钙包芯线和使用该钙包芯线对钢水进行钙处理的方法

摘要

本发明公开了一种钙包芯线和使用该钙包芯线对钢水进行钙处理的方法。该钙包芯线包括实体的钙丝和包覆钙丝的钢带，钙丝具有96%以上的钙含量。本发明的钙包芯线不包括还原铁粉，因此不存在还原铁粉的制造过程中产生的大量碳氧化物的问题。根据本发明的使用该钙包芯线对钢水进行钙处理的方法，能够显著提高钢水钙处理效能，使得钙的收得率大幅提高，能够减少高耗能产品金属钙的用量。根据本发明的使用该钙包芯线对钢水进行钙处理的方法，不存在因为有害元素的引入而给钢的品质带来不利影响的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及炼钢领域，特别涉及一种钙包芯线和使用该钙包芯线在钢包 精炼炉（LF炉）中对钢水进行钙处理的方法。

背景技术

钙处理是以喷射冶金方法或喂线法将钙或钙合金加入钢液，达到脱氧、 脱硫、使非金属夹杂变性及去除有害微量元素等冶金效果的炉外精炼技术。 通常，钙处理采用钙铁包芯线或硅钙包芯线，钙铁包芯线包括钢带和被钢带 包覆的钙粒和铁粉作为芯料，硅钙包芯线包括钢带和被钢带包覆的硅钙粒和 铁粉作为芯料。

钙铁包芯线和硅钙包芯线的芯料包含铝热还原法生产的钙粒和使用电炉 生产的硅钙粒，钙的纯度通常在90%以下（例如，80%-90%之间），容易将有 害元素（S、P、C、Si等）带入钢液。

此外，在使用钙铁包芯线或硅钙包芯线在LF炉中对钢水进行钙处理的 情况下，钙的收得率平均约为10%。因此，钙的收得率较低，钙处理成本较 高，同时浪费了自然资源。

另外，钙铁包芯线和硅钙包芯线均含有铁粉，可以将还原铁粉用在钙铁 包芯线或硅钙包芯线中。还原铁粉的制造会产生大量的碳氧化物，因此，还 原铁粉的大量使用不利于节能减排。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决上述技术问题中的至少一个技术问 题的钙包芯线和使用该钙包芯线对钢水进行钙处理的方法。

根据本发明的钙包芯线包括实体的钙丝和包覆所述钙丝的钢带，所述钙 丝具有96%以上的钙含量。

根据本发明的一方面，所述钙丝是使用液态阴极电解法制造的钙丝。

根据本发明的一方面，所述钙丝具有99.5%以上的钙含量。

根据本发明的一方面，所述钢带是冷轧钢带。

根据本发明的一方面，所述钙包芯线和所述钙丝具有圆形截面，所述钢 带的厚度与所述钙包芯线的直径之比是5%至15%。

根据本发明的一方面，所述钙包芯线具有8.5mm-9.5mm的直径，所述钙 丝具有65g/m-70g/m的密度，所述钢带具有0.7mm-0.85mm的厚度和 145g/m-170g/m的密度，所述钙丝与所述钢带的重量之比是2:8至4:6。

根据本发明的使用上述钙包芯线对钢水进行钙处理的方法包括：使用喂 线机将所述钙包芯线通过导管喂入钢包中的钢水的内部。

根据本发明的一方面，所述钙包芯线和所述钙丝具有圆形截面，所述钙 包芯线具有8.5mm-9.5mm的直径，所述钙丝具有65g/m-70g/m的密度，所述 钢带具有0.7mm-0.85mm的厚度和145g/m-170g/m的密度。

根据本发明的一方面，根据下面的等式1确定所述钙包芯线喂入钢水的 深度：

H=Ad(1-d/D)υ   等式1

在等式1中，H表示所述钙包芯线喂入钢水的深度，单位是m；A表示 与钢水的温度和所述钢带有关的参数；d表示所述钢带的厚度，单位是m；D 表示所述钙包芯线的直径，单位是m；υ是喂入所述钙包芯线的速度，单位 是m/min，

根据下面的等式2确定等式1中的A：

A=98*T*[C]   等式2

在等式2中，T为喂线时钢水的温度，单位是℃；[C]为所述钢带的碳含 量。

根据本发明的一方面，所述钙包芯线喂入钢水的深度是钢包熔池深度的 0.7-0.9倍。

附图说明

图1是根据本发明的钙包芯线的示意性截面图；

图2是根据本发明的使用钙包芯线在LF炉中对钢水进行钙处理的方法 的示意图。

具体实施方式

本发明的钙包芯线10包括实体的钙丝11和包覆钙丝11的钢带12，钙 丝11具有96%以上、优选地97%以上、更优选地98%以上、更优选地99% 以上、最优选地99.5%以上的钙含量（质量百分比）。在一个实施例中，钙丝 11是使用液态阴极电解法制造的钙丝，在这种情况下，钙丝11可具有高达 99.5%以上的钙含量。钙丝11可包含不超过0.8%的Al和不超过0.5%的Mg。

