專利名稱：用于合成鋼包渣、處理鋼包渣及涂覆耐火包襯的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在初級(jí)煉鋼容器外，如在鋼包中精煉鋼。本發(fā)明特別是A)一種用于在鋼液面上合成一種鋼包渣的方法和組合物，該渣(ⅰ)減輕已有的來自初級(jí)煉鋼容器的初煉渣的有害作用(ⅱ)由于氣體逸出和形成泡沫，其毛體積密度低;(ⅲ)適用于對鋼精煉;(ⅳ)不侵蝕耐火包襯及(ⅴ)在電弧重加熱期間保障穩(wěn)定的等離子流;和B)一種用于處理來自初級(jí)煉鋼容器進(jìn)入該鋼包的初煉渣的方法和組合物;及C)用于涂覆耐火包襯，尤其是渣線處的方法和組合物。
煉鋼多半是一種包含多個(gè)步驟的間斷的生產(chǎn)方法。在高爐中連續(xù)生產(chǎn)熱熔融金屬(含雜質(zhì)的鐵-碳合金)而產(chǎn)生鐵，鐵水分批地，必要時(shí)與一些廢鋼一起輸入初煉轉(zhuǎn)爐，如堿性氧氣轉(zhuǎn)爐，然后通過吹氧去碳去磷將其轉(zhuǎn)變成鋼(初煉鋼)。不然也可將廢鋼在初煉電弧爐中通過吹氧去除碳和磷而進(jìn)行熔煉。在上述兩種初煉操作中，鋼通常在有初煉渣存在時(shí)形成，該渣主要由包括鈣、硅、鐵、錳、磷、鉻和鋁的氧化物組成。在澆鑄前初煉渣就鋼的可接受的氧含量方面而言是“氧化性的”，因此，它對于進(jìn)一步的鋼的精煉工序而言是不適宜的。過去，在初煉煉鋼容器中將初煉渣改性，然后進(jìn)行二次精煉步驟以調(diào)整鋼和初煉渣的成份和溫度。而近來，這種精煉步驟在初煉煉鋼容器外，通常在用來將鋼水運(yùn)至扒渣或澆鑄處的轉(zhuǎn)運(yùn)鋼包中進(jìn)行。
如在本文中所用的鋼包這個(gè)詞，描述了一種通常有可消耗的耐火襯的容器，它用于將金屬液，特別是鋼液，從一處轉(zhuǎn)運(yùn)往另一處，如從初煉煉鋼爐運(yùn)到連鑄機(jī)。
近幾年來，在鋼包中精煉已成為普通的實(shí)踐，并且現(xiàn)在經(jīng)常與電弧在該包中的重加熱結(jié)合來保持和控制溫度。鋼包渣(二次鋼包渣)是鋼包精煉的重要方面，因?yàn)樗幕瘜W(xué)和物理性質(zhì)影響著生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性及成本鋼的質(zhì)量。在大部分鋼包精煉實(shí)踐中，鋼水基本上不帶初煉渣地從初煉煉鋼容器中出到鋼包中。另外，初煉渣可在將鋼出到包中之后，用扒渣或類似的已知方法基本上被排除。然后往包中的基本上無渣的鋼中加渣料以合成一種有所需性能的新渣，即通常所指的合成鋼包渣或二次鋼包渣。其它的消除初煉渣的途徑是將初煉渣隨鋼一起出，然后再處理此初煉渣，以使之適于二次精煉。
二次鋼包渣應(yīng)具備下列功能的各種組合和適用于特定用途的特性1.在鋼的表面上具有連續(xù)的熔融氧化物相;
2.捕捉和留住存在鋼中的內(nèi)含的非金屬物質(zhì);
3.對鋼是非氧化性的或還原性的;
4.控制鋼的硫含量;
5.不侵蝕鋼包的耐火襯;
6.在包中電弧重加熱時(shí)有助于電弧穩(wěn)定;
7.防止鋼與大氣接觸;及8.具有絕熱性。
單獨(dú)的二次鋼包渣的組份在精煉鋼的溫度下不會(huì)熔化。然而通過保證這些組份有合適的比例，合適的粒度范圍并良好地混合，就可能在精煉鋼的溫度下，以一種將這些組份彼此互溶的方法形成熔渣。為加速此互溶過程，鋼包渣料應(yīng)很好地在一起混合，并應(yīng)經(jīng)精選以將各組份的顆粒被制得小得足以促進(jìn)快速溶解并大到足以保證添加料均勻地分布于蓋在熔體表面上的該鋼包渣中。常規(guī)實(shí)踐更傾向采用約0.50-約1.50吋范圍內(nèi)的粒度，雖然出于特定的目的也偶然地采用小的粒度。盡管在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的，但就合適的粒度而言尚有分歧意見。此類組份在將其加至鋼包前充分混合的必要性尚未得到廣泛的承認(rèn)。
