一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂及其使用方法

摘要

本发明提供了一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂及其使用方法，所述精炼渣脱氧剂包括如下组分：CaCO

说明书

技术领域

本发明属于低成本精炼技术领域，特别涉及了低成本的一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂及其使用方法。

背景技术

随着用户对钢材质量要求的日益提高，钢包精炼炉(Ladle Furnace简称LF炉)作为改善钢水洁净度、提升钢材质量的手段得到迅速发展，目前已成为现代化钢铁生产短流程中不可缺少的一道工序。LF精炼炉除了采用还原气氛埋弧加热、真空脱气、透气砖吹氩搅拌等较为成熟的二次精炼技术外，还引入了合成渣精炼技术，以通过合理的造渣工艺来达到脱硫、脱氧甚至脱氮的目的，从而有效吸收钢中的夹杂物，控制夹杂物的形态，此外还可利用炼钢所形成的泡沫渣淹没电弧，提高热效率，减少耐火材料侵蚀。因而在LF炉精炼工艺中，采用合理的造渣工艺对钢水洁净度的改善起着至关重要的作用。

例如，一般LF炉工艺流程如下：顶底转炉，挡渣出钢(全程吹氩)，吹氩站，吹氩，测温、定氧、取样，喂铝线，测温、定氧、取样，钢包吊运到LF炉精炼站钢包车上，进准备位，测温，预吹氩，钢包入加热位，加热、造渣，调成份，取样、测温定氧，喂线、软吹氩(喂钙铁线或硅钙线)，加保温剂，连铸。

LF炉精炼主要靠桶内的白渣，在低氧的气氛中(氧含量为5％)，向桶内吹氩气进行搅拌并由石墨电极对经过初炼炉的钢水加热而精炼。由于氩气搅拌加速了渣一钢之间的化学反应，用电弧加热进行温度补偿，可以保证较长时间的精炼时间，从而可使钢中的氧、硫含量降低。

LF精炼的核心技术就是钢渣精炼，要求精炼渣具有以下特点：(1)高还原性；(2)高流动性；(3)高硫容量。其中高还原性主要是通过加入铝粒等脱氧剂来得到，俗称“造白渣”，其冶炼成本受到脱氧剂成本的限制；高流动性主要通过加入萤石来调节，近几年越来越多的厂家通过渣成分(钙铝比)进行调节，高硫容量一般通过提高精炼渣的碱度(CaO/SiO₂)来实现。

目前，LF精炼渣的脱氧剂主要是铝粒，它具有脱氧迅速、渣成分稳定的优 点，但是缺点是造渣成本较高。近些年也有一些研究者提出了新的脱氧剂，如铝造渣脱氧球(专利CN1410557)、钢包顶渣脱氧改质剂(专利CN103374642A)等，但是大都存在造渣效果不稳定或者成本降低不明显等问题。一般来说，造渣后渣颜色越白表示脱氧越彻底，行业内认为渣中TFe+MnO<1％为造渣成功。

目前，钢铁行业形势极其严峻，大部分钢铁公司处于微利或者亏损局面。为了提高产品竞争力，在寒冬形势下谋求生存发展，一方面要求钢铁企业对外开拓市场获取利润，另一方面要求其对内提高质量降低成本。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂及其使用方法，通过在LF炉造渣过程中加入本发明钢包精炼炉(LF)精炼渣脱氧剂，使得精炼渣具有较高的脱硫与吸附夹杂物的能力，且造渣后TFe+MnO<1％；所述使用方法可以保证在LF精炼效果不降低的基础上，取消铝粒的使用，成本大幅度降低，且无需对现有工艺参数进行任何改造。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂，包括如下组分：CaCO₃：10～30％，Al₂O₃：30～60％，Al：10～35％，其它：≤5％，均为质量百分数。CaCO₃组分具有降低复合渣的熔点的作用。

作为进一步的优选，所述钢包精炼炉精炼渣脱氧剂粒度为20～60mm。

作为进一步的优选，所述钢包精炼炉精炼渣脱氧剂，包括如下组分：石灰：20％，Al₂O₃：52％，Al：25％，其他：3％，均为质量百分数，所述脱氧剂粒度为40mm。

