一种新型直上渣洗混合材料在转炉出钢中的使用方法

摘要

本发明涉及了一种新型直上渣洗混合材料在转炉出钢中的使用方法，该混合材料由以下重量份数的组分构成：铝粉5～40份，氧化铝矾土35～60份，生石灰30～50份，氧化镁1～6份，萤石0～6份，二氧化硅粉末5～6份；使用方法是在出钢的过程中，先将该新型直上渣洗混合材料的30%加入钢包的底部，在出钢1/4时随钢流加入剩余的70%材料和生石灰，同时进入吹氩站吹氩气搅拌，时间为10-15分钟，即可以直接上连铸进行浇坯成材。在转炉出钢过程中该渣洗混合材料不但具有较高的脱硫率，而且可以有效缩短精炼时间，同时能够较大幅度降低吨钢成本。

说明书

技术领域

本发明涉及用于转炉出钢的渣洗材料的使用方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对钢材的品种和质量的要求越来越高。为了满足社会上的这种需求，钢的生产工艺流程发生了巨大变革和进步。特别是为提高钢材内部的质量和纯净度，各式各样的炉外精炼装置近年来大量地被应用，如RH、CAS-OB、LF炉等。当然，这些装备的应用为降低钢中各类非金属夹杂物的含量以及夹杂物型态的改变，特别是在生产特殊纯净钢方面起到了重要的作用。

渣洗工艺有较好的脱硫效果，并且可以快速成渣缩短冶炼时间。但是渣洗不能去除钢液中的气体，而且当造渣材料不干燥时，有可能使钢液增氢。其投资巨大，运行成本高，也为提高企业的市场部争力带来了很大的障碍。为此冶金工作者都在研究对于不同的品种，采用合适的精炼方式，尽可能地提高钢纯净度并降低钢的生产成本。

发明内容

本发明目的是利用一种新型直上渣洗混合材料的渣洗精炼方式辅助钢水脱氧脱硫并对炉渣进行脱氧，提出一种改善供给连铸用钢水的质量并在某些钢种上替代部分精炼炉功能的方法。

为了实现上述目的，新型直上渣洗混合材料由以下重量份数的组分构成：铝粉5～40份，氧化铝粉末30～65份，生石灰30～50份，氧化镁1～6份，萤石0～6份，二氧化硅粉末5～6份，将上述材料分别置于球磨机中球磨得到微粒粉末，再将球磨后的微粒粉末经压球机压制成型后，送入电弧炉中熔融，最后在倒炉过程中将铝粉5～40份加入熔液中，将冷却后的材料破碎至颗粒即可；

新型直上渣洗混合材料使用方法如下：在出钢的过程中，先将该新型直上渣洗混合材料的30%加入钢包的底部，在出钢1/4时随钢流加入剩余的70%材料和生石灰，同时进入吹氩站吹氩气搅拌，时间为10-15分钟，即可以直接上连铸进行浇坯成材。

作为优选，其中所述的新型直上渣洗混合材料加入量为每吨加入4-6kg。

所使用的生石灰选用新鲜石灰，满足YB／T04293标准规定的特级或一级标准。

使用该方法进行过程中要做好出钢挡渣，转炉渣进入钢包的量保证50cm以下效果更好。

使用该方法进行过程中做到一次拉碳效果更好，当钢中含量>900ppm以上时渣洗效果受到很大影响。 

在出钢渣洗过程中，脱硫反应为：

  [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)；

  K_δ=(ω(S)*ω(FeO))/(ω[S]*ω(CaO))；

  L_δ=ω(S)/ω[S]=（K_δ*ω(CaO))/ω(FeO)； 

式中：

K_δ为比例系数，

ω(S)为炉渣中S的质量分数；

ω(FeO)为炉渣中FeO的质量分数；

ω[S]为钢液中S的质量分数； 

L_δ为硫在渣、钢之间的分配系数；

ω(CaO)为炉渣中游离CaO的质量分数，中括号为钢液中的质量分数，小括号为炉渣中的质量分数。

通过上式可以看出，炉渣的成分对硫的分配系数有较大的影响，因此预熔合成炉渣成分配比提高CaO的含量，L_δ值增加，能起到较好的脱硫效果。

依据氧在熔渣和钢液中的溶解服从分配定律，当还原性合成渣与未脱氧(或脱氧不充分)钢液接触时，渣在钢液中乳化，钢渣界面成千倍增大，同时，由于强烈的搅拌使得溶解在钢中的氧加速扩散进入渣中，从而使钢液脱氧避免钢液二次氧化。