在實(shí)踐中，不使用助熔劑，如氟化鈣，而使鋼包渣料溶解而形成連續(xù)的熔融氧化物相是很難達(dá)到的。諸如氟化鈣之類的助熔劑的缺點(diǎn)是它們可以溶解包的耐火襯。
也可以在包中用電弧加熱來加速渣料的溶解。強(qiáng)力的來自電弧的熱可使渣料各組份熔化，并更快地溶解。然而，渣的過熱也可能增加耐火包襯材料的溶解率。采用電弧加熱的另一問題是電弧的不穩(wěn)定性可增加耐火包襯的損耗，這種不穩(wěn)定性使得熱氣和渣被推向包的耐火襯。
采用高堿度的液態(tài)鋼包渣來降低電弧的不穩(wěn)定性在本技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，如Oliver等人在“International Symposium on Ladle Steelmaking and Furnaces”Metallurgical Society of CIM，August 28-31，1988，Pages 130-143中就講過。經(jīng)電極中的軸向孔噴氬使電弧穩(wěn)定在本技術(shù)領(lǐng)域中也是公知的，如Segsworth在美國專利US4，037，043中及Oliver等人在“Plasma Heating for Ladle Treatment Stations”Iron and Steelmaker，July 1989，Pages 17-22中就曾講過。這些措施可降低電弧的不穩(wěn)定性并借此降低耐火襯的損耗率，但它們消除不了電弧的不穩(wěn)定，于是還需要尋找另外的途徑以促使電弧更加穩(wěn)定。
如在美國專利US4，447，265和US4，528，035所述其它的使電弧穩(wěn)定的已知方法是形成泡沫渣以便埋弧。這些操作包括在精煉期將碳質(zhì)物料、石灰和氧噴入初煉煉鋼爐中。此方法被認(rèn)為對增加渣的體積及防止耐火爐壁的過分損耗是有效的。然而噴氧產(chǎn)生了氧化性氣氛，這對于需要還原條件的鋼包電弧精煉是不適宜的。遺憾的是，耐火襯的壽命可能因這種工藝而提高。
在美國專利US4，198，229中Katayama等人討論了采用碳化鈣作為使合金鋼、不銹鋼或鉻鐵脫磷的合成渣的一個(gè)組份。在此技術(shù)中，碳化鈣、堿金屬鹵化物及任選的鈣金屬合金的結(jié)合創(chuàng)造出一個(gè)條件，借此條件可在渣/金屬界面處的渣相內(nèi)得到金屬鈣。這種金屬鈣則可與溶在金屬相中的磷結(jié)合成被吸收入渣相中的Ca3P2，借此使金屬脫磷。碳化鈣的目的在于脫磷，而不是使金屬或渣脫氧。
在美國專利US4，842，642中Bowman討論了采用煉鐵高爐渣熔化合成鋼包渣的其它組份，特別是石灰和白云石，借此降低包襯耐火材料的損耗率。這一技術(shù)被認(rèn)為是促進(jìn)了MgO向渣中的溶解，從而縮短了耐火包襯中的MgO和溶于渣中的MgO間的不平衡期，以使耐火襯的損耗率下降。
正如上所提到，經(jīng)常作出努力從鋼包精煉過程中消除初煉渣，不是將初煉渣保留在初煉煉鋼爐中，就是將其從包中的熔體表面上扒出，或兩種方法都采用。這些方法的成功程度是變化不定的和不可預(yù)見的。經(jīng)常在二次精煉開始時(shí)還有一些初煉渣遺留在包中的鋼液面上。在出鋼過程中添加還原劑，如硅鐵或鋁于渣或包中來減少自初煉渣中帶來的鐵和錳的氧化物是公知的。然而，若添加過量的這類還原劑溶于鋼中，則使鋼的化學(xué)成份發(fā)生變化并難以預(yù)料。另外，與這些還原劑相結(jié)合的反應(yīng)產(chǎn)物對耐火包襯來說可能是酸性的，從而增加了包襯材料在渣中的溶解度，因此增加了包襯的損耗率。碳一直被用作這種還原劑，但由于碳質(zhì)添加劑相對于渣的比重低及它與鋼包上方的空氣的反應(yīng)性，故其效果很差而且不易預(yù)料。碳也是可溶于鋼的，所以可能在此過程中被鋼吸收，因而改變了鋼的化學(xué)成份，這在大多數(shù)情況下是不希望的。
