专利名称：转炉钢水精炼用复合精炼渣及其加入方法
技术领域：
本发明涉及钢水精炼领域，特别是涉及一种转炉冶炼钢水时对钢水进行精炼用的复合精炼渣及其加入方法。
背景技术：
因转炉炼钢时炉内的吹氧作业会使钢水中的Fe大量氧化成FeO，从而导致转炉渣中的FeO大幅度增加，而转炉出钢时不可避免地会带入大量转炉渣到钢包中，最终使钢包渣的FeO处在较高的范围内。高FeO含量的钢包渣具有再次向钢水传氧的能力，增加钢水的总氧量，恶化钢水的质量。因此，消除钢包渣对钢水的供氧能力，同时控制钢包渣中CaO、SiO2、Al2O3、MgO在一定的范围内吸附钢水的夹杂，是转炉冶炼高质量钢水的主要任务。
《炼钢》杂志2004年2月(第20卷第1期第30～32页，活性石灰在钢水精炼中的应用，于华财等著)报道了本钢采用加入活性石灰和萤石对转炉钢水进行精炼的工艺。该工艺是在120吨转炉冶炼钢水出钢后，根据钢包顶渣数量，每100mm厚顶渣加入100～150kg活性石灰和活性石灰量10～30％的萤石进行钢包精炼，可以提高精炼渣碱度，降低渣的熔点，改变流动性，对钢水有一定的脱硫作用，同时降低钢中夹杂总量。
《包钢科技》杂志2004年4月(第30卷第2期第38～41页，转炉出钢合成渣洗工艺的应用，孙丽钢等著)报道了包钢采用向钢包中加入合成渣后对转炉钢水进行精炼的工艺。该工艺采用CaO47.20～47.30％、SiO22.86～3.01％、Al2O342.60～42.80％、CaF24.06～4.26％、Fe2O30.76～0.82％、MgO0.68～0.72％，熔点1450±50℃的合成渣，随转炉出钢过程中加入钢包内，可以达到9.1～34.1％的脱硫率，在冶炼Q235B钢种时精炼时间从42.5分钟减至38.9分钟，平均缩短近4分钟。
《炼钢》杂志2004年8月(第20卷第4期第15～17页，重钢炼钢厂LF的工艺实践，胡兵等著)报道了重钢采用LF炉白渣工艺法对转炉钢水进行精炼的工艺。该工艺首先在钢包中控制CaO-Al2O3-SiO2渣系的碱度在3.5～4.2，然后按每吨钢加入埋弧渣2～3kg和精炼渣4～7kg，可以形成FeO≤1.0的强还原渣(白渣)，并同时报道了另一种工艺，即每吨钢加入化学组份为Al25％、C36％、活性元素R为39％的精炼复合脱氧还原剂0.8～1kg，取代精炼渣。采用白渣工艺法精炼钢水，使成品16Mn系列钢和A36钢的S含量达到了0.005～0.0012％(平均0.009％)，成品20g、20R钢的的S含量达到了0.005～0.0021％(平均0.0011％)，使成品16Mn系列钢的T[O]达到了15～34×10-6(平均24×10-6)，成品A36钢的T[O]达到了18～46×10-6(平均31×10-6)的水平。
上述3种精炼方法中，第1种工艺是十分简单原始的精炼法，该法未加入还原剂不能消除带入钢包内转炉渣的氧化性，仅仅加入了一定量的CaO提高钢包渣的碱度，有一定的脱S效果。第2种工艺采用了专用合成渣，具有明显的脱硫效果，但合成渣的熔点高，导致平均精炼时间仍达38.9分钟，而通常转炉的冶炼周期在25～45分钟，如再采用连铸机浇钢，实际钢水的精炼时间必须小于25分钟才能满足生产的需要，因此该工艺适应转炉大规模的生产有一定的难度。第3种工艺考虑了还原渣中的FeO，同时使成品钢中S含量达到了0.005～0.0012％(平均0.009％)，T[O]达到了15～34×10-6(平均24×10-6)的水平，但该工艺的精炼时间大于30分钟。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉钢水精炼用复合精炼渣，其熔点≤1350℃，可使成品钢材中的T[O]降到1 5×10-6以下，精炼时间为20分钟左右，同时具有良好的脱S效果。
本发明还要提供一种上述转炉钢水精炼用复合精炼渣的加入方法，该方法简单方便。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是转炉钢水精炼用复合精炼渣，其化学组份按重量百分比组成包括CaC230～50％、Al2O320～36％、SiO28～18％、CaF28～18％。
进一步地，上述重量百分比组成满足0.6≤CaC2/(Al2O3+SiO2)≤1.5、1.2≤Al2O3/SiO2≤3.0。
更进一步地，所述CaC2采用电石；Al2O3采用铝钒土；SiO2采用石英砂或硅石；CaF2采用萤石。
