專利名稱：鈣系復合脫氧劑的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼水脫氧合金化工藝中的脫氧劑，尤其是涉及合金元素回收率高的鈣系復合脫氧劑。
背景技術(shù)：
鋼水脫氧合金化工藝是關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時也是煉鋼生產(chǎn)中不可缺少的工藝。目前，國內(nèi)各大鋼廠在鋼水終脫氧合金化過程中，大多采用鋁錳、硅鋁鋇或硅鋁鋇鈣等材料進行脫氧。這種脫氧及合金化方式不但成本高，且受鋼水終點[C]，出鋼溫度及下渣量的影響，造成鋼水中Si、Mn成分波動大，合金元素回收率不穩(wěn)定。當脫氧劑加入量偏大時，鋼水中的酸溶鋁將超過一定程度(AlS＞0.006％)，從而導致生成固態(tài)的Al2O3簇狀夾雜物，鋼水粘度增大，夾雜物增多且不易上浮排除，最終導致中包水口結(jié)瘤，甚至連鑄斷澆。為降低煉鋼生產(chǎn)成本，提高合金元素的回收率，解決連鑄水口結(jié)瘤問題，經(jīng)過多年研究成功地開發(fā)了鈣系復合脫氧劑，從而有效地解決了上述問題，并且在工業(yè)化生產(chǎn)中取得了較好的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鈣系復合脫氧劑，該脫氧劑不但能夠降低煉鋼生產(chǎn)成本，提高合金元素的回收率，而且還解決了連鑄水口結(jié)瘤的問題，經(jīng)濟效益顯著。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca 30～55％Si15～45％C12～25％Fe≤12％Al 2～5％ Ba≤2％其中，優(yōu)選范圍值為Ca32～52％Si20～42％C14～22％Fe≤12％Al2～4％ Ba≤2％所述鈣系復合脫氧劑的Ca、C由CaC2配入，Si由Si-Fe配入，Al由鋁丸或鋁塊配入。
本發(fā)明所述的鈣系復合脫氧劑的制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、Si-Fe合金、鋁塊或鋁丸，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC230～90％Si-Fe10～50％Al1～10％
所述Si-Fe合金可由SiC、Si-Ca、Si-Ca-Ba物質(zhì)代替。
所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
本發(fā)明產(chǎn)品應注意防潮，保質(zhì)期不宜超過20天，儲存現(xiàn)場注意防火。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的使用方法為在出鋼過程加入，當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽加入或人工投入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的基本原理如下我們已知道，人們通過在硅鋁鐵脫氧劑內(nèi)加入Ba元素后，其脫氧能力得到了大幅度上升，作為同族的Ca元素，其脫氧比Ba更有優(yōu)勢，因兩者的摩爾質(zhì)量比為Ca∶Ba＝1∶3.426即脫除一定量的氧，若需要1kg的Ca，則Ba需要3.24kg。而Ca在鋼液中的溶解度很小，1600℃時為0.032％，在固體鋼中幾乎不溶解；同時Ca的蒸汽壓力非常大，在1600℃時為1.98個大氣壓。因此，僅用單一的Ca作為脫氧劑消耗太大，在經(jīng)濟上不合理，為了提高Ca的脫氧效率，需要提高Ca在鋼水中的溶解度，通過加入一定量的C、Si、Al元素能促進溶解度的提高。而C的作用又最大，每1％C可提高Ca的溶解度一倍。因此，鈣系脫氧劑主要成分為CaC2外，此外還有Si-Fe及Al、Ba等。使用塊狀Ca合金時，由于Ca的溶解過程受到邊界層擴散限制，在局部很快達到飽和，因而不能使鋼液溶解更多的Ca，大部分將被蒸發(fā)掉，而制成＜20mm小顆粒狀，可以有效地解決這個問題。
考慮到Al在鋼中細化晶粒及固定氮減少時效作用，終脫氧時也應有適量的Al，一般硅鐵中含Al1～1.5％，鈣系復合脫氧劑配Al也有2～5％，這樣Ca與Al同時作用能生成熔點只有1455℃的球形12CaO·7Al2O3，具有較小的比表面積，上浮速度快，從而使鋼液中夾雜物的量顯著減少，殘留在鋼中的少量12CaO·7Al2O3夾雜物在軋制中也不變形，不會形成Al2O3夾雜物那種尖銳鏈狀分布，能降低鋼的各項異性，有很好的加工性能及機械性能。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、本發(fā)明鈣系復合脫氧劑不但具有良好的脫氧效果，且在使用量降低的情況下還有效提高了合金元素的回收率。
2、本發(fā)明鈣系復合脫氧劑中的Ca與Al同時作用能生成具有較小比表面積的12CaO·7Al2O3，其上浮速度快，從而使鋼液中夾雜物的量顯著減少，解決了連鑄水口結(jié)瘤的問題。
3、本發(fā)明鈣系復合脫氧劑有效降低了煉鋼生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益顯著。
4、本發(fā)明鈣系復合脫氧劑因其含Ca量高，因此在出鋼脫氧合金化過程中具有較好的脫硫能力和對硫化物夾雜的變性作用，能夠改善鋼材加工和機械性能。
具體實施例方式