為增大渣的體積，使電弧穩(wěn)定及延長耐火材料的使用壽命，使渣起泡的技術(shù)一直成功地用于煉鋼電弧爐(初煉)。此煉鋼爐是一種氧化性的環(huán)境(其功能之一就是將碳化鋼中氧化掉)，所以使渣起泡是通過隨著從噴槍噴出的氧或隨氧化鐵料將粒狀的碳和石灰噴入該爐而完成的。碳與氧源結(jié)合形成CO氣體并使渣起泡。噴入的石灰冷卻了渣而使泡沫穩(wěn)定。這一實(shí)踐已被推薦用于鋼包中，但并不合適，因?yàn)樾枰獓娧趸蜩F的氧化物，而此二者在鋼包精煉法中都是不希望有的。在釋放氣體時(shí)吸熱的起泡劑按貫例不用于鋼包精煉法中。
使用還原劑還原鋼包渣中的鐵的氧化物也是公知的，但所用的這些物料目前尚有缺點(diǎn)。鋁是昂貴的，它提高渣中的三氧代二鋁的含量并且又是鋼中的一種合金元素，因此其濃度的可變性是不期望的。硅鐵也導(dǎo)致增加渣的酸度，而且硅也是一種合金元素，在鋼中硅有規(guī)定的含量范圍。
本發(fā)明的目的是提供一種在鋼包中的鋼液面上合成二次渣的方法和組合物，該渣(ⅰ)減輕上述的現(xiàn)存的自初煉煉鋼容器中帶來的初煉渣的有害作用，(ⅱ)由于氣體的逸出及形成泡沫，該渣的毛體積密度低;(ⅲ)適用于鋼的精煉;(ⅳ)不侵蝕常規(guī)的耐火包襯。
另一目的是提供一種在包中處理初煉渣的方法和組合物，以便降低常規(guī)耐火襯的損耗率。
再一目的是提供一種涂覆耐火襯的方法和組合物。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)一種通過相圖和光學(xué)堿度數(shù)學(xué)模型選擇渣料以達(dá)到對雜質(zhì)的可預(yù)定的去除及與耐火材料匹配的實(shí)用方法，(2)通過控制釋放非氧化性的、能改善隔熱效果的氣體及通過只需要少量的幾磅熔劑(如8-15磅/噸，對比的現(xiàn)行實(shí)踐中為10-25磅/噸)降低密度而形成泡沫渣的實(shí)用方法，及(3)可以預(yù)料的用碳化鈣在包中將FeO還原為Fe的方法。
煉鋼工作者的價(jià)值在于其是否有如下的潛力(1)通過改善電弧的穩(wěn)定性及降低渣對耐火襯的侵蝕力來提高鋼包耐火襯的壽命及降低成本;(2)改進(jìn)絕熱效果并借此降低能耗;(3)通過受控的治金過程減少鋼中的硫、磷、氫、氧、非金屬夾雜物或其它雜質(zhì)的含量來提高鋼質(zhì)量;及(4)控制FeO-Fe的還原，借此提高合金產(chǎn)量及減少從包中扒去初煉鋼渣的不經(jīng)濟(jì)的操作的必要性。
本發(fā)明是為在冶煉現(xiàn)場通過添加包括碳化鈣;一種或多種起泡劑，如堿金屬鹽、堿土金屬鹽、最好選自由鈣、鎂、鈉、鋇、鍶、鋰和鉀的碳酸鹽所構(gòu)成的物組中的碳酸鹽;及由含諸如硅石、氟化鈣、氧化鋁、碳、石灰、氧化鎂、鋁酸鈣等組份的渣改性劑的物料的混合物來制備二次渣而設(shè)置的，這些物料對形成所需的渣組合物是必要的。根據(jù)在每臺(tái)鋼包精煉設(shè)備中的具體條件，通過多次地添加上述物料的混合物，以多個(gè)步驟在現(xiàn)場制備二次渣可能是合適的。
碳化鈣還原渣中的鐵的氧化物，與渣組份反應(yīng)生成使渣起泡并加大渣體積的CO和CO2，渣體積的增大產(chǎn)生了弧光與包壁間的屏蔽(CO另外還有穩(wěn)定電弧的好處);與由碳酸鹽起泡劑所產(chǎn)生的CO2反應(yīng)，并與氧反應(yīng)。
起泡劑放出使渣起泡并增加渣體積(這在包壁和弧光間產(chǎn)生屏蔽)的氣體，如CO2;放出相對空氣而言是低氧位的，并因而產(chǎn)生氣體屏蔽的氣體，如CO2;放出將與碳化鈣反應(yīng)留下石灰作為渣中的反應(yīng)產(chǎn)物的CO2。
渣改性劑具有各種在本領(lǐng)域中為公知的功能，如玻璃和氟化鈣起熔劑，即使其它成份溶解的作用。氧化鋁和石灰是成渣劑。焦炭起還原劑及碳化鈣保護(hù)劑的雙重作用，因?yàn)樗c空氣反應(yīng)產(chǎn)生CO要比碳化鈣與空氣反應(yīng)產(chǎn)生CO快得多，借此防止了碳化鈣被氧化。要注意，每種組份都有多種功效。
