專利名稱：一種電渣重熔用低氫滲透率渣系及其制備方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電渣冶金的領(lǐng)域，特別屬于電渣重熔渣系，采用MgO代替部分Ca0，適量調(diào)節(jié)渣系的成分，使渣系具備低氫滲透性能；同時采用預熔渣和氬氣保護措施來降低重熔后鋼中氫含量。
背景技術(shù)：
電渣重熔技術(shù)誕生以來， 一直是生產(chǎn)特種材料的重要手段。電渣重熔過程在電極端頭液滴形成階段，以及液滴穿過渣池滴落階段，鋼-渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。液態(tài)金屬在渣池覆蓋下，基本上避免了再氧化。上升的渣池在結(jié)晶器內(nèi)壁上形成一層薄渣殼，不僅使鋼錠表面光潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導，有利于鋼錠自下而上的定向結(jié)晶，提高鋼錠的致密性。因此電渣過程主要是起到去除和控制夾雜物以及控制鋼錠凝固組織的作用。但是，電渣過程往往容易使鋼中氫含量增加。鋼中存在過高的氫含量易導致氫脆，因此控制鋼中氫含量是非常重要的問題。
影響電渣重熔過程鋼中的氫含量的主要因素有自耗電極中的氫含量、渣料中的水合物及含氫化合物、熔渣的氫滲透率和氣氛中的水蒸汽含量等。目前，自耗電極中的氫含量已經(jīng)可以通過精煉等手段控制的很低；渣料中的
水合物可以通過控制原料以及通過烘烤來去除。目前的大部分電渣爐都是在大氣條件下進行重熔，因此大氣中的水汽含量無法進行控制，而此時渣系的氫滲透率對鋼中的氫含量具有決定性的作用，如果采用低氫滲透率渣系則可以有效降低鋼中的氫含量。
電渣重熔渣系所含有的主要組元有CaF2、 Ca0、 A1203、 Si02等，其中的Ca0在熔融的渣池中非常容易離解為Ca2+和02—，而02—極易與外界大氣中的水
蒸氣結(jié)合，從而發(fā)生下列反應(yīng)
02- +//20 = 2(朋)—
而形成羥基，而羥基則會與鋼中金屬離子發(fā)生下列反應(yīng)
2闊—g) +《=2[Z/],論,+ 2[。L。, + [M]她，從而使鋼種的氫含量增加。渣中添加Ca0組元可以減少渣中CaF2比例，降低氟對環(huán)境的污染，同時使熔渣具有一定的脫硫能力。
冷軋輥輥坯的生產(chǎn)在電渣重熔階段普遍釆用40%CaF2 — 30%CaO—30%八1203三元渣系進行電渣重熔，因該渣系中CaO組元成分高達30X，導致重熔初期鋼中氫含量可達到10ppm以上，正常重熔期鋼中氫含量也高達5 7ppm，要求后期進行長期的擴氫退火處理，這不僅占用生產(chǎn)設(shè)備、增加產(chǎn)品生產(chǎn)成本，同時加大了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
經(jīng)專利文獻檢索，查閱到一個涉及電渣重熔防止增氫的專利公開號為CN1078500，該專利主要是對電渣重熔過程采用干燥空氣保護防止增氫，對渣系無特殊要求，渣料可不經(jīng)過烘烤，因該專利中提及的電渣重熔渣系CaO組元成分高達30%，渣料不經(jīng)過烘烤不能消除因CaO吸收水分對增氫的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電渣重熔用低氫滲透率渣系及其制備方法和使用方法，該渣系能夠具備低氫滲透性能，能夠有效地降低重熔過程中鋼中氫的含量。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種電渣重熔用低氫滲透率渣系，其化學成分的重量百分配比為CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%， A1203: 30 35%， Si02:5 10%， MgO: 5 10%。
在CaF2: 40%， CaO: 30%， A1203: 30%三元渣系的基礎(chǔ)上，采用MgO代替部分CaO，并添加Si02，適量調(diào)節(jié)渣系的成分，抑制CaO的分解，控制渣中的02—濃度，使渣系具有較低的氫滲透率，使重熔鋼中氫含量保持較低的水平。同時，此渣系還具有較低的氟化鈣含量，降低氟化物污染。