对于渣洗的炉次，由于熔渣被空气氧化的速率远小于钢液，所以因渣的保护而使这种氧化作用减弱。再加上渣洗过程中扩散脱氧，这样就使氧化产物的数量减少，也就是形成不易排出的夹杂的数量减少，从而提高了钢质。

对于渣洗的炉次，渣中ω(Al₂O₃)的升高直接导致炉渣性质发生变化，碱度、粘度有所下降。

由于渣洗过程中扩散脱氧的作用，炉渣中ω(FeO)有一定下降，这为精炼LF炉造白渣快速脱硫提供了有力的热力学条件，从而为缩短精炼时间给予了充分保证。

本发明方法的优点是：使用新型直上渣洗混合材料可脱硫0-58%，平均为17%，可显著减轻LF炉的精炼负担，精炼时间可缩短25-30%；可减少出钢脱氧合金用量约l0%左右，可减少精炼用铝约30%以上，减少钙线用量约12%左右；因钢水原因造成的漏钢率大幅下降，基本杜绝了水口堵塞及烧穿水口的现象；保证薄板坯连铸钢水的及时供应及工艺的顺行，对提高产量及调度秩序的顺利提供保证。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步说明。

本发明采用的具体实例实施方式：转炉出钢1/5时通过转炉下料旋转溜槽加入新型直上渣洗混合材料和生石灰，新型直上渣洗混合材料的加入量为l kg/t、1.5 kg/t、2 kg/t、2.5 kg/t、4 kg/t，加新型直上渣洗混合材料生石灰加入量为1.5 kg/t，不加新型直上渣洗混合材料石灰加入量为4 kg/t，出钢过程中加大氩气流量以充分搅拌钢液，出钢后吹氩气3 min后取样，整个实验过程全程吹氩。

实验数据如下：

精炼渣系变化对比情况表

精炼炉渣成分（ωg）/%CaOSiO₂MgOAl₂O₃P₂O₅CaF₂FeO碱度未加合成渣54.9011.9011.7014.800.281.722.372.49加入合成渣48.497.8910.2426.661.411.271.701.70

不同新型直上渣洗混合材料加入量对脱硫率的影响表

加入量/kg·t^-101.01.52.02.54.0脱硫率/%9.112.319.123.129.834.1

加入合成渣和不加合成渣精炼技术参数对比表

项目钢种每炉精炼渣料消耗/kg精炼时间/min每炉精炼电耗/MW每炉精炼氩耗/m³未加合成渣（平均）Q235B172542.55.90460加入合成渣（平均）Q235B131638.93.74306

实例结论如下：

(1)经过新型直上渣洗混合材料渣洗的钢水，炉渣渣系发生较大变化，炉渣碱度由2.49下降到1.70，渣中ω(Al₂O₃)增加了80％并且粘度适中，渣中ω(FeO)下降了28％，为精炼造自渣脱硫创造了有利的热力学和动力学条件。

(2)采用新型直上渣洗混合材料渣洗工艺使得精炼造渣料用量下降，缩短了电弧加热化渣时间，加入新型直上渣洗混合材料后精炼时间平均缩短了近4min，最终为CSP生产线多炉连浇提供了合理的生产条件。

(3)经过新型直上渣洗混合材料渣洗，钢中ω[S]从转炉出钢到精炼第一个钢样与不加合成渣炉次相比，脱硫率由9.1％增至34.1％，脱硫效果明显。

(4)合理的新型直上渣洗混合材料加入量范围为2.3-2.8kg/t。