現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，約0.25-0.50吋的平均粒度對實(shí)施本發(fā)明是適宜的，雖然其它的一般在此適宜的粒度范圍內(nèi)不可得的成份，如蘇打粉，也可采用。
本發(fā)明還提供一種降低該非氧化性渣，如鋼包渣的密度的方法，它包括添加在渣中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的起泡劑等步驟。起泡劑以碳酸鹽為宜，最好是選自碳酸鈣和碳酸鎂所構(gòu)成的物組的碳酸鹽。
應(yīng)該理解的是雖然是在二次煉鋼、即二次鋼包渣方面討論本發(fā)明，但本發(fā)明對各種精煉工藝具有廣泛的適用性。類似地還應(yīng)理解到相應(yīng)于本發(fā)明的步驟次序及組合物各組份的添加次序是可以基本上按實(shí)際應(yīng)用的要求而改變的。
堿度是測量渣的化學(xué)性質(zhì)及特征的一個(gè)常用的手段。采用好幾種堿度標(biāo)度，而最常用的是“V比率”，或是CaO%(重量)/SiO2%(重量)。
此比率的改進(jìn)形式還包括了氧化鎂和氧化鋁(CaO%(重量)+MgO%(重量))/(SiO2%(重量)+Al2O3%(重量))。
然而這些堿度比例都未考慮其它的影響渣堿度和渣特征的氧化物，而光學(xué)堿度標(biāo)度則考慮到這些因素。
盡管光學(xué)堿度標(biāo)度還未被廣泛采用，但它在本技術(shù)領(lǐng)域中則是公知的，如I.D.Sommerville和D.J.Sosinsky曾在“The Application of the Optical Basicity Concept to Metallurgical Slags”，Second International Symposium on Metallurgical Slags and Fluxes，AIME，November 11-14，1984，pages 1015-26中就談到過。將光學(xué)堿度的概念便利地結(jié)合用于本發(fā)明來預(yù)測渣的化學(xué)和物理行為。此技術(shù)以全部渣組份來確定堿度值，然后按前面提到的參考文獻(xiàn)的原理算出平均值。
各組份可在不同階段加入。本發(fā)明的組合物配制方法如下。
對給定的鋼包精煉體系所要求的所期望的最終的渣的性能和特征可以計(jì)算出來;初渣組份，如帶來的爐渣，用近似法求得。按此近似值算出碳化鈣的量，該量與按理論計(jì)算還原鐵和錳的氧化物的最大預(yù)期量所需量相當(dāng)，然后取此量作為渣料中所需的碳化鈣的最小量;確定最終的所期望的渣組合物中的氧化鎂的溶解度，而氧化鎂的量將以碳酸鎂及其它的渣料中的含氧化鎂的物料的形式加入;通過將鈣和鈉的碳酸鹽加入此渣中提供進(jìn)一步釋放氣體的能力。
添加含諸如硅石、氟化鈣、氧化鋁、碳、石灰、氧化鎂及鋁酸鈣之類組份的其它添加料將使達(dá)到所期望的渣性能所必需的各種要求得以圓滿地滿足。根據(jù)在每種鋼包精煉設(shè)備中的特定條件，通過多次添加上述物料的混合物，以多個(gè)步驟在現(xiàn)場形成二次渣可能是適宜的。
將渣的添加料在出鋼過程中，于約出至一半到三分之二之間加入包中，或另一種方法是在出鋼畢加在鋼液頂部。
在該組合物中有兩類組份，它們與其它的組份一起起作用，并具有本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)碳化鈣(CaC2)和鈣、鎂、鈉、鉀、鋰、鍶、鋇的碳酸鹽(CaCO3、MgCO3、BaCO3、SrCO3Li2CO3、Na2CO3及K2CO3)或它們的組合，而最常用的是鈣、鎂、鈉的碳酸鹽。碳酸鈣的傳統(tǒng)來源是石灰石。碳酸鎂和碳酸鈣的通常來源是白云石或白云灰?guī)r。采用該類碳酸鹽的目的是當(dāng)把它們作為渣系的一個(gè)部分加入時(shí)釋放出二氧化碳?xì)怏w(CO2)，借此使渣起泡及增大其體積(降低其表觀密度)。泡沫渣的好處在于它較好地屏蔽了通常于鋼包重?zé)釥t中的弧光對包壁的破壞效應(yīng)。逸出的氣體相對于包上方的空氣來說是低氧位的，所以氣體屏蔽作用也是可實(shí)現(xiàn)的。另外，它們對減少完成本技術(shù)領(lǐng)域中的公知目標(biāo)精煉鋼、穩(wěn)弧保護(hù)環(huán)境、防止鋼包耐火材料被侵蝕等所必需的其它添加料的單位用量是有效的。