一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的制備方法，其包括以下步驟
1) 按以下重量百分配比配制:CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%， A1203: 30 35%， Si02: 5 10%， MgO: 5 10%;
2) 用電熔法制備預熔渣，熔渣電流2000 4000A;電壓46 48V;冶
煉時間45 55分鐘:模冷時間30 60分鐘;
3) 熔煉后破碎成粒狀。
所述步驟3)中，破碎粒狀大小為3 10mm。一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的使用方法，其包括以下步驟
1) 渣系組成的重量百分比為CaF2: 45 50%， Ca0: 10 15%， A1203:30 35%， Si02: 5 10%， Mg0: 5 10%;
2) 使用前經(jīng)800 90(TC保溫4 8小時烘烤，以去除渣中的水份；
3) 以噸鋼30 40kg的比例向電渣爐內(nèi)加入烘烤好的渣子；
4) 電渣爐結(jié)晶器的上方采用氬氣進行保護，氬氣壓力為0. 15 0. 25MPa，流量為5 6m7h。
對于電渣重熔過程的其他控制參數(shù)，本發(fā)明未做任何改進，可采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
本發(fā)明由于采用MgO代替部分CaO，采用預熔渣和氬氣保護進行電渣重熔，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效果渣系具備低氫滲透性能；氫滲透率由現(xiàn)有高達2. 35 X 10-6mol.cm-l.min-1降低至0. 98 X10-6mol.cm-l.min-1，有效降低重熔初期鋼中的氫含量，使正常重熔期的鋼中氫含量保持一個較低的水平，重熔后鋼中氫含量<1. 5ppm。
具體實施例方式
實驗渣系見表1表l渣系組分
渣化學成分，％
渣編號
CaF2CaO A1203 Si02MgO
L2 — l 501030 55
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過熔煉后，破碎成粒狀(3 8mm)，使用前經(jīng)85(TC保溫4小時烘烤，渣子加入量為噸鋼30Kg，重熔過程采用氬氣進行保護(氬氣壓力為0. 15MPa，流量為5m7h)，測定各階段的氫含量。結(jié)果見表2
表2重熔過程各階段氫含量渣系 H含量，卯m
5實〗
編號重
重熔 初期重熔中期熔 末 期
123 4 56
L2 — 3, 3 11.8 1.21.4 1.451.5
實驗渣系見表3表3渣系組分
渣編號渣化學成分，％
C必Ca0 A1203 Si02Mg0
L2 — 2 4510 35 55
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過熔煉后，破碎成粒狀(5 10mra)，使用前經(jīng)80(TC保溫4小時烘烤，渣子加入量為噸鋼35Kg，重熔過程采用氬氣進行保護(氬氣壓力為O. 18MPa，流量為5m7h。)，測定各階段的氫含量。結(jié)果見表4
表4重熔過程各階段氫含量
H含:
ppm
渣系重熔編號初期
重熔中期
L2-
123 4 53.0 1.61.15 1.35 1.2
1. 3
實施例3: 實驗渣系見表5
表5渣系組分
澄編號
渣化學成分，％
熔末期
6CaF2Ca0A1203Si02MgO
L2 —345153055
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過熔煉后，破碎成粒狀(4 9mrn)，使用前經(jīng)850'C保溫8小時烘烤，渣子加入量為噸鋼30Kg，重熔過程采用氬氣進行保護(氬氣壓力為0.25MPa,流量為6m7h。)，測定各階段的氫含量。結(jié)果見表6
表6重熔過程各階段氫含量
H含量，卯m
重
渣系重熔 編號初期重熔中期熔 末 期
123 456
L2 — 3.5 31.8 1.5 1.31.31. 4
實驗渣系見表7表7渣系組分
渣編號渣化學成分，；
CaF2Ca0 A1203Si02MgO
L2 — 4 4510 30105