實施例1一種鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca30％ Si31.5％C18％Fe10.5％Al10％本發(fā)明所述的鈣系復合脫氧劑的制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、Si-Fe合金、鋁塊，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC248％ Si-Fe42％Al10％所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的使用方法為當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽加入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
實施例2一種鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca55％Si8％C30％Al5％ Ba2％本發(fā)明所述的鈣系復合脫氧劑的制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、Si-Ca-Ba、鋁丸，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC280％ Si-Ca-Ba15％Al5％所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的使用方法為當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽人工投入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
實施例3一種鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca40％ Si23％ C33％Al4％本發(fā)明所述的鈣系復合脫氧劑的制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、SiC、鋁丸，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC265％ SiC31％Al4％所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的使用方法為
當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽人工投入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
實施例4一種鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca45％ Si25％ C20％ Al4％ Fe6％本發(fā)明所述的鈣系復合脫氧劑的制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、Si-Ca、鋁丸，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC255％ Si-Ca41％ Al4％所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的使用方法為當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽人工投入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
實施例5一種鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca30％ Si30％ C21％ Al10％Fe9％本發(fā)明所述的鈣系復合脫氧劑的制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、Si-Ca、鋁片，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC230％ Si-Ca 50％Al10％所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
本發(fā)明鈣系復合脫氧劑的使用方法為當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽人工投入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
實施例7本發(fā)明鈣系復合脫氧劑應用試驗1、驗條件及方法1.1試驗鋼種B級鋼、25MnV-11.2試驗方法原轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧采用鋁塊和CaBaAlSi，CaBaAlSi每爐加入240kg(3.0Kg/t·鋼)；試驗時脫氧采用鋁塊和鈣系復合脫氧劑，鋁塊加入量同使用CaBaAlSi。每爐加入200Kg(2.5Kg/t·鋼)鈣系復合脫氧劑，鈣系復合脫氧劑在出鋼過程中由人工加入包內(nèi)。
2、試驗結(jié)果
2.1脫氧效果2.1.1氧活度脫氧劑的脫氧效果通常使用脫氧前后氧活度的去除率及脫氧后所達到的平衡氧活度來評價。在試驗鈣系復合脫氧劑時，80t轉(zhuǎn)爐出鋼過程加入鈣系復合脫氧劑，在LF爐分別測定了部分爐次進、出站鋼水的氧活度，實驗結(jié)果見表1。
表1使用鈣系復合脫氧劑后的鋼水氧活度(ppm)

由上表可知，在鋼水中加入鈣系復合脫氧劑后，無論生產(chǎn)B級鋼還是生產(chǎn)石油套管鋼(25MnV-1)脫氧后的氧活度均小于25ppm，且絕大多數(shù)在5ppm以下，經(jīng)LF爐精練后鋼中溶解氧均在5ppm以內(nèi)。同時在試驗期間測定的1爐使用CaBaAlSi脫氧劑脫氧后的鋼水氧活度為3.3ppm。因此，從鋼中脫氧后的氧活度來看，鈣系復合脫氧劑的脫氧效果良好，在現(xiàn)脫氧方案中使用200Kg(2.5Kg/t·鋼)鈣系復合脫氧劑替代240Kg(3.0Kg/t·鋼)脫氧劑，能夠確保鋼水脫氧良好，滿足各管坯鋼的生產(chǎn)要求。
