專利名稱：適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣及制備方法，屬于
鋼鐵冶金精煉工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對鋼的質(zhì)量的要求越來越高。眾所周知，冶煉過程 的脫氧產(chǎn)物是鋼液中的主要污染源，因此鋼液脫氧是煉鋼過程中非常重要的問題。傳統(tǒng)的 脫氧方法已無法滿足人們對金屬材料潔凈度越來越高的要求，一些冶金工作者嘗試了一些 電化學(xué)脫氧方法來進行金屬液的脫氧。其中主要的方法集中于利用氧化鋯固體電解質(zhì)，通 過電解法、原電池法和脫氧體法等將氧離子加以定向引導(dǎo)，使與固體電解質(zhì)內(nèi)的脫氧劑如 氫氣、一氧化碳或活潑金屬反應(yīng)，相關(guān)反應(yīng)產(chǎn)物如水、二氧化碳或氧化物與金屬熔體不發(fā) 生接觸，從而達到脫氧而不污染金屬液的目的。盡管利用固體電解質(zhì)為傳導(dǎo)介質(zhì)的脫氧方 法有無污染、脫氧速度快等優(yōu)點，但是也存在設(shè)備復(fù)雜、成本較高、不易在現(xiàn)場推廣等問題。
在這樣的背景下，針對已有工藝存在的問題，在固體電解質(zhì)無污染脫氧的基礎(chǔ)上， 提出了一種新的無污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(zhì)， 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(dǎo)方向和速度，從而實 現(xiàn)金屬液的無污染脫氧，這些該方法具有設(shè)備簡單、成本低、可連續(xù)作業(yè)、無需還原劑等優(yōu) 點。 渣金間外場脫氧技術(shù)是建立在其他脫氧方法不足上的一種新的脫氧思路，目的是 為了降低澆注鋼中的氧含量，在工藝上屬于鋼的后期精煉。其冶金作用在某種程度上跟鋼 包精煉爐(LF)精煉有著某些相似之處。鋼包精煉爐(LF)精煉渣一般都具有擴散脫氧能 力。Mn0和Fe0的加入能顯著改變?nèi)墼阅?，少量的Mn0和Fe0存在，就能顯著改善熔渣性 能。在一定條件下，熔渣中存在電子和(或)電子空穴，并成為金屬與渣間反應(yīng)的限速環(huán)節(jié)。 一切有利于熔渣中電子和(或)空穴在金屬與熔渣界面?zhèn)鬟f的措施，都將大大提高金屬與 渣相的反應(yīng)速率和反應(yīng)進度，渣金間外加電場無污染脫氧過程中，Mn0和Fe0的加入，對于 提高脫氧速率方面有明顯的效果，但是大量的Mn0和Fe0的存在，將導(dǎo)致熔渣中電子電導(dǎo)的 顯著增加，從而降低電流效率，降低生產(chǎn)效率。在公開號為CN101435009的中國專利提供了 一種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣CaO 40-55%， Al20340-55%， Mg0 1 10%，F(xiàn)e0 0. 01 l%，MnO 0 1% ;煉鋼實際過程中硅是不可避免的元素，熔渣也不可避 免的存在Si02， Si02對熔渣的黏度等性能具有重要的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣及制備 方法。 本發(fā)明方法的實施方案如下所述 —種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣，其特征在于該合成熔渣的化學(xué)組成及其重量百分含量為CaO 40 50%，A1203 25 45%，Mg0 l 8%，Si02 5 15%，F(xiàn)e0 0.01 l%，Mn0 0 2%;且合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的比值 為0. 8 1. 2。 —種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣的制備方法，其特征在于具有 以下的過程和步驟 a、設(shè)計熔渣的化學(xué)組分熔渣的化學(xué)組成及其重量百分配給為CaO 40 50%， A1203 25 45%， MgO 1 8%， Si02 5 15%， FeO 0. 01 1%， MnO 0 2% ;合成熔渣 的堿度即(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的比值為0. 8 1. 2 ; b、采用預(yù)熔-混合工藝先按上述配方稱取一定量的CaO，MgO，Si(^和A1^3粉料， 混和均勻，放置于電感應(yīng)爐中，加熱至1500 165(TC，使其熔化，此為預(yù)熔過程；
c、將上述熔體空冷至室溫，得到熔塊；然后將該熔塊進行破碎，研磨，過篩，干燥 后，將一定量的FeO和MnO粉料與所得的預(yù)熔熔塊粉料相互混合，并使混合均勻；干燥后封 裝備用；在使用過程中該混合物形成合成熔渣。 少量的Si02的加入，可以降低熔渣的表面張力，并且熔點和粘度變化很小，如在 CaO含量為45%下，加入Si02含量為10. 44%時，表面張力降低了 17. 92% ，流動溫度降低了 1.39%，粘度平均增加了 12.39% (見圖1、2、3)。改善氧在渣金界面的反應(yīng)，有利于脫氧過 程的進行，但是過量的Si02，將增加熔渣的粘度和熔點，惡化渣金界面條件，不利于脫氧的 進行。 添加一定量的Si02后，合成熔渣更加接近鋼鐵冶金實際生產(chǎn)工藝用熔渣，使合成