該渣組合物的有效性由于新穎地采用碳化鈣而進(jìn)一步提高。碳化鈣用于兩個(gè)目的。首先，它是對存在于包中的任何鐵的氧化物和錳的氧化物(或其它的任何易被還原的氧化物)，即，由于在出鋼期間從爐渣帶來的這類氧化物起作用的強(qiáng)還原劑。鋁和硅鐵一直被用于此目的，但它們形成破壞堿性包襯的酸性氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物。碳化鈣留下石灰作為反應(yīng)產(chǎn)物，石灰可與堿性包襯相容，另外也是所期望的。鋁和硅可溶于鋼，而鈣只有極小的溶解度且并非是不希望有的。碳化鈣與鋼的接觸而使得碳溶解的機(jī)會(huì)要比碳與鋼接觸使碳溶解的機(jī)會(huì)少。碳化鈣被認(rèn)為比碳更易被渣所潤濕，所以碳化鈣更易與渣反應(yīng)。其次，任何過量的碳化鈣將與自碳酸鹽中放出的二氧化碳，與碳酸鹽本身，或與存在于鋼包渣中或漫布在其上面的氧起反應(yīng)。這將增加氣體體積并有助于起泡，并確保碳化鈣被完全利用、免去非除渣的難題并使鋼的增碳減至最少。這樣，可超量使用碳化鈣而無有害效果。這是非常有用的，因?yàn)樵需F和錳的氧化物的量一般是可變的且不能預(yù)料，因此，碳化鈣還原劑的理論計(jì)算量對精確地預(yù)計(jì)實(shí)際上是不可能的。
表1示出了可用于合成鋼包渣及處理鋼包渣的組合物的例子。應(yīng)注意，除另有規(guī)定，在說明書、表格及權(quán)利要求書中的所有的以百分比表示的量均為重量百分比。
表1用于鋼包渣合成及處理鋼包渣的組合物范圍(%) 優(yōu)選范圍(%)碳酸鎂 0-30 10-20碳酸鈣 0-60 4-55碳酸鈉 0-35 0-5玻璃 0-20 0-10氟化鈣 0-25 0-10氧化鋁 0-40 5-20焦炭 0-10 2-5碳化鈣 2-55 5-50石灰 0-35 0-25高爐渣 0-9 0-9鋁酸鈣 0-50 0-25表2示出可用于合成鋼包渣的組合物的例子。
表2用于鋼包渣合成的組合物1.15%碳酸鎂 2.60%碳酸鈣58%碳酸鈣 5%氟化鈣17%氧化鋁 2%焦炭5%蘇打粉或碳酸鈉 3%碳化鈣4%碳化鈣 30%氧化鋁1%焦炭 100%100%
3.16.5%碳酸鈣13.5%碳酸鎂20.5%石灰9.0%高爐渣14.5%氧化鋁20.0%鋁酸鈣4.0%碳化鈣2.0%焦炭100.0%表3示出了可用來處理鋼包渣的組合物的例子。
表3處理鋼包渣的組合物1.48%碳化鈣 2.50%碳化鈣21%碳酸鎂 46%碳酸鈣27%碳酸鈣 4%焦炭4%焦炭 100%100%3.50%碳化鈣20%碳酸鈣20%氧化鋁5%焦炭5%氟化鈣100%表4示出了可用于保護(hù)鋼包耐火襯的組合物的例子。
表4涂覆耐火襯的組合物1.50%碳化鈣 2.35%碳酸鈣50%碳酸鈣 25%碳酸鎂100% 40%碳化鈣100%實(shí)施例1在電弧爐中熔煉約150噸鋼，然后出到一個(gè)鋼包中，盡管每次都努力把全都初渣留在該電弧爐中，但平均總可觀察到約1吋厚的初煉爐渣，而某些爐次渣厚達(dá)2吋。因此估計(jì)在鋼包上面的初煉渣的重量范圍在200-1000磅之間，這取決于企圖將該渣留在電弧爐中的成功程度。一種還原包中任何的鐵和錳的氧化物、有絕熱效果、吸收非金屬夾雜物，使鋼包耐火襯的侵蝕減至最小，防止鋼的二次氧化及控制鋼中含硫量的合成渣是我們所要求的。在此實(shí)施例中，不打算用此渣使鋼脫硫。為滿足后一要求，光學(xué)堿度低到足以將鋼中硫含量保持在0.025%(重量)的非活性渣是符合要求的(起始平均含硫量是0.030%(重量))。含各成份的熔劑添加料按下面比例配制42%白云石、17%蘇打粉、1%硅灰石、16%玻璃、9%熒石、10%氧化鋁、1%冶金焦<注1>、4%碳化鈣。
