渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣及其製備方法
2023-05-15 23:35:51
專利名稱：渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣及其製備方法
技術領域：
本發明屬於煉鋼精煉工藝技術領域，尤其涉及一種適合渣金間外加電場無汙染脫氧處理用的預熔渣及其製備方法。
背景技術：
鋼的潔淨度嚴重地影響著鋼的性能和質量，而決定鋼潔淨度的因素很多，冶煉過程的脫氧操作是其中的關鍵環節。為了去除鋼中的氧，傳統的脫氧方法主要以脫氧劑直接脫氧為主，真空脫氧起輔助作用，由於脫氧反應的反應物和生成物全部處在鋼液中，因此無法徹底的避免對鋼液造成汙染。隨著人們對鋼的潔淨度的要求越來越高，傳統的脫氧方法已無法滿足人們的要求。降低甚至避免脫氧產物對鋼液的汙染是降低鋼中全氧含量，提高產品表面和內在質量的一個重要途徑，為了解決這些問題，就必須將鋼中的氧有方向的引出熔體，於是許多冶金學家提出了一些新的脫氧方法。冶金工作者嘗試了電化學脫氧方法來進行金屬液的脫氧。其中主要的方法集中於利用氧化鋯固體電解質，通過外加電勢法、混合導體法和濃差電池短路法等將氧離子加以定向引導，使之與氣體脫氧劑如氫氣、一氧化碳或金屬脫氧劑反應，生成無害的水、二氧化碳或將氧化產物留在熔體之外，達到不汙染金屬液的目的。這些研究思路體現在公開號為 CN1215759A、CN1187M2A和CN13!35413A的中國發明專利技術中，以及公開號為CNM32220Y 的中國實用新型專利技術中。儘管利用固體電解質為傳導介質的脫氧方法具有無汙染、脫氧速度快等優點，但是也存在設備複雜、成本較高、不易在現場推廣等問題。在這樣的背景下，針對己有工藝存在的問題，在固體電解質無汙染脫氧的基礎上， 提出了一種新的無汙染脫氧方法渣金間外加直流電場脫氧法，即用爐渣代替固體電解質， 在渣金間施加電場來強化脫氧，通過控制氧離子在熔渣體系中的傳導方向和速度，從而實現金屬液的無汙染脫氧。其研究思路體現在一些專利文獻中，如公開號為CN1453371A、 CN101235430A和CN101457276A等中國發明專利。這些方法具有設備簡單、可連續作業、無需脫氧劑等優點。對於渣金間外加電場脫氧法來講，選擇合理的熔渣體系，是整個技術的關鍵之一， 關係著是否能夠將鋼液中的氧脫到預期的水平。這就要求熔渣具有良好的氧離子遷移能力、良好的導電性、合適的粘度、合適的熔點、均勻穩定的化學成分等特點。這些研究思路體現在公開號為CN101435009A的中國發明專利申請案中。儘管其發明中介紹的熔渣具有熔點低，熔化速度快，流動性好，氧離子電導率高等特點，但其熔渣對FeO成分含量要求比較苛刻，實驗及生產時不易控制，熔渣穩定性較差；同時此合成熔渣為粉末狀，在冶煉過程中損失嚴重，會造成粉塵汙染；另外此合成熔渣粉末表面張力大，與鋼液接觸需較長的熔化時間，利用率較低，不易推廣應用。
發明內容
本發明的目的是克服上述現有技術所存在的不足，提供一種適合於渣金間外加電
3場無汙染脫氧用的高效無汙染預熔渣及其製備方法。本發明渣系設計時，主要考慮以下因素a、熔渣需具有良好的氧離子遷移能力，如果渣中氧離子在電場下的遷移速度太慢，這種脫氧方法就沒有實際應用的價值。另外氧離子在渣中陰陽離子遷移中所佔的比例越大越好，即氧離子的遷移數越大越好，它關係到實驗的成功與否。b、熔渣需具有良好的導電性，選用導電能力強的渣系，則渣中離子較多，有利於電化學反應的進行。C、選用陽離子電解電位比較高的渣系，使外加電場的調節範圍更寬。d、考慮熔渣成分的蒸氣壓，在實驗溫度下應不易揮發或者少量揮發；否則揮發造成渣成分的變化，影響脫氧，同時不利於實操作。e、熔渣應具有合適的粘度，粘度太大，熔渣流動性不好，不適宜離子遷移；粘度太小也不利於脫氧控制。f、熔渣的成分要均勻一致，保證化學性質穩定，對鋼包內襯侵蝕要輕微。按上述設計思路進行開發，本發明渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣的組成及質量百分比為CaO :30% 40%，Al2O3 :30% 40%，MgO 12%，SiO2 < 3%, FeO 15%，Fii2O3 10%，其它不可避免的雜質< 1%，各組分質量百分比之和為100%。本發明預熔渣的粒度為2 40mm。本發明預熔渣的成分均勻穩定性好，具有低熔點(1300°C 1400°C )，粘度適宜 (0. 5 2Pa · S)，流動性好，熔化速度快，電導率高等特點。