一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂的使用方法，所述使用方法包括：

A、LF进站预吹氩，测温；

B、给电极通电，破渣起弧；升温将钢包表面渣壳加热至全熔化状态；

C、分批加入合成渣料、小粒白灰，期间加入适量上述LF精炼渣脱氧剂；分批加入合成渣料、小粒白灰时，随便哪一个批次一起加入即可；

D、二次给电，将钢水温度提高到特定范围，同时保证表面渣料完全溶化；所述表面指的是钢包上表面，引起渣的密度比钢液小，所以渣全部浮在钢包上表面；

E、调整钢包底吹流量，搅拌钢液促进钢渣反应，此为钢渣反应期；

F、调整钢包底吹流量，进行钙处理操作；

G、调整钢包底吹流量，进行软吹操作直到处理结束。

LF精炼主要是通过电极对钢水进行加热，电极插入渣中，通电后，电极与顶渣开始有电弧产生，叫做起弧；渣被加热后逐渐从粘稠状变成流动性较好的状态，叫做破渣。

软吹操作即钢包在完成所有精炼操作后，仅通过钢包底吹进行温度、成分均匀的一个过程。

作为进一步的优选，步骤A中，所述钢包精炼炉进站预吹氩1-3min。

作为进一步的优选，步骤B中，所述升温将钢包表面渣壳加热至熔化状态具体为：升温1-2min后将钢包表面渣壳加热至全熔化状态。

作为进一步的优选，步骤C中，每批渣料加入量≤1500kg，相邻两批料之间间隔时间为≥1min。

作为进一步的优选，步骤C中，分批加入合成渣料、小粒白灰，在一批次中加入适量上述LF精炼渣脱氧剂。

作为进一步的优选，步骤C中，根据渣况，可加入萤石调整炉渣流动性，萤石作为一种助熔剂，能起到快速成渣的目的。

作为进一步的优选，步骤C中，加入萤石的量为100～250kg/吨钢。

作为进一步的优选，步骤C中，加入LF精炼渣脱氧剂的量为300～500kg/吨钢。

作为进一步的优选，步骤D中，将钢水温度提高至1575℃以上。

作为进一步的优选，步骤E中，所述的钢包底吹流量设定为1000～1200Nl/min，时间为5～10min。

作为进一步的优选，步骤F中，所述的钢包底吹流量设定为200～400Nl/min，喂入钙线量300～400m/吨钢。

作为进一步的优选，步骤G中，所述的钢包底吹流量设定为50～100Nl/min，时间为5～10min。

不同处理期间例如：步骤E钢渣反应期间、步骤F钙处理期间以及步骤G软吹期间，本申请采用不同的氩气流量。

作为进一步的优选，经过上述步骤，造渣后TFe+MnO含量为0.4-0.7％，渣颜色为白色。

作为进一步的优选，其他合金加入量与现有技术中相同，根据不同钢种化学成分要求自行调整，加入时期可在步骤D或E。例如可依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁，进行脱氧合金化，且各自的加入量为：高碳锰铁7.1～9.4kg/吨钢、硅钙钡2.0～2.5kg/吨钢、硅铁2.5～23.5kg/吨钢。所述萤石、硅铁、硅钙钡、高碳锰铁均为市购产品。

本发明的有益效果如下：

1、本发明钢包精炼炉精炼渣脱氧剂适用于任何可用LF工艺生产的钢种，如管线钢、车轮钢等。

2、使用本发明钢包精炼炉精炼渣脱氧剂造渣后，TFe+MnO<1％，造渣成功。

3、使用本发明钢包精炼炉精炼渣脱氧剂造渣的过程中，操作简单，无需对现有工艺参数进行任何改造。

4、本发明使用方法在保证钢包精炼炉精炼效果的同时，成本大幅度降低，国内某厂采用本发明使用方法后，钢包精炼炉精炼成本降低吨钢2.5元，年效益可达550万元。可实现工业化推广。

附图说明

图1为本申请实施例钢包精炼炉精炼渣脱氧剂的使用方法流程图。

具体实施方式

本申请通过提供低成本的一种钢包精炼炉精炼渣脱氧剂及其使用方法，通过在LF造渣过程中加入本发明钢包精炼炉精炼渣脱氧剂，使得精炼渣具有较高的脱硫与吸附夹杂物的能力。所述方法可以保证在钢包精炼炉精炼效果不降低的基础上，取消铝粒的使用，成本大幅度降低，且无需对现有工艺参数进行任何改造。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

本申请实施例低成本LF精炼渣脱氧剂，包括如下组分：CaCO₃(石灰)： 10～30％，Al₂O₃：30～60％，Al：10～35％，其它：≤5％，均为质量百分数。