將此熔劑各組成物加工到小于1/4吋的尺寸范圍內(nèi)，然后很好地混合。在接近爐子出鋼過程結(jié)束時(shí)，將1500磅熔劑添加料加入鋼流中。然后以約6標(biāo)呎3/分的流量通氬攪拌10分鐘。所形成的合成渣是有泡的、隔熱的、并為在渣-金屬界面上的流體。鐵和錳的氧化物含量低于2%。鋼中含硫量被控制在0.026%(重量)，而起始含硫量為0.030%(重量)。看不到渣線耐火材料的損壞。該合成渣的所有目標(biāo)均已達(dá)到。
注1本文所用焦炭是冶金焦，然而應(yīng)理解，其它碳還原劑來源也可采用。
實(shí)施例2在電弧爐中熔煉約150噸鋼，然后出到鋼包中，同時(shí)加2000磅含石灰、鋁和熒石形成混合物的合成渣。為形成液態(tài)渣和鋼的乳狀體，施以約24標(biāo)呎3/分流量的強(qiáng)力攪拌，借此使鋼脫硫至一低的含硫量。所形成的液態(tài)渣對耐火包襯有侵蝕作用是已知的。為在鋼的再加熱時(shí)使此渣起泡、降低該耐火襯的溶解度及促使電弧穩(wěn)定，加入組成如下的調(diào)渣劑48%冶金級(jí)碳化鈣、48%白云石、4%冶金焦。
用該調(diào)渣劑的目的是為向渣中增加堿性耐火組份，放出氣體以使渣發(fā)泡及提供使電弧穩(wěn)定的效果。該調(diào)渣劑在進(jìn)行包中的電弧重加熱之前，在鋼包處理站通過一個(gè)輔料入口以300磅的量加入?？煽吹皆鹋?，并可看到在電弧重加熱時(shí)所特有的渣和金屬噴濺被減少。雖然不是立即看到，但提高了電弧穩(wěn)定性的效果還是可看到的。完成重加熱后，將鋼包從處理站移出以便觀察。該渣保持起泡的外表并且表面的顏色比不加調(diào)渣劑時(shí)暗得多，這標(biāo)志著起泡和隔熱的狀況。
實(shí)施例3在-煉鋼容器中將熱金屬(鐵-碳合金)轉(zhuǎn)化為鋼。將鋼隨合金添加劑，包括脫氧劑，出到鋼包中。接近出鋼結(jié)束時(shí)，以1.5-2磅/噸鋼的量加渣改性劑。渣改性劑組成如下
50%碳化鈣，48%白云灰?guī)r，2%冶金焦。
出鋼和添加輔料完畢后，將鋼包運(yùn)至扒渣站，在那里盡可能多地扒掉渣。將鋼包運(yùn)至電弧重加熱和鋼包處理設(shè)備，在那里以每噸鋼10-15磅的量添加熔劑，該熔劑組份為58%碳酸鈣，17%碳酸鎂、17%氧化鋁、6%玻璃、2%冶金焦。
然后按要求進(jìn)行電弧再加熱、氣體攪拌、成分調(diào)整及分析。
實(shí)施例4在-煉鋼容器中將熱金屬(鐵-碳合金)轉(zhuǎn)化為鋼。隨合金輔料，包括脫氧劑，將鋼出到包中。在出鋼期間，最好在接近出鋼結(jié)束時(shí)，以2-10磅/噸鋼的量加入渣改性劑。改性劑的成份為50%碳化鈣、20%碳酸鈣、17%碳酸鎂、5%熒石、5%氧化鋁、3%冶金焦。
然后將鋼包運(yùn)至鋼包處理站，于此按需要進(jìn)行二次精煉。
實(shí)施例5在-電弧爐中熔煉鋼，然后基本上不帶渣地出鋼至-鋼包中。通過添加熔劑形成合成渣，熔劑的加入既可在接近出鋼結(jié)束時(shí)，也可在出鋼后，其量為10-15磅/噸鋼，其成份為24%石灰、20%鋁酸鈣、17%碳酸鈣、14%碳酸鎂，9%氧化鋁、9%高爐渣、5%碳化鈣、2%冶金焦。
將該包運(yùn)至鋼包處理設(shè)備。在鋼包處理期間，尤其是如果需要采用電弧重加熱時(shí)，則按0.5-3磅/噸鋼的調(diào)渣劑的量間歇地加入調(diào)渣劑，調(diào)渣劑的成份為50%碳酸鈣、30%碳酸鎂、5%碳酸鈉、5%高爐渣、5%玻璃、5%氧化鋁。
另一方案是在處理期間以約0.1-0。3磅/噸鋼·分的速率將上述調(diào)渣劑連續(xù)地加到包中。