熔渣更加適應(yīng)實際生產(chǎn)，有利于降低改造成本，有必要提供一種新的適用于渣金間外加電
場無污染脫氧的合成熔渣，特別針對煉鋼過程中上一道冶煉工序發(fā)生下渣造成熔渣中存在
Si(^含量的情況。 本發(fā)明的特點如下所述 本發(fā)明預(yù)熔渣的組成均在低熔點區(qū)，具有熔點低，熔化速度快，流動性好，氧離子 電導(dǎo)率高，揮發(fā)少，高溫下不易電解，表面張力小，黏度適宜，穩(wěn)定性好的特點，使用過程中 無粉塵污染，具有良好的節(jié)能和環(huán)保效果。另外預(yù)熔渣組分與現(xiàn)有的精煉渣成分更加接近， 對現(xiàn)有工藝改造小，成本低，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。


圖1為CaO含量為45X時，155(TC下，Si02含量對熔渣表面張力的影響 圖2為CaO含量為45%時，Si02含量對熔渣熔點的影響 圖3為CaO含量為45%時，不同溫度下，Si02含量對熔渣粘度的影響
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1 本實施例中設(shè)定的熔渣的化學(xué)組成及其重量百分比如下CaO 44.25%， A1A 38.92%，MgO 6. 20%，Si02 9. 84%，F(xiàn)eO 0.06%，MnO 0.01%;其中(CaO+MgO) / (Si02+Al203) =1. 04。
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配制2. 5kg合成熔渣的過程如下將按上述重量百分比的Ca0， MgO， Si02和A1203 粉料混合均勻后，放置于電感應(yīng)爐中，加熱至1600°C ，使其熔化，此為預(yù)熔過程，然后將上述 熔體空冷至室溫，得到熔塊；將該熔塊進行破碎，研磨，過篩，干燥后，將按上述重量百分比 的Fe0和MnO粉料與所得的預(yù)熔熔塊粉料相互混合，并使混合均勻；干燥后封裝備用。
合成熔渣的應(yīng)用試驗如下所述 將本實施例所得的合成熔渣O. 120kg投放于O. 937kg的IF鋼液中，并在高溫管式 爐中進行加熱，加熱溫度為155(TC;在合成渣與鋼液間施加2V的直流電場，經(jīng)歷IO分鐘后， 檢測發(fā)現(xiàn)鋼液中的全氧含量由76ppm下降至48卯m。
權(quán)利要求
一種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣，其特征在于該合成熔渣的化學(xué)組成及其重量百分含量為CaO 40～50％，Al2O3 25～45％，MgO 1～8％，SiO2 5～15％，F(xiàn)eO 0.01～1％，MnO 0～2％；且合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)的比值為0.8～1.2。
2. —種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣的制備方法，其特征在于該方法 具有以下的工藝過程和步驟a. 按合成熔渣的化學(xué)組成及其重量百分含量為CaO 40 50%，A1203 25 45%，MgO 1 8%， Si02 5 15%， FeO 0. 01 1%， MnO 0 2% ;且合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/ (Si02+Al203)的比值為0. 8 1. 2進行配備粉料；b. 將CaO、 MgO、 Si02和A1203粉料混和均勻，置于電感應(yīng)爐中，加熱至1500 1650°C， 進行預(yù)熔，空冷至室溫得到熔塊；c. 將步驟b得到的熔塊進行破碎、研磨、過篩、干燥后，與FeO和MnO粉料混合均勻；干 燥后封裝備用；在使用過程中該混合物形成合成熔渣。
全文摘要
本發(fā)涉及一種適用于渣金間外加電場無污染脫氧的合成熔渣及制備方法，屬于鋼鐵冶金精煉工藝技術(shù)領(lǐng)域。該合成熔渣的化學(xué)組分及重量百分比為CaO 40-50％，Al2O3 25-45％，MgO 1～8％，SiO2 5-15％，F(xiàn)eO 0.01～1％，MnO 0～2％；合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)的比值為0.8～1.2。其制備方法采用預(yù)熔-混合工藝，即先將CaO、MgO、SiO2和Al2O3粉料混和均勻后預(yù)熔，空冷至室溫得到熔塊；再將熔塊破碎、研磨、過篩、干燥后與FeO和MnO粉料混合均勻。本發(fā)明的合成熔渣具有熔點低，熔化速度快，流動性好，揮發(fā)少，氧離子電導(dǎo)率高等特點。另外，在使用過程中無粉塵污染，且該預(yù)熔渣組分與現(xiàn)有的精煉渣成分更加接近，對現(xiàn)有工藝改造小，故成本低。
文檔編號C21C7/06GK101724733SQ20091020052
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者劉恭源, 周國治, 張捷宇, 張立, 揭暢, 王波, 許繼芳, 阮飛, 齊建波 申請人:上海大學(xué)