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70mm的電極進行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過熔煉后，破碎成粒狀(4 10mm)，使用前經(jīng)85(TC保溫6小時烘烤，渣子加入量為噸鋼40Kg，重熔過程采用氬氣進行保護(氬氣壓力為0.20MPa，流量為5m7h。)，測定各階段的氫含量。結(jié)果見表8
表8重熔過程各階段氫含量渣系 H含量，卯m
7實施例5:
編號重
重熔 初期重熔中期熔 末 期
123 4 56
L2_ 3.6 41.91.51.5 1.51. 3
實驗渣系見表9表9渣系組分
渣編號渣化學成分，％
CaF2Ca0A1203 Si02Mg0
L2 —5 451030 510
采用上述渣系重熔MC5冷軋輥用鋼的電渣錠，重熔所用自耗電極采用100kg真空感應(yīng)爐熔煉，鍛造成直徑70腿的電極進行電渣重熔。渣系原料選用工業(yè)用料，渣料經(jīng)過熔煉后，破碎成粒狀(3 10mm)，使用前經(jīng)90(TC保溫4小時烘烤，渣子加入量為噸鋼35Kg，重熔過程采用氬氣進行保護(氬氣壓力為0.22MPa，流量為6m7h。)，測定各階段的氫含量。結(jié)果見表10
表10重熔過程各階段氫含量
H含:
PPm
編號初期
重熔中期
L2-5
1
3.8
2
1.6
3
1. 5
4
1, 5
51. 3
1. 5
上述實施例說明采用MgO代替部分CaO組成的CaF2—CaO— A1203— Si02一MgO多元渣系，并采用預熔渣和氬氣保護進行電渣重熔可將冷軋輥輥坯電渣重熔的氫含量控制在1.5ppm以下，起到了防止電渣重熔全過程增氫的作用，效果顯著。
熔末期
權(quán)利要求
1.一種電渣重熔用低氫滲透率渣系，其化學成分的重量百分配比為CaF245～50％，CaO10～15％，Al2O330～35％，SiO25～10％，MgO5～10％。
2. —種電渣重熔用低氫滲透率渣系的制備方法，其特征在于包括以下步驟1) 按以下重量百分配比配制CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%, A1203: 30 35%， Si02: 5 10%， Mg0: 5 10%;2) 用電熔法制備的預熔渣，熔渣電流2000 4000A;電壓46 48V; 冶煉時間45 55分鐘模冷時間30 60分鐘；3) 熔煉后破碎成粒狀。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的制備方法，其特征 在于所述步驟3)中破碎粒狀大小為3 10mm。
4. 一種電渣重熔用低氫滲透率渣系的使用方法，其特征在于包括以下步驟-1) 渣系組成的重量百分比為CaF2: 45 50%， CaO: 10 15%， A1203: 30 35%， Si02: 5 10%， MgO: 5 10%;2) 使用前經(jīng)800 90(TC保溫4 8小時烘烤，以去除渣中的水份；3) 以噸鋼30 40kg的比例向電渣爐內(nèi)加入烘烤好的渣子；4) 電渣爐結(jié)晶器的上方采用氬氣進行保護，氬氣壓力為0, 15 0. 25MPa， 流量為5 6m7h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電渣重熔用低氫滲透率渣系及其制備方法和使用方法，其化學成分的重量百分配比為CaF₂45～50％，CaO10～15％，Al₂O₃30～35％，SiO₂5～10％，MgO5～10％，采用MgO代替部分CaO。其制備方法是熔煉后破碎成粒狀，再烘烤。其使用方法采用預熔渣和氬氣保護進行電渣重熔。使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效果渣系具備低氫滲透性能；可以有效降低重熔初期鋼中的氫含量，使正常重熔期的鋼中氫含量保持一個較低的水平，重熔后鋼中氫含量＜1.5ppm。
文檔編號C22B9/16GK101654742SQ20081004198
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者姜周華, 張洪奎, 胡俊輝, 董艷伍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;東北大學