實(shí)施例6在一臺(tái)電弧爐中煉成鋼，然后出鋼于-鋼包中，同時(shí)加10-20磅/噸鋼的合成渣構(gòu)成混合物，該混合物含石灰、鋁和熒石。以足以使液態(tài)渣和鋼變成乳化液的流量進(jìn)行強(qiáng)力攪拌，借此使鋼脫硫至低硫含量。所得的液態(tài)渣被認(rèn)為對包的耐火襯有侵蝕性。為使渣發(fā)泡及降低耐火襯的溶解度，以1-4磅/噸鋼的量加成份如下的調(diào)渣劑50%碳酸鈣、30%碳酸鎂、5%碳酸鈉、5%高爐渣、5%玻璃、5%氧化鋁。
另一方案是在處理期間，以約0.1-0.3磅/噸鋼·分的速率將上述調(diào)渣劑連續(xù)地加入包中。
實(shí)施例7準(zhǔn)備一個(gè)熱包以便接受來自爐子的鋼。將一種成份如下的噴料混合物噴布在耐火襯的渣線區(qū)50%碳化鈣、50%白云灰?guī)r。
然后出鋼至包中，并開始二次精煉。
權(quán)利要求
1.用于合成和處理鋼包渣的組合物，它包含混合起來的約2%-約55%的碳化鈣和其量足以降低該渣的密度并增大該渣體積的起泡劑。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中起泡劑選自由堿金屬鹽及堿土金屬鹽組成的物組。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中該起泡劑是一種碳酸鹽。
4.權(quán)利要求3的組合物，它還含有選自由硅石、氧化鈉、氟化鈣、氧化鋁、碳、石灰、高爐渣及鋁酸鈣所組成的物組的一種添加料。
5.權(quán)利要求4的組合物還含有一種還原劑。
6.用于合成和處理鋼包渣的組合物，它包含混合起來的約2%-約55%碳化鈣和其量足以降低該渣密度并增大該渣體積的至少一種選自由鈣、鎂、鈉、鋇、鍶、和鋰所組成的物組的碳酸鹽。
7.權(quán)利要求6的組合物，它還含有一種選自由硅石、氧化鈉、氟化鈣、氧化鋁、碳、石灰、高爐渣及鋁酸鈣構(gòu)成的物組的添加料。
8.用于合成及處理鋼包渣的組合物，它含有約2%-約55%的碳化鈣、約0%-約30%碳酸鎂、約25%-約60%碳酸鈣。
9.用于合成及處理鋼包渣的組合物，它含有約5%-約50%的碳化鈣、約10%-約20%的碳酸鎂、約40%-55%碳酸鈣、約5%-約20%的氧化鋁及約2%-約5%的焦炭。
10.用于合成及處理鋼包渣的組合物，它含有約2%-約55%的碳化鈣、約0%-約30%的碳酸鎂、約25%-約60%的碳酸鈣、約0%-約35%的碳酸鈉、約0%-約20%玻璃、約0%-約25%的氟化鈣、約0%-約40%的氧化鋁、約0%-約10%的焦炭、約0%-約35%的石灰、約0%-約9%的高爐渣及約0%-約5%的鋁酸鈣。
11.用于合成及處理鋼包渣的組合物，包含有約5%-約50%的碳化鈣、約10%-約20%的碳酸鎂、約4%-約55%的碳酸鈣、約0%-約5%的碳酸鈉、約0%-約10%的玻璃、約0%-約10%的氟化鈣、約5%-約20%的氧化鋁、約2%-約5%的焦炭、約0%-約25%的石灰、約0%-約9%的高爐渣及約0%-約24%的鋁酸鈣。
12.用于合成鋼包渣的組合物，它含有約4%的碳化鈣、約15%的碳酸鎂、約58%的碳酸鈣、約17%的氧化鋁、約0%-約5%的蘇打粉或約0%-約5%的碳酸鈉及約1%的焦炭。
13.用于合成鋼包渣的組合物，含有約3%的碳化鈣、約60%的碳酸鈣、約5%的氟化鈣、約2%的焦炭及約30%的氧化鋁。
14.用于合成鋼包渣的組合物，它含有約4.0%的碳化鈣、約16.5%的碳酸鈣、約13.5%的碳酸鎂、約20.0%的石灰、約9.0%的高爐渣、約15.0%的氧化鋁、約20.0%的鋁酸鈣及約2.0%的焦炭。
15.用于處理鋼包渣的組合物，它含有約48%的碳化鈣、約21%的碳酸鎂、約27%的碳酸鈣及約4%的焦炭。
16.用于處理鋼包渣的組合物，它含有約50%的碳化鈣、約46%的碳酸鈣及約4%的焦炭。
17.用于處理鋼包渣的組合物，它含有約50%的碳化鈣、約20%的碳酸鈣、約20%氧化鋁、約5%的焦炭及約5%的氟化鈣。
18.用于涂覆耐火襯的組合物，它含有約50%的碳化鈣及約50%的碳酸鈣。
