧以及夹杂物的去除均难以有理想的效果，不能满足洁净钢的需要。国内外在钢包渣的还原处理的开发和应用方面有ー些报道。查询有关国内专利，其中有4项是关于铁合金以及CaC2对钢水脱氧的专利，包括硅钙钡镁复合脱氧剂、 铝铁合金脱氧剂、CaC2对钢水脱氧等；专利200810061084. 4涉及用AOD冶炼极低碳高硅不锈钢的方法，虽然其氧化钙含量很高(高达45% -60% )，但其应用领域与本发明相差较远；另ー项是炉外精炼用防粘钢包渣改性剂，其成分范围与本发明差別很大。申请号为200810024566.2的专利申请是关于钢包渣改性剂技术，但其中的金属铝含量仅为 3.5% _7%，铝含量过低不能起到促进反应(4)进行的目的；专利号为CN200510024763.0 的专利是冶炼纯净钢用的中铝铝渣及制备方法，其涉及的成分主要为铝粉23-27 %， 萤石10-22%，预熔渣30-40%，碳酸盐8-15%，还原剂3_8 %，其中的铝含量虽然高于 200810024566. 2申请中的铝含量，但是仍然不足，还原效果不够；专利号为CN00115431. 1 的专利中虽然Al含量较高，但其中的氧化铝含量也很高。对国外专利技术进行了查询，只有ー些涉及铁水脱磷、渣处理、不锈钢精炼、陶瓷制造等方面，与本发明差別较大。如专利号为JP3010013A的日本专利，通过加铝对钢水脱氧，控制熔渣碱度在5. 5，渣中MgO含量在 9. 5%以上；专利号为JP2004331449A的日本专利采用喷吹改性材料实现对熔渣的改性，但未涉及改性材料的成分保护；专利号为KR2004042540A的韩国专利涉及洁净钢的生产，其中的熔渣改性处理通过喷吹石灰和萤石来实现，只是通过稀释熔渣中氧化性成分来实现对熔渣的脱氧；专利号为JP2239138A的日本专利通过喷吹硼砂等实现对熔渣的改性。以上现有技术中公开的钢包渣还原剂在还原能力、快速成渣、充分脱除杂质方面， 还不够完善。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种可以有效降低钢包渣的氧化性、提高钢包渣对钢中夹杂物的吸附能力的钢包渣还原剂。本发明的技术方案是，ー种高氧化钙含量的钢包渣还原剂，所述还原剂包括如下质量百分比的组分A1 42 48%，CaO 18 沘％，SiO2 0. 5 2. 0%，Al2O3 15 22%， CaF2 3 8%，MgO 1 4%。根据本发明所述的高氧化钙含量的钢包渣还原剂，较好的是，所述还原剂的粒径为 20-40mm。在一个优选的实施方案中，所述还原剂包括金属铝，高活性冶金石灰，石灰石，白云石、钙铝预熔渣和萤石。只要使Al、CaO, SiO2, A1203、CaF2, MgO含量达到上述范围，就可实现本发明的目的。高活性冶金石灰是ー种优质的冶金石灰，主要成分是氧化钙，但其活性高所以反应性好。优选的是，向钢包渣中加入上述的钢包渣还原剂的加入量为^ig/t. s-4kg/t. S。此単位表示为每吨钢的加入量。本发明还提供了上述高氧化钙含量的钢包渣还原剂的制备方法，将含上述成分的原料混合，加无水粘结剂搅拌均勻，在压力成型机上加压成球形或椭球形型料。
低碳超低硫钢的冶炼一般采用铁水预处理-转炉吹炼-钢包炉(LF)精炼+RH真空精炼エ艺。转炉出钢过程中，会有大量的氧化性转炉渣进入钢包。在后续的LF和RH真空精炼过程中，这些氧化性的钢包渣会对钢水造成污染，形成夹杂物，影响钢水质量。其反应如反应(1)所示。由反应⑴可见，钢包渣的氧化性越高(即熔渣中的FeO含量越高)，对钢水的污染越严重，形成的夹杂物(MxOy)越多。因此，必须在转炉出钢过程严格控制转炉氧化性熔渣进入钢包。但转炉出钢过程不可避免地会有部分氧化性熔渣进入钢包，这些氧化渣会给后面的精炼处理带来不利影响，比如会使钢水氧化从而造成夹杂物数量増加、渣的氧化性强而影响脱硫反应的进行、合金的氧化使其收得率降低等。因此，在出钢后向钢包渣中加入渣还原剂对进入钢包的氧化性熔渣进行还原处理，可以降低渣的氧化性，对钢水中夹杂物控制、脱硫和提高产品质量等均有益。其反应如反应(4)所示。此外，熔渣的碱度(即熔渣中的CaO与SW2的重量百分比，通常以CaO/Si&表示) 对钢水中夹杂物的吸附以及钢水的脱氧、脱硫等均产生影响，熔渣碱度高，则渣中CaO含量高而SiO2含量低，对钢水脱氧、脱硫有利，其主要反应如反应O)、(3)所示。由反应0)、(3)可见，提高钢包渣中CaO含量，降低其中的SiO2含量，可以促进反应O)向右进行，从而有利于钢水的脱硫；可以抑制反应(3)向右进行，减少钢水被氧化污
