专利名称：一种电化学脱碳用预熔渣及其制备方法
技术领域：
本发明属于炼钢工艺技术领域，具体涉及一种适合电化学脱碳用预熔渣及其制备方法。
背景技术：
随着科学技术的不断进步，超低碳冷轧薄板([C] ( 30X 10_6)广泛应用于汽车、家电、电子领域。众所周知，固溶碳严重影响了钢的深冲性能，为了得到表面质量和加工性能良好的冷轧薄板钢，必须降低钢中固溶碳含量。传统的脱碳方法是将氧供入熔池，将铁碳熔体里的碳氧化。在反应过程中，熔池中的碳与氧发生反应，生成的CO气体以气泡形式从熔池中排出。脱碳反应过程一般由以下几个环节组成 I)碳由金属内部向金属/气相界面传递；2)在金属汽相界面发生化学反应；3)气体产物由金属汽相界面向气相渣相界面迁移；4)在气相渣相界面发生化学反应；5)铁氧化物在渣相边界层中的传递；6)铁氧化物在渣相中传递。脱碳结束后，钢液里留存有过量的氧，因此还需加入大量的脱氧剂对钢液进行脱氧处理。这就带来一系列不利的影响，例如使用脱氧剂会增加冶炼成本，再者脱氧产物会造成连铸水口堵塞，脱氧产物还会造成冷轧薄板表面质量问题等等。所以对钢质纯净化要求越来越高的情况下，急需寻找其它洁净、无污染、低成本地脱碳方法。因此许多工作者致力于洁净地低成本的脱碳新方法的研究。其研究思路主要体现在一些文献中，如文献“Fe-C熔体与熔渣反应的电化学机理”和“铁碳金属颗粒与熔渣的反应”，以及申请号为201110077874. 3的中国发明专利，利用电化学反应机理，在铁液、钢液和熔渣间外加导体或施加电场，无需向钢液中供氧即可实现脱碳的目的，同时还避免钢液过氧化，使用脱氧剂、污染钢液等问题。 对于应用电化学脱碳法来讲，选择合理熔渣体系，是整个技术的关键之一，关系着是否能够将熔体中的碳脱到预期的水平。这就要求熔渣具有良好的氧离子迁移能力、良好的导电性、合适的黏度、合适的熔点、均勻稳定的化学成分等特点。目前应用的熔渣体系主要为Ca0、Si02、Al203和FeOx，其中CaO、Si02、Al2O3的质量百分数之比为较固定，且熔渣熔点较高，黏度稍大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种高效无污染的具有良好的氧离子迁移能力、良好的导电性、合适的黏度、合适的熔点、均匀稳定的化学成分等特点的适合电化学脱碳用预熔渣及其制备方法。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的设计渣系时，主要考虑以下因素a、熔渣需具有良好的氧离子迁移能力，如果熔渣中氧离子在外加导体或外加电场作用下的迁移速度太慢，这种脱氧方法就没有实际应用的价值。另外氧离子在渣中阴阳离子迁移中所占的比例越大越好，即氧离子的迁移数越大越好，它关系到实验的成功与否。b、熔渣需具有良好的导电性，选用导电能力强的渣系，则渣中离子较多，有利于电化学反应的进行。C、选用阳离子电解电位比较高的渣系，使外加电场的调节范围更宽。
d、考虑熔渣成分的蒸气压，在实验温度下应不易挥发或者少量挥发；否则挥发造成渣成分的变化，影响脱氧，同时不利于实操作。e、熔渣应具有合适的黏度，黏度太大，熔渣流动性不好，不适宜离子迁移；黏度太小也不利于脱碳的控制。f、熔渣的成分要均匀一致，保证化学性质稳定。I、按上述设计思路进行本预熔渣的开发，本发明一种电化学脱碳用预熔渣，其组成按质量百分比为CaO :30% 45%, Al2O3 :〈3%，MgO :6% 12%，Si02 <l%,FeO :1% 10%，Fe2O3 :30% 50%，BaO :0. 