转炉钢水精炼用复合精炼渣的加入方法，当转炉出钢水到钢包时，加入所述转炉钢水精炼用复合精炼渣到钢包中。
进一步地，当每吨钢带入转炉渣量≤5kg时，所述转炉钢水精炼用复合精炼渣的加入量为每吨钢2.5～5.0kg；当每吨钢带入转炉渣量＞5kg时，每增加1kg渣量，所述复合精炼渣的加入量在每吨钢2.5～5.0kg的基础上再增加0.3～0.8kg。
本发明的有益效果是本发明的复合精炼渣是物理混合物，熔点低，使用前不需要预熔化，当转炉出钢温度≥1600℃时，随出钢过程加入即可快速熔化，大幅缩短了电加热时间，在电加热炉中的精炼时间可由40分钟左右降低到20分钟左右，从而大幅度降低能耗。本发明的复合精炼渣含有大量C元素，在电加热期间可产生大量CO气体使精炼渣发泡，因此在精炼时，不需要再加入发泡剂，可降低钢材的生产成本。采用本发明的精炼用复合精炼渣精炼后，可使钢包渣中的FeO降到1.0％以下，成品钢中的T[O]降到以下15×10-6以下，S含量降到0.006％以下。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1采用转炉生产CCr15轴承钢。精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)的化学组份按重量百分比组成为CaO36.43％、SiO27.69％、Al2O31.74％、MgO12.01％、MnO、1.42％、FeO24.44％、Fe2O312.51％，钢中的T[O]≥600×10-6。在转炉出钢水到钢包的过程中，将重量比为电石∶铝矾土∶石英沙∶萤石＝3∶2∶1∶1的精炼用复合精炼渣直接加入到钢包中，其中电石中的CaC2含量为85％；铝矾土中的Al2O3含量为85％；石英沙中的SiO2含量为90％；萤石中的CaF2含量为80％，其化学组份按重量百分比组成为CaC239％、Al2O326％、SiO213％、CaF213％，其中，CaC2/(Al2O3+SiO2)＝1、Al2O3/SiO2＝2.0。由于带入转炉渣量为8Kg/吨钢，因此上述复合精炼渣的加入量为6kg/吨钢。复合精炼渣化渣后钢中T[O]为100×10-6，复合精炼渣化渣后约10分钟时(电加热前)，钢中T[O]为58×10-6。电加热期间的精炼时间为28分钟。精炼后钢包渣的化学组份按重量百分比组成为CaO54.39％、SiO212.96％、Al2O320.25％、MgO5.06％、MnO、0.12％、FeO＜0.5％、Fe2O3＜0.5％。生产出来的轴承钢的主要化学组份按重量百分比组成包括C1.01％、Si0.26％、Mn0.33％、Cr1.48％、P0.012％、S0.003％、Ni0.036％、Cu0.035％、Mo＜0.005％。钢中T[O]为12.5×10-6。
实施例2采用转炉生产CCr15轴承钢。精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)的化学组份按重量百分比组成为CaO43.17％、SiO29.75％、Al2O32.71％、MgO10.02％、MnO1.18％、FeO20.58％、Fe2O39.08％，钢中的T[O]为487×10-6。在转炉出钢水到钢包的过程中，将重量比为电石∶铝矾土∶石英沙∶萤石＝3.5∶1.5∶0.8∶1.2的精炼用复合精炼渣直接加入到钢包中，其中电石中的CaC2含量为85％；铝矾土中的Al2O3含量为85％；石英沙中的SiO2含量为90％；萤石中的CaF2含量为80％，其化学组份按重量百分比组成为CaC246％、Al2O320％、SiO210％、CaF216％，其中，CaC2/(Al2O3+SiO2)＝1.5、Al2O3/SiO2＝2.0。由于带入转炉渣量为8Kg/吨钢，因此上述复合精炼渣的加入量为6kg/吨钢。复合精炼渣化渣后钢中T[O]为62×10-6，复合精炼渣化渣后约10分钟时(电加热前)，钢中T[O]为50×10-6。电加热期间的精炼时间为13分钟。精炼后钢包渣的化学组份按重量百分比组成为CaO57.70％、SiO214.35％、Al2O316.69％、MgO4.00％、MnO0.13％、FeO0.64％、Fe2O3＜0.5％。生产出来的轴承钢的主要化学组份按重量百分比组成包括C1.01％、Si0.28％、Mn0.33％、Cr1.46％、P0.011％、S0.004％、Ni0.035％、Cu0.034％、Mo＜0.005％。钢中T[O]为8.6×10-6。