所述LF精炼渣脱氧剂粒度为20～60mm。

LF精炼渣脱氧剂实施例1：包括如下组分：CaCO₃：10％，Al₂O₃：50％，Al：35％，其他：5％，均为质量百分数，所述脱氧剂粒度为30mm。

LF精炼渣脱氧剂实施例2：包括如下组分：CaCO₃：20％，Al₂O₃：52％，Al：25％，其他：3％，均为质量百分数，所述脱氧剂粒度为40mm。

LF精炼渣脱氧剂实施例3：包括如下组分：CaCO₃：30％，Al₂O₃：40％，Al：28％，其他：2％，均为质量百分数，所述脱氧剂粒度为60mm。

本申请实施例上述低成本LF精炼渣脱氧剂的使用方法，包括如下步骤：

A、LF进站预吹氩，测温取样；

B、给电极通电，破渣起弧；升温将钢包表面渣壳加热至全熔化状态；

C、分批加入合成渣料、小粒白灰，在一批次中加入适量上述LF精炼渣脱氧剂；

D、二次给电极通电，将钢水温度提高到特定范围，同时保证钢包上表面渣料完全溶化；

E、调整钢包底吹流量，搅拌钢液促进钢渣反应，此为钢渣反应期；

F、调整钢包底吹流量，进行钙处理操作；

G、调整钢包底吹流量，进行软吹操作直到处理结束。

其中，

步骤A中，预吹氩1-3min。

步骤B中，升温1-2min将钢包表面渣壳加热至全熔化状态。

步骤C中，每批渣料加入量≤1500kg，相邻两批料之间间隔时间≥1min。

步骤C中，根据渣况，可加入萤石调整炉渣流动性，萤石作为一种助熔剂，能起到快速成渣的目的。

步骤C中，加入萤石的量为100～250kg/吨钢。

步骤C中，加入LF精炼渣脱氧剂的量为300～500kg/吨钢。

步骤D中，将钢水温度提高至1575℃以上。

步骤E中，所述的底吹流量设定为1000～1200Nl/min，时间为5～10min。

步骤F中，所述的底吹流量设定为200～400Nl/min，喂入钙线量300～400m/ 吨钢。

步骤G中，所述的底吹流量设定为50～100Nl/min，时间为5～10min。

底吹氩气搅拌是影响LF脱硫速度的主要因素。搅拌的作用主要在于能提高传质系数，扩大渣-钢接触面积，而且能促进夹杂物上浮，进而提高脱硫能力。当然，如果吹氩量太大，会造成渣层波动太大，甚至钢液裸露，从而造成二次氧化，严重影响脱硫效果；同样过分强烈的搅拌对脱硫也不利，会提高钢水氧位，降低渣钢硫平衡分配。

不同处理期间例如：步骤E钢渣反应期间、步骤F钙处理期间以及步骤G软吹期间，本申请实施例采用不同的氩气流量。

其他合金加入量与现有技术中相同，根据不同钢种化学成分要求自行调整，加入时期可在步骤D或E。例如可依次加入硅铁、硅钙钡、高碳锰铁，进行脱氧合金化，且各自的加入量为：高碳锰铁7.1～9.4kg/吨钢、硅钙钡2.0～2.5kg/吨钢、硅铁2.5～23.5kg/吨钢。所述石灰、硅铁、硅钙钡、高碳锰铁均为市购产品。

本申请实施例方法在国内某大型钢厂″300t转炉吹炼(半镇静出钢)→300t LF精炼→连续浇注”工艺流程上已经实现了工业推广，以3炉典型炉次为例。

试验炉次1：LF进站预吹氩3min，化渣后分两批加入渣料2.1t，间隔1.5min；随后加入萤石200kg，精炼渣脱氧剂350kg；给电极通电升温至1577℃；调整钢包底吹流量至1000Nl/min，时间为10min；调整钢包底吹流量至300Nl/min，喂入钙线量320m；调整钢包底吹流量至50Nl/min，进行软吹操作直到处理结束。该炉次造渣后TFe+MnO为0.7％；渣颜色为白色。

试验炉次2：LF进站预吹氩3min，化渣后分两批加入渣料1.8t，间隔1.5min；随后加入萤石100kg，精炼渣脱氧剂370kg；给电极通电升温至1581℃；调整钢包底吹流量至1000Nl/min，时间为7min；调整钢包底吹流量至300Nl/min，喂入钙线量280m；调整钢包底吹流量至50Nl/min，进行软吹操作直到处理结束。该炉次造渣后TFe+MnO为0.6％；渣颜色为白色。

试验炉次3：LF进站预吹氩3min，化渣后分两批加入渣料1.9t，间隔1.5min；随后加入萤石240kg，精炼渣脱氧剂310kg；给电极通电升温至1579℃；调整钢包底吹流量至1200Nl/min，时间为6min；调整钢包底吹流量至400Nl/min， 喂入钙线量380m；调整钢包底吹流量至50Nl/min，进行软吹操作直到处理结束。该炉次造渣后TFe+MnO为0.4％；渣颜色为白色。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、本申请实施例LF精炼渣脱氧剂适用于任何可用LF工艺生产的钢种，如管线钢、车轮钢等。

2、使用本申请实施例LF精炼渣脱氧剂造渣后，TFe+MnO<1％，造渣成功。

3、使用本申请实施例LF精炼渣脱氧剂造渣的过程中，操作简单，无需对现有工艺参数进行任何改造。

4、本申请实施例使用方法在保证LF精炼效果的同时，成本大幅度降低，国内某厂采用本申请实施例使用方法后，LF精炼成本降低吨钢2.5元，年效益可达550万元，可实现工业化推广。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。