1% 5%，其它为不可避免的杂质，以上各组分质量百分比之和为100% ；此预熔渣料粒度为O. 5 100mm。2、制备上述电化学脱碳用预熔渣的方法，由以下步骤组成( I)备料本预熔渣使用的原料为小粒白灰、二次铝灰、轧钢氧化铁皮、轻烧白云石以及碳酸钡粉末。(2)原料破碎将不同的原料经破碎制成粒度小于100目的粉剂。(3)配料将原料按如下比例配料，不同原料配料的质量百分比为小粒白灰，20% 40%、二次铝灰，〈3%、轧钢氧化铁皮，40% 60%、轻烧白云石，15% 30%、碳酸钡粉末，O. 2% 6%。(4)混料将按比例配好的原料放入混料机内混料5 lOOmin，使其充分混匀。(5)加热熔融将混好的原料装入加热炉内，升温至130(Tl50(TC高温下，并持续10 IOOmin使其完全熔融，确保炉渣成分均匀，在热态下把渣空冷至室温，得到熔块。(6)破碎将熔块破碎成粒度为O. 5 IOOmm的预熔渣块。所述小粒白灰,主要成分为Ca0，85% 93% (质量百分数)、MgO，〈5% (质量百分数)、P2O5, <0. 05 (质量百分数)、SiO2,〈1% (质量百分数)；二次铝灰，主要成分为Al2O3, >92% (质量百分数)、金属铝，〈3% (质量百分数)、其他杂质〈6% (质量百分数);轧钢氧化铁皮，主要成分为Fe2O3,85% 93% (质量百分数)、FeO，6% 15% (质量百分数)、其他杂质〈1% (质量百分数)；轻烧白云石，主要成分为Ca0，40% 50% (质量百分数)、MgO, 35% 45% (质量百分数)、其他为杂质；碳酸钡,主要成分为BaC03>99. 5% (质量百分数)、其他为杂质。本发明预熔渣的成分均匀稳定性好，具有低熔点(1200 1300°C)，黏度适宜(O. I 2 Pa *S)，流动性好，熔化速度快，电导率高等特点。渣中合适的CaCKFe2O3含量，致使预熔过程中生成低熔点的CaO · Fe2O3, 2Ca0 · Fe2O3和CaO · 2Fe203相保证此预熔渣具有较低的熔点和较快的熔化速度，同时由于Fe2O3的存在，为熔渣提供了大量电子空位，增大了熔渣电子电导率，再加上熔渣适宜的FeO含量，从而使熔渣具有很好的氧离子电导率；预熔渣中适量的MgO，能够提高熔渣的电导率，并且可以控制熔渣的黏度；SiO2属于酸性氧化物，在熔融渣中主要与氧离子形成硅氧根离子，这对氧离子迁移是不利的，但少量的SiO2可以提高熔渣流动性，保证此预熔渣具有适宜的黏度；此外渣中还含有一定量的BaO，此种碱性氧化物的加入可以提高预熔渣的电导率，同时还可以提高预熔渣的硫容量和磷容量，对净化熔体有一定优势；此预熔渣料为块状(粒度0. 5 100mm)，表面张力小，使用过程中能迅速被熔体熔侵、熔化，使用过程中无粉尘污染，利用率、收得率高，具有良好的节能和环保效果。·将此预熔渣加入到Fe-C熔体里进行电化学脱碳，可实现高效无污染脱碳，30min之内可将Fe-C熔体中碳含量由初始的4. 3% (质量百分数)脱至O. 5% (质量百分数)以下。使用此预熔渣进行电化学脱碳，操作方便，成本低廉，可以实现环保、高效、低成本的脱碳目的。
图I :实施例2电化学脱碳用预熔渣熔点(半球点)测试图；图2 :实施例2电化学脱碳用预熔渣熔速图；图3 :实施例2电化学脱碳用预熔渣黏度测试图。