实施例3采用转炉生产CCr15轴承钢。精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)的化学组份按重量百分比组成为CaO46.19％、SiO28.76％、Al2O32.68％、MgO9.17％、MnO1.01％、FeO19.30％、Fe2O38.15％，钢中的T[O]≥600×10-6。在转炉出钢水到钢包的过程中，将重量比为电石∶铝矾土∶石英沙∶萤石＝2.5∶2.5∶1.2∶0.8的精炼用复合精炼渣直接加入到钢包中，其中电石中的CaC2含量为85％；铝矾土中的Al2O3含量为85％；石英沙中的SiO2含量为90％；萤石中的CaF2含量为80％，其化学组份按重量百分比组成为CaC233％、Al2O334％、SiO215％、CaF210％，其中，CaC2/(Al2O3+SiO2)＝0.7、Al2O3/SiO2＝2.3。由于带入转炉渣量为8Kg/吨钢，因此上述复合精炼渣的加入量为6kg/吨钢。复合精炼渣化渣后钢中T[O]为62×10-6，复合精炼渣化渣后约10分钟时(电加热前)，钢中T[O]为25×10-6。电加热期间的精炼时间为30分钟。精炼后钢包渣的化学组份按重量百分比组成为CaO50.87％、SiO212.71％、Al2O323.18％、MgO6.36％、MnO0.22％、FeO0.77％、Fe2O3＜0.5％。生产出来的轴承钢的主要化学组份按重量百分比组成包括C0.99％、Si0.24％、Mn0.32％、Cr1.53％、P0.013％、S0.006％、Ni0.037％、Cu0.037％、Mo＜0.005％。钢中T[O]为8.6×10-6。
实施例4采用转炉生产CCr15轴承钢。精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)的化学组份按重量百分比组成为CaO38.26％、SiO26.44％、Al2O31.54％、MgO11.09％、MnO0.92％、FeO28.82％、Fe2O310.15％，钢中的T[O]≥600×10-6。在转炉出钢水到钢包的过程中，将重量比为电石∶铝矾土∶石英沙∶萤石＝2.5∶2.5∶1.2∶0.8的精炼用复合精炼渣直接加入到钢包中，其中电石中的CaC2含量为85％；铝矾土中的Al2O3含量为85％；石英沙中的SiO2含量为90％；萤石中的CaF2含量为80％，其化学组份按重量百分比组成为CaC233％、Al2O333％、SiO216％、CaF29％，其中，CaC2/(Al2O3+SiO2)＝0.7、Al2O3/SiO2＝2.1。由于带入转炉渣量为8Kg/吨钢，因此上述复合精炼渣的加入量为6kg/吨钢。复合精炼渣化渣后钢中T[O]为44×10-6，复合精炼渣化渣后约10分钟时(电加热前)，钢中T[O]为19×10-6。电加热期间的精炼时间为32分钟。精炼后钢包渣的化学组份按重量百分比组成为CaO51.14％、SiO213.08％、Al2O324.48％、MgO5.32％、MnO0.14％、FeO＜0.5％、Fe2O3＜0.5％。生产出来的轴承钢的主要化学组份按重量百分比组成包括C0.99％、Si0.25％、Mn0.32％、Cr1.51％、P0.011％、S0.005％、Ni0.037％、Cu0.034％、Mo＜0.005％。钢中T[O]为6.4×10-6。
实施例5采用转炉生产CCr15轴承钢。精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)的化学组份按重量百分比组成为CaO38.00％、SiO26.45％、Al2O31.44％、MgO9.47％、MnO0.88％、FeO30.10％、Fe2O310.87％，钢中的T[O]为543×10-6。在转炉出钢水到钢包的过程中，将重量比为电石∶铝矾土∶石英沙∶萤石＝3∶2∶1∶1的精炼用复合精炼渣直接加入到钢包中，其中电石中的CaC2含量为85％；铝矾土中的Al2O3含量为85％；石英沙中的SiO2含量为90％；萤石中的CaF2含量为80％，其化学组份按重量百分比组成为CaC241％、Al2O325％、SiO214％、CaF212％，其中，CaC2/(Al2O3+SiO2)＝1.1、Al2O3/SiO2＝1.8。