因为钙丝11不含有诸如S、P、C、Si的有害元素，或者含有微量的有 害元素，因此在使用包括钙丝11的钙包芯线10对钢水进行钙处理时，不存 在因为有害元素的引入而给钢的品质带来不利影响的问题。

因为本发明的钙包芯线10包括钙含量高的实体钙丝11，所以能够显著 提高钢水钙处理效能，使得钙的收得率大幅提高（可达到40%以上的收得率）， 能够减少高耗能产品金属钙的用量。

在使用液态阴极电解法制造金属钙的过程中，钙原子在较低温度下电解 析出，外层电子处于激发状态。因此，在使用如此制造的金属钙作为钙包芯 线10的钙丝11的情况下，在将钙丝11喂入钢水中之后，金属钙在钢水中形 成活性更大的Ca²⁺，Ca²⁺相对于单质态的Ca与O^2-、S^2-的结合能力更强，因 此使用这样的钙丝11对钢水进行钙处理可以获得较高的钙处理效率。

钢带12可以是冷轧钢带，例如Q195冷轧钢带。冷轧钢带的化学成分不 受限制。

如图1中所示，钙包芯线10和其中包括的钙丝11具有圆形截面。钢带 12的厚度与钙包芯线10的直径之比可以为5%至15%，优选地7%至12%， 更加优选地8%至10%。如果钢带12的厚度与钙包芯线10的直径之比小于 5%，则喂线过程中钢带熔化速度快，影响钙的喂入深度及回收率；如果钢带 12的厚度与钙包芯线10的直径之比超过15%，则喂线过程中钢带熔化速度 慢，影响钙熔化反应的均匀性。在一个具体的实施例中，钙包芯线10具有 8.5mm-9.5mm的直径，钙丝11具有65g/m-70g/m的密度，钢带12具有 0.7mm-0.85mm的厚度和145g/m-170g/m的密度，钙丝11与钢带12的重量之 比可以是2:8-4:6（例如，3:7），在这种情况下，可更好地实现对钢水的脱氧、 脱硫、改变夹杂物形态、促进夹杂物上浮等，从而净化钢水并改善钢水的可 浇性等。

虽然图1中示出了钙包芯线10具有圆形的截面，但是本发明不限于此。 例如，钙包芯线10可具有椭圆形、多边形的形状，只要钙包芯线10适于喂 入钢水中即可。

本发明的钙包芯线10不包括还原铁粉，因此不存在还原铁粉的制造过程 中产生的大量碳氧化物的问题。

在下文中描述使用根据本发明的钙包芯线在LF炉中对钢水进行钙处理 的方法。图2是根据本发明的使用钙包芯线在LF炉中对钢水进行钙处理的方 法的示意图。

参照图2，为了将钙包芯线10加入到钢水40内的一定深度，以提高钙 处理反应的均匀性，减少钙气化损失，提高钙的利用率，使用喂线机20将钙 包芯线10通过导管30喂入钢包50中的钢水40的内部。钙包芯线10可以是 卷型的形式。导管30用于调整钙包芯线10的喂入方向。

通过将钙包芯线10喂入钢水40的内部，可实现对钢水40的脱氧、脱硫、 改变夹杂物形态、促进夹杂物上浮等，从而净化钢水并改善钢水的可浇性等。

在钙包芯线10和钙丝11具有圆形截面，钙包芯线10具有8.5mm-9.5mm 的直径，钙丝11具有65g/m-70g/m的密度，钢带12具有0.7mm-0.85mm的 厚度和145g/m-170g/m的密度的情况下，钙包芯线10喂入钢水40的深度可 由下面的等式（1）确定：

H=Ad(1-d/D)υ   等式（1）

在等式（1）中，H表示钙包芯线10喂入钢水40的深度，单位是m；A 表示与钢水40的温度和钢带12有关的参数；d表示钢带12的厚度，单位是 m；D表示钙包芯线10的直径，单位是m；υ是喂入钙包芯线10的速度，单 位是m/min。

根据理论及试验模型数据，可由下面的等式（2）确定等式（1）中的A：

A=98*T*[C]   等式（2）

在等式（2）中，T为喂线时钢水温度，单位是℃；[C]为钢带碳含量， 碳含量的高低决定熔化的快慢。例如，钢水温度为1600℃，钢带碳含量为 0.10%，则A值计算如下：A=98*1600*0.10%=156.8。

在一个具体的实施例中，对于直径为9.2mm的钙包芯线10，其喂线速度 明显低于钙铁包芯线或硅钙包芯线的喂入速度，并且当直径为9.2mm的钙包 芯线10用于50t钢包时，喂线速度为1.2-1.7m/s，可满足生产的需要。

为了尽可能提高合金元素收得率，保护钢包和包衬并确保可操作性，钙 包芯线10喂入钢水40的深度可以是钢包熔池深度的0.7-0.9倍，优选地 0.75-0.85倍，更加优选地0.80倍。