具体实施例方式结合下面以几个具体实施例来说明本发明的方法及其产生的效果。实施例I :将小粒白灰、二次铝灰、轧钢氧化铁皮、轻烧白云石以及碳酸钡粉末先按要求破碎至-100目，然后取破碎后的原料小粒白灰，20%、二次铝灰，1.5%、轧钢氧化铁皮，58%、轻烧白云石，15%、碳酸钡粉末,5. 5%,放入混料机内混料15min ,然后放入加热炉将原料加热至1310°C熔化，保持60min确保炉渣成分均匀，将熔融渣空冷至室温，最后将熔块破碎成粒度为60 90mm的预熔渣颗粒。实施例2 将小粒白灰、二次铝灰、轧钢氧化铁皮、轻烧白云石以及碳酸钡粉末先按要求破碎至-150目，然后取破碎后的原料小粒白灰，28%、二次铝灰，2. 5%、轧钢氧化铁皮，47%、轻烧白云石，19%、碳酸钡粉末，3. 5%，放入混料机内混料40min，然后放入加热炉将原料加热至1400°C熔化，保持30min确保炉渣成分均匀，将熔融渣空冷至室温，最后将熔块破碎成粒度为20 50mm的预熔渣颗粒。此电化学脱碳用预熔渣的质量百分比组成见下表。实施例3
将小粒白灰、二次铝灰、轧钢氧化铁皮、轻烧白云石以及碳酸钡粉末先按要求破碎至-200目，然后取破碎后的原料小粒白灰，30%、二次铝灰，3%、轧钢氧化铁皮，42%、轻烧白云石，23%、碳酸钡粉末，2%，放入混料机内混料80min，然后放入加热炉将原料加热至1470°C熔化，保持15min确保炉渣成分均匀，将熔融渣空冷至室温，最后将熔块破碎成粒度为3 20mm的预熔渣颗粒。表I为各实施例最终预熔渣成分。表I电化学脱碳用预熔渣成分及各成分的质量百分比
权利要求
1.一种电化学脱碳用预熔渣，其组成按质量百分比为CaO :30% 45%，Al2O3 :〈3%，MgO 6% 12%, SiO2 :〈1%，FeO 1% 10%, Fe2O3 30% 50%, BaO 0. 1% 5%，其它为不可避免的杂质，以上各组分质量百分比之和为100%。
2.一种根据权利要求I所述的电化学脱碳用预熔渣的制备方法，其特征在于如下步骤 (1)备料 原料为小粒白灰、二次铝灰、轧钢氧化铁皮、轻烧白云石以及碳酸钡粉末； (2)原料破碎 将不同的原料经破碎制成粒度小于100目的粉剂； (3)配料 将原料按如下比例配料，不同原料配料的质量百分比为 小粒白灰，20% 40%、二次铝灰，〈3%、轧钢氧化铁皮，40% 60%、轻烧白云石，15% 30%、碳酸钡粉末，O. 2% 6% ； (4)混料 将按比例配好的原料放入混料机内混料5 lOOmin，使其充分混匀； (5)加热熔融 将混好的原料装入加热炉内，升温至130(Tl500°C高温下，并持续10 IOOmin使其完全熔融，在热态下把渣空冷至室温，得到熔块； (6)破碎 将熔块破碎成粒度为O. 5 IOOmm的预熔渣块。
全文摘要
本发明公开一种电化学脱碳用预熔渣及其制备方法，其组成CaO30%～45%，Al2O3<3%，MgO6%～12%，SiO2<1%，FeO1%～10%，Fe2O330%～50%，BaO0.1%～5%，其它为不可避免的杂质。原料为小粒白灰、二次铝灰、轧钢氧化铁皮、轻烧白云石以及碳酸钡粉末；将不同的原料经破碎制成粒度小于100目的粉剂；小粒白灰，20%～40%、二次铝灰，<3%、轧钢氧化铁皮，40%～60%、轻烧白云石，15%～30%、碳酸钡粉末，0.2%～6%；放入混料机内混料5～100min；加热炉内升温至1300~1500℃下 10～100min，空冷至室温；破碎成粒度为0.5～100mm的预熔渣块。
文档编号C21C7/076GK102899451SQ20121040832
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者贾吉祥, 廖相巍, 赵刚, 曹东, 李广帮, 郭庆涛, 朱晓雷 申请人:鞍钢股份有限公司