由于带入转炉渣量为5Kg/吨钢，因此上述复合精炼渣的加入量为5kg/吨钢。复合精炼渣化渣后钢中T[O]为86×10-6，复合精炼渣化渣后约10分钟时(电加热前)，钢中T[O]为12×10-6。电加热期间的精炼时间为19分钟。精炼后钢包渣的化学组份按重量百分比组成为CaO51.04％、SiO214.00％、Al2O323.17％、MgO5.32％、MnO、0.11％、FeO＜0.5％、Fe2O3＜0.5％。生产出来的轴承钢的主要化学组份按重量百分比组成包括C0.99％、Si0.25％、Mn0.31％、Cr1.54％、P0.009％、S0.004％、Ni0.038％、Cu0.034％、Mo＜0.005％。钢中T[O]为11.1×10-6。
实施例6采用转炉生产CCr15轴承钢。精炼前钢包渣(主要由转炉渣组成)的化学组份按重量百分比组成为CaO42.66％、SiO27.10％、Al2O32.30％、MgO7.96％、MnO0.87％、FeO25.73％、Fe2O310.30％，钢中的T[O]≥600×10-6。在转炉出钢水到钢包的过程中，将重量比为电石∶铝矾土∶石英沙∶萤石＝3∶2∶1∶1的精炼用复合精炼渣直接加入到钢包中，其中电石中的CaC2含量为85％；铝矾土中的Al2O3含量为85％；石英沙中的SiO2含量为90％；萤石中的CaF2含量为80％，其化学组份按重量百分比组成为CaC240％、Al2O325％、SiO214％、CaF210％，其中，CaC2/(Al2O3+SiO2)＝1.0、Al2O3/SiO2＝1.8。由于带入转炉渣量为5Kg/吨钢，因此上述复合精炼渣的加入量为5kg/吨钢。复合精炼渣化渣后钢中T[O]为70×10-6，复合精炼渣化渣后约10分钟时(电加热前)，钢中T[O]为34×10-6。电加热期间的精炼时间为8分钟。精炼后钢包渣的化学组份按重量百分比组成为CaO52.63％、SiO212.33％、Al2O324.28％、MgO4.18％、MnO0.16％、FeO0.64％、Fe2O3＜0.5％。生产出来的轴承钢的主要化学组份按重量百分比组成包括C0.98％、Si0.29％、Mn0.32％、Cr1.54％、P0.008％、S0.004％、Ni0.036％、Cu0.033％、Mo＜0.005％。钢中T[O]为8.6×10-6。
由上面的实施例可以看出本发明具有良好的还原能力，精炼后钢包渣的FeO＜1.0％。成品钢中的T[O]降到5～15×10-6，有害元素S控制在0.006％以下。在未电加热前，加入的复合精炼渣已经开始对钢水进行精炼，且效果明显，钢水的T[O]已降低到12～74×10-6，为缩短电加热期的精炼时间打下了基础。本发明的平均精炼时间为22分钟，最短为8分钟。
权利要求
1.转炉钢水精炼用复合精炼渣，其特征在于，其化学组份按重量百分比组成包括CaC230～50％、Al2O320～36％、SiO28～18％、CaF28～18％。
2.如权利要求1所述的转炉钢水精炼用复合精炼渣，其特征在于，所述重量百分比组成满足0.6≤CaC2/(Al2O3+SiO2)≤1.5、1.2≤Al2O3/SiO2≤3.0。
3.如权利要求1所述的转炉钢水精炼用复合精炼渣，其特征在于，所述CaC2采用电石；Al2O3采用铝钒土；SiO2采用石英砂或硅石；CaF2采用萤石。
4.转炉钢水精炼用复合精炼渣的加入方法，其特征在于，当转炉出钢水到钢包时，加入所述转炉钢水精炼用复合精炼渣到钢包中。
5.根据权利要求4所述的转炉钢水精炼用复合精炼渣的加入方法，其特征在于，当每吨钢带入转炉渣量≤5kg时，所述转炉钢水精炼用复合精炼渣的加入量为每吨钢2.5～5.0kg；当每吨钢带入转炉渣量＞5kg时，每增加1kg渣量，所述复合精炼渣的加入量在每吨钢2.5～5.0kg的基础上再增加0.3～0.8kg。
全文摘要
本发明提供了一种转炉钢水精炼用复合精炼渣，其化学组份按重量百分比组成包括CaC
文档编号C21C5/28GK1718765SQ200510021389
公开日2006年1月11日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者刘明, 程兴德, 杜德忠, 王亚东, 陈小龙 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院, 攀枝花新钢钒股份有限公司