渣中合適的CaCKAl2O3含量，致使預熔過程中生成低熔點的Ca12Al7,保證此預熔渣具有較低的熔點和較快的熔化速度；預熔渣中10% 12%的MgO，能夠提高熔渣的電導率，並且可以適宜地增加熔渣的粘度；SW2 屬於酸性氧化物，在熔融渣中主要與氧離子形成矽氧根離子，這對氧離子遷移是不利的，但少量的SiO2可以提高熔渣流動性，保證此預熔渣具有適宜的粘度；由於!^e2O3的存在，為熔渣提供了大量電子空位，增大了熔渣電子電導率，再加上熔渣適宜的FeO含量，從而使熔渣具有很好的氧離子電導率；此預熔渣為塊狀(粒度2 40mm)，表面張力小，使用過程中能迅速被鋼液熔侵、熔化，使用過程中無粉塵汙染，利用率、收得率高，具有良好的節能和環保效果。另外使用此預熔渣，對現有工藝改造小，成本低，能夠滿足大規模生產的要求。本發明渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣的製備方法由以下步驟組成(1)配料熔渣的配製過程是按熔渣成分將原料稱重配料。本預熔渣使用的原料為小粒白灰、鋁粉、氧化鐵鱗和MgO粉末。其中小粒白灰成分為CaO :85 93%、MgO < 5%、P2O5 < 0. 05,SiO2 99%、其他雜質 99. 5%、其他雜質< 0. 5%。(2)混料原料配好以後，經破碎，放入混料機內混料30min，使其充分混勻。(3)加熱熔融將混好的原料裝入加熱爐內，升溫至1200°C -1550°C高溫下，並持續15-30min使
4其完全熔融，確保爐渣成分均勻，在熱態下把渣空冷至室溫，得到熔塊。(4)破碎將熔塊破碎成粒度為2 40mm的預熔渣塊。本發明預熔渣的生產方法簡單，只需將原料按配比混勻、熔化、破碎即可，無需製成粉末再與其他粉末料劑混合。使用本發明預熔渣進行渣金間外加電場脫氧無粉塵汙染， 利用率、收得率高，在30min之內可將鋼液中氧含量由初始的600ppm脫至40ppm，而且操作方便，成本低廉，特別適於在30 350噸鋼包的精煉設施上推廣應用。
附圖1為本發明實施例1預熔渣的熔點測試圖。附圖2為本發明實施例1預熔渣的熔速圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步的描述。將破碎後的小粒白灰和氧化鐵鱗與鋁粉及MgO粉末按一定比例配料後，放入混料機內混料30min，然後放入加熱爐將原料加熱至熔化，並保持IOmin以確保爐渣成分均勻， 再將熔融渣空冷至室溫，最後將熔塊破碎成粒度為2 40mm的預熔渣塊。預熔渣成分及工藝見表1。表1本發明實施例預熔渣的成分及工藝
權利要求
1.一種渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣，其特徵在於其組成及質量百分比為CaO :30% 40%，A1203 :30% 40%，Mg0 :10% 12%，Si& < 3%,FeO 15%， Fe2O3 10%，其它不可避免的雜質< 1%。
2.根據權利要求1所述的預熔渣，其特徵在於所述預熔渣的粒度為2 40mm。
3.—種權利要求1或2所述渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)配料按熔渣成分將下述原料稱重配料小粒白灰、鋁粉、氧化鐵鱗和 MgO粉末；(2)混料將料配破碎後，放入混料機內混料30min ； (3)加熱熔融將混好的料裝入加熱爐內，升溫至1200-1550°C，持續15-30min，在熱態下把渣空冷至室溫，得到熔塊； (4)破碎將熔塊破碎成粒度2 40mm的預熔渣塊。
4.根據權利要求3所述的預熔渣的製備方法，其特徵在於所述的小粒白灰的成分為 CaO :85 93%、Mg0 < 5%、P205 < 0. 05、SiO2 99%、其他雜質 99. 5%、其他雜質< 0. 5%。
全文摘要
本發明提供一種渣金間外加電場無汙染脫氧預熔渣及其製備方法，其組成CaO30％～40％，Al2O330％～40％，MgO10％～12％，SiO2＜3％，FeO1％～15％，Fe2O31％～10％，不可避免的雜質＜1％。其方法包括(1)配料按熔渣成分將下述原料稱重配料小粒白灰、鋁粉、氧化鐵鱗和MgO粉末；(2)混料將料配破碎後，放入混料機內混料30min；(3)加熱熔融將混好的料裝入加熱爐內，升溫至1200-1550℃，持續15-30min，在熱態下把渣空冷至室溫，得到熔塊；(4)破碎將熔塊破碎成粒度2～40mm的預熔渣塊。本發明預熔渣生產方法簡單，使用操作方便，成本低，無汙染，利用率、收得率高，特別適於在30～350噸鋼包的精煉設施上推廣應用。
文檔編號C21C7/076GK102399939SQ201010276429
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者萬雪峰, 廖相巍, 曹東, 李廣幫, 李德剛, 賈吉祥, 趙剛 申請人:鞍鋼股份有限公司