ο基于以上技术原理，本发明研制出了基本组成为Al 42 48%，CaO 18 观％， SiO2 0. 5 2. 0%，Al2O3 15 22%，CaF2 3 — 8%, MgO 1 4%的高氧化钙(CaO)含量的钢包渣还原剂。作为ー种优选的实施方式，可以采用金属铝、高活性冶金石灰、钙铝预熔渣、石灰石、萤石等混合料，加无水粘结剂搅拌均勻，在压力成型机上加压成球形或椭球形型料。在转炉出钢后均勻加入钢包渣面，实现对还原钢包渣的还原和改性，以提高对钢水的脱硫、脱氧和夹杂物控制，提高钢水质量。其中金属铝主要是为了还原钢包渣中的FeO组成，促进反应(4)的进行，形成的Al2O3可以改进熔渣的流动性，强化熔渣与钢水的反应动カ 学，同时抑制反应(3)的进行，减少钢水的再氧化污染；高活性冶金石灰(CaO)、钙铝预熔渣 (mCaO - HAl2O3)组分主要起调节钢包渣碱度、提高钢包渣对钢中夹杂物的吸附能力的作用； 萤石(CaF2)是为了改善钢包渣的物性，降低其熔点和粘度，提高其流动性，从而有利与冶金反应的进行；而石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3 · MgCO3)主要是为了使渣还原剂更好地均勻分散于钢包渣内，同时也能为钢包渣提供更多的Ca0，90(TC以上高温下其反应如下CaCO3 = CaCHCO2(5)MgCO3 = MgCHCO2(6)该分解反应产生(X)2气体可以使得渣还原剂在高温下破裂而均勻分散，使钢包渣的还原均勻，提高还原效率。白云石(CaCO3 · MgCO3)高温下分解产生的MgO还可以保护钢包内衬的耐火材料，减少钢包渣对钢包耐火材料的侵蚀。表1为高氧化钙含量的钢包渣还原剂的组成和技术要求。其中石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3 · MgCO3)折算成CaO、MgO含量，钙铝预熔渣(mCaO · HAl2O3)折算成CaCKAl2O3含量。表1高氧化钙含量的钢包渣还原剂的組成和技术要求
权利要求
1.ー种高氧化钙含量的钢包渣还原剂，其特征在于所述还原剂包括如下质量百分比的组分Al 42 48%，CaO 18 沘％，SW2 0. 5 2. 0% ,Al2O3 15 22% ,CaF2 3 8%， MgOl 4%。
2.根据权利要求1所述的高氧化钙含量的钢包渣还原剂，其特征在于所述还原剂的粒径为20-40mm。
3.根据权利要求1所述的高氧化钙含量的钢包渣还原剂，其特征在于所述还原剂包括金属铝，高活性冶金石灰，石灰石，白云石、钙铝预熔渣和萤石。
4.根据权利要求1所述的高氧化钙含量的钢包渣还原剂，其特征在于所述还原剂在钢包渣中加入量为^g/t. s-4kg/t. s。
5.权利要求1所述高氧化钙含量的钢包渣还原剂的制备方法，其特征在于将含权利要求1所述成分的原料混合，加无水粘结剂搅拌均勻，在压力成型机上加压成球形或椭球形型料。
全文摘要
本发明提供了一种高氧化钙含量的钢包渣还原剂，所述还原剂包括如下质量百分比的组分Al 42～48％，CaO 18～28％，SiO2 0.5～2.0％，Al2O3 15～22％，CaF2 3～8％，MgO 1～4％。本发明的钢包渣还原剂中的氧化钙含量高，同时综合其他成分，具有良好的渣金反应，可以快速成渣，可以实现对钢包渣的还原，充分发挥钢包渣对钢水的脱硫、脱氧和对夹杂物的吸附作用，提高钢水的洁净度。
文档编号C21C7/04GK102586543SQ20111000551
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者马志刚, 黄宗泽 申请人:宝山钢铁股份有限公司