2.1.2鑄坯氣體含量鋼中T[O]為溶解氧和夾雜氧之和。脫氧劑對鋼中溶解氧和夾雜氧均有影響，良好的脫氧劑不僅能夠脫出鋼中溶解氧，而且生成的脫氧產(chǎn)物能夠及時上浮排出，因而鋼中T[O]小。為了進一步考察鈣系復合脫氧劑的脫氧效果，分別取了5爐鈣系復合脫氧劑脫氧和2爐CaBaAlSi脫氧劑脫氧的連鑄坯進行了T[O]和N的分析，其結(jié)果見表2表2鑄坯T[O]和N含量

由表2可以看到，使用鈣系復合脫氧劑鑄坯的T[O]略低于使用CaBaAlSi脫氧劑鑄坯的T[O]。
綜上所述，使用鈣系復合脫氧劑的脫氧效果不低于使用CaBaAlSi脫氧劑，完全可滿足各管坯鋼的生產(chǎn)要求。
2.2鑄坯夾雜對上述鑄坯進行T[O]分析的同時，并進行了夾雜總量和分量的分析，其結(jié)果見表3。
表3鑄坯夾雜含量(％)

由表3可以看到，使用鈣系復合脫氧劑鑄坯的夾雜含量略低于使用CaBaAlSi脫氧劑鑄坯的夾雜含量。這和鑄坯的T[O]含量是一致的。
綜上所述，使用鈣系復合脫氧劑對夾雜物的去除效果與使用CaBaAlSi脫氧劑相當。
2.3對鋼渣成分的影響試驗爐次轉(zhuǎn)爐終渣和LF進站渣樣成分見表4。
表4試驗爐次的渣樣成分(％)

由表4可見，從轉(zhuǎn)爐終點到LF爐渣的氧化性經(jīng)脫氧合金化后大幅度降低，LF進站渣樣的FeO平均為1.27，且50％以上的爐次低于1.0(見表1)。由此表明，由于鈣系復合脫氧劑具有一定的鋼包渣的改性作用，在LF爐的精煉中有利于迅速形成白渣精煉，對去除鋼中夾雜、提高鋼水純凈度有利，精煉結(jié)束后鋼中T[O]在20～55(ppm)范圍內(nèi)，平均為34.3ppm。
2.4對鋼中硫的影響試驗中加入鈣系復合脫氧劑后，轉(zhuǎn)爐終點至LF精練前，即在出鋼過程中[S]的降低率為14.28～19.23％，平均為16.78％。說明使用鈣系復合脫氧劑有促進LF爐前期脫硫的作用。
3、經(jīng)濟效益的分析鈣系復合脫氧劑的直接經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在脫氧咭價格差異和使用量產(chǎn)生的效益J1＝W2×3.0/1000-W1×2.5/1000式中J1-價格差異產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，元/噸鋼W1-鈣系復合脫氧劑的價格，元/噸W2-CaBaAlSi脫氧劑的價格，元/噸按目前CaBaAlSi的價格7800.00元/噸，鈣系復合脫氧劑的價格6700.00元/噸計算可知后者較前者降低成本6.65元/噸。
4、結(jié)論1、脫氧效果試驗表明鈣系復合脫氧劑具有良好的脫氧效果，使用鈣系復合脫氧劑的脫氧效果不低于使用CaBaAlSi脫氧劑。
2、鑄坯夾雜使用鈣系復合脫氧劑鑄坯的夾雜含量與使用CaBaAlSi脫氧劑鑄坯的夾雜含量相當。
3、使用鈣系復合脫氧劑可提高合金元素收得率，減小脫氧劑加入量，可降低煉鋼生產(chǎn)成本6.65元/噸，因此，具有現(xiàn)在的直接經(jīng)濟效益。
4、脫硫效果采用鈣系復合脫氧劑后，因其含鈣量高，所以在出鋼脫氧合金化過程中具有較好的脫氧能力；因其具有擴散脫氧的特性，所以有利于快速降低初渣中的氧化性、加速精煉爐的成渣和提高精煉渣的前期脫硫能力。
權(quán)利要求
1.鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca30～55％Si15～45％C12～25％Fe≤12％Al2～5％ Ba≤2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣系復合脫氧劑，其特征在于包括下述組份按重量配比組成Ca32～52％Si20～42％C14～22％Fe≤12％Al2～4％ Ba≤2％。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣系復合脫氧劑，其特征在于所述鈣系復合脫氧劑的Ca、C由CaC2配入，Si由Si-Fe配入，Al由鋁丸或鋁塊配入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈣系復合脫氧劑，其特征在于制備方法如下按下述重量百分比分別稱取電石、Si-Fe合金、鋁塊或鋁丸，破碎至20mm以下，然后分別裝入3個雙層防潮小包裝袋，再將各小包裝袋裝入10kg的雙層防潮大包裝袋即得產(chǎn)品CaC230～90％Si-Fe10～50％Al1～10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈣系復合脫氧劑，其特征在于所述Si-Fe合金由SiC、Si-Ca、Si-Ca-Ba物質(zhì)代替。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣系復合脫氧劑，其特征在于所述鈣系復合脫氧劑的使用量為1.0～5.0kg/t·鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣系復合脫氧劑，其特征在于所述鈣系復合脫氧劑的使用方法為在出鋼過程中加入，當出鋼10～15秒后，將袋裝的鈣系復合脫氧劑從煉鋼轉(zhuǎn)爐爐后的輔助溜槽加入或人工投入，并在加鐵合金前加完所有脫氧劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鋼水脫氧合金化工藝中的鈣系復合脫氧劑，包括下述組份按重量配比組成Ca35～55％，Si15～45％，C12～25％，F(xiàn)e≤12％，Al2～5％，Ba≤2％。本發(fā)明鈣系復合脫氧劑中的Ca與Al同時作用能生成具有較小比表面積的低熔點12CaO·7Al
文檔編號C21C7/06GK1916190SQ20061002172
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者楊堃 申請人:楊堃