19.用于涂覆耐火襯的組合物，它含有約40%的碳化鈣、約35%的碳酸鈣及約25%的碳酸鎂。
20.合成鋼包渣的方法，包括的步驟為a)經(jīng)爐子出鋼到包中及將隨鋼帶來的初煉渣減至最少;b)在出鋼期間或出鋼后，將其量能有效地還原鋼中鐵的氧化物的碳化鈣及起泡劑加至包中。c)添加至少一種選自由氧化鋁、蘇打粉及焦炭所組成的物組的組份;及d)攪拌鋼液。
21.權(quán)利要求20的方法，其中在步驟b)和c)加入鋼中的物料具有約10-約20磅/噸鋼的總量。
22.權(quán)利要求21的方法，還包括從鋼包中的鋼的表面上扒去從爐中帶來的渣的步驟。
23.權(quán)利要求22的方法，還包括在鋼包中的渣和鋼上起弧以熔化或溶解于步驟b)和c)中所加的物料的步驟。
24.權(quán)利要求23的方法，其中在步驟b)和c)中加入的物料包括約4%的碳化鈣，約15%的碳酸鎂、約58%的碳酸鈣、約17%的氧化鋁、約5%的蘇打粉、約5%的碳酸鈉及約1%的焦炭。
25.權(quán)利要求20的方法，其中在步驟b)和c)中所加的物料包括約3%的碳化鈣、約60%的碳酸鈣、約5%的氟化鈣、約2%的焦炭及約30%的氧化鋁。
26.權(quán)利要求20的方法，其中所加的物料包括約2%-約55%的碳化鈣、約0%-約30%的碳酸鎂。及約25%-約60%的碳酸鈣。
27.處理鋼包渣的方法，所包括的步驟是a)從爐子將鋼及渣出于鋼包中;b)將一定量的碳化鈣加到該渣中以基本上將該渣中所有的鐵的氧化物還原;以及c)將起泡劑加入該渣以降低該渣的密度及增大該渣的體積。
28.權(quán)利要求27的方法，還包括施以電磁或氣體攪拌以使該鋼混合的步驟。
29.權(quán)利要求27的方法，其中處理鋼包渣的組合物包括混合起來的約50%的碳化鈣、約50%的碳酸鈣及約4%的焦炭。
30.涂覆耐火襯的方法，包括的步驟是a)加熱欲涂覆的鋼包表面;及b)將包含約50%的碳化鈣及約50%的碳酸鈣的粒狀混合物涂覆在被加熱的該包表面。
31.權(quán)利要求30的方法，其中所說的粒狀混合物包括約40%的碳化鈣、約35%的碳酸鈣、還進(jìn)一步含約25%的碳酸鎂。
32.權(quán)利要求30的方法，其中欲涂覆的鋼包表面是耐火包襯。
33.權(quán)利要求30的方法，其中通過對在精煉過程中預(yù)計(jì)與渣接觸的耐火襯的某一部位噴布而施以涂覆。
34.降低非氧化性渣密度的方法，所包括的步驟是a)加一種起泡劑。
35.權(quán)利要求34的方法，其中所說的起泡劑是碳酸鹽。
36.權(quán)利要求34的方法，其中所說的起泡劑選自由堿金屬鹽和堿土金屬鹽所構(gòu)成的物組。
37.權(quán)利要求1的合成及處理渣的組合物，其中平均粒度在約0.25-約0。5吋的范圍內(nèi)。
38.合成和處理非氧化性鋼包渣的方法，所包括的步驟是a)以足以還原渣中鐵的氧化物的量將碳化鈣加入該鋼包渣中。
全文摘要
本發(fā)明涉及在初煉煉鋼容器之外，如在鋼包中精煉鋼。它特別是一種A)在該鋼水上合成一種渣的方法，該渣(i)減輕從初煉煉鋼容器中帶來而自然存在的渣的有害效果；(ii)由于放出氣體及發(fā)泡，其毛體積密度低；(iii)適用于精煉鋼；及(iv)不侵蝕耐火包襯；B)處理任何進(jìn)入鋼包的初煉渣的方法和組合物；C)一種涂覆耐火襯的方法和組合物。本發(fā)明涉及通過添加各種物料在現(xiàn)場制備二次鋼包渣、對鋼包渣的處理及保護(hù)耐火襯，該物料包括碳化鈣、起泡劑，如一種或多種鈣、鎂及鈉的碳酸鹽以及其它的用于調(diào)整渣成分的組份。該二次鋼包渣的性能是用一種光學(xué)堿度標(biāo)度設(shè)計(jì)的。
文檔編號(hào)C22B9/10GK1058049SQ9110294
公開日1992年1月22日 申請日期1991年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月6日
發(fā)明者弗蘭克·L·凱梅尼, 戴維·J·索辛斯基 申請人:譚氏陶器有限公司