专利名称：一种无氟预熔精炼渣及其制备方法
技术领域：
本发明属于钢水精炼渣技术领域，特别提供了一种无氟预熔精炼渣的制备方法，适用于钢水炉外精炼。
背景技术：
目前，为了解决LF精炼炉炉渣熔化速度慢、熔点高等问题，LF精炼炉使用的精炼渣，大多采用以CaO-CaF2为基的渣系，由于这种渣系中CaF2含量较高导致炉渣对炉衬的侵蚀严重，同时这种渣系粘度小不利于埋弧操作，导致电弧对包衬辐射侵蚀。此外CaF2与渣中其它组元反应，生成含氟气体对环境产生污染。申请号为200510021389的发明提供了一种转炉钢水精炼用复合精炼渣，其化学组份重量百分比组成包括CaF28～18％。申请号为02104241的发明提供了一种精炼钢脱硫用熔融合成渣含CaF23～5％，申请号为02100084的发明提供了一种将石灰石、莹石等高碱度材料及助熔剂，经熔化成熔渣后加工成球状合成渣的方法。申请号为97106062的发明提供了一种精炼炉用多功能合成渣，其重量组成为含萤石3～10％。所有这些发明均含有CaF2，在精炼电弧升温时，不可避免的产生氟污染。申请号为98101690发明提供的低碱度合成渣，主要目的是使钢中夹杂物变形处理，利于钢材的后序加工性能和使用性能，虽然不含CaF2，但碱度低对钢水脱硫能力较弱，不适宜于LF精炼炉之用。如果能找到一种精炼渣，即能满足LF精炼渣脱硫、吸附夹杂等冶金功能，同时不含CaF2，且经过预熔化提高渣的致密程度；无疑可以避免氟污染同时可减少使用岗位的粉尘污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无氟预熔精炼渣及其制备方法，具体涉及到既能满足LF精炼炉对脱硫、脱氧、去夹杂等基本冶金功能的要求，又不含CaF2的精炼渣制备，按此工艺可以使精炼渣总体的熔点下降，避免氟污染同时可减少使用岗位的粉尘污染。
本发明的无氟预熔精炼渣的成分为CaO40-48质量％；Al2O338-45质量％；MgO6-10质量％；SiO20.5-6质量％；Fe2O30.1-2质量％。
本发明的制备无氟预熔精炼渣的工艺为1、选择原料以含CaO、Al2O3、MgO、SiO2、Fe2O3的矿石为原料，其中含CaO原料为粒度不大于25mm的石灰石、方解石、生石灰中的1～2种，优选方解石。含CaO原料的CaO含量大于53质量％，SiO2小于2质量％，Fe2O3≤1.5质量％；含Al2O3的原料为粒度不大于25mm轻烧铝矾土或铝矾土，其中Al2O3含量大于85质量％，SiO2小于10质量％，Fe2O3≤2质量％；含MgO的原料为白云石或轻烧白云石，亦可为两者共用，优选白云石，且要求其中MgO+CaO含量超过54质量％；MgO含量大于12质量％，SiO2小于2质量％，Fe2O3≤2质量％；2、配料CaO的原料与含Al2O3的原料、MgO的原料的配比为含CaO原料25％-40质量％；含Al2O3的原料25-40质量％；含MgO原料30-50质量％。
3、混料可以人工将各种原料拌均，也可采用混料机将各种原料混匀，混料机可以是滚筒式混料机，也可以是圆锥式混料机，也可以是行星式混料机，亦可是其它混料设备。
4、电炉熔炼将混合料在电弧炉内将混合料温度升高到1400℃-1580℃，并充分熔化，即可得到所需液态半成品，然后倾倒到渣斗内自然冷却可得固态半成品。
5、破碎将电炉熔炼冷却后得到的半成品用鄂式破碎机或对辊破碎机破成不大于40mm的块，即可得到产品。
经过采用以上原料经配料、混料后电炉熔炼可以提高渣的致密程度并能减少使用岗位的粉尘污染。
本发明的优点在于加强了射流气体的穿透率并强化了二次氧防疤气体的边界层流动，在保证产品质量的前提下，能够减少反应器内结疤物的生成，延长反应器的使用周期。
与现有技术相比本发明使用过程中无氟污染，因产品经过电炉预熔，还有熔化速度快且不易产生岗位粉尘污染的优点。
具体实施例方式
实施例1原料含CaO原料为粒度不大于25mm的方解石，其CaO含量为53.3质量％，MgO为0.9质量％SiO2为1.4％，Fe2O3≤2％；Al2O3的原料为粒度不大于25mm轻烧铝矾土，其中Al2O3含量88质量％，SiO29质量％Fe2O3≤2质量％；CaO为0.3质量％，MgO为0.2质量％含MgO的原料为白云石或菱镁石，优选白云石，且要求其中MgO+CaO含量超过54％；MgO含量大于15.6质量％，Fe2O3≤2质量％。
对原材料中SiO2和Fe2O3的要求是保证精炼渣中SiO2和Fe2O3符合要求的必要条件。
配比计算设精炼渣目标成分为CaO42质量％±1质量％；Al2O340％±1质量％；MgO8质量％±1质量％；SiO2≤6质量％；Fe2O3≤1.5质量％；以100公斤精炼渣为基准计算 式中W方解石、W矾土、W白云石分别是100kg精炼渣需方解石、矾土、和白云石的重量，Al2O3％方解石、Al2O3％矾土、Al2O3％白云石、Al2O3％精炼渣分别为方解石、矾土、白云石和精炼渣中Al2O3重量百分含量，CaO％方解石、CaO％矾土、CaO％白云石、CaO％精炼渣分别为方解石、矾土、白云石和精炼渣中CaO重量百分含量，MgO％方解石、MgO％矾土、MgO％白云石、MgO％精炼渣分别为方解石、矾土、白云石和精炼渣中MgO重量百分含量。
将原料中各成分带入上式，计算出100公斤精炼渣需方解石、矾土、和白云石的重量W方解石、W矾土、W白云石；然后求出配料比约为 最后校算SiO2能否满足要求因精炼渣中 故SiO2能满足要求由于原材料要求的Fe2O3含量低，且熔炼时混合料中Fe2O3约40％-60％的被碳电极还原成金属铁，故精炼渣中Fe2O3能满足目标要求。
按上述计算的配料百分比取料钒土32.9％，白云石37.2％，方解石29.9％。
混料混料的目的是各种原料混合均匀，混料可以采用人工混料，也可以采用机械设备混料，也可以采用在熔炼时按比例向熔炼炉内加料的方法，优选采用先将混合料混合均匀的方法。
电炉熔炼和冷却采用常规技术熔炼，将混合料在电弧炉内将混合料温度升高到1420℃，并充分熔化，即可得到所需液态半成品，然后在炉内自然冷却或倾倒到渣斗内自然冷却可得固态半成品。
然后将固态半成品破碎成小于40mm块度，并除铁器筛选出电炉熔炼起弧用的金属铁及电极从混合料还原铁，可得最终产品。采用该配比得到的精炼渣化验成分为CaO42.6质量％；Al2O339.5质量％；MgO7.4质量％；SiO23.4质量％；Fe2O31.2质量％.
实施例2原料含CaO原料为粒度不大于25mm的生石灰，其CaO含量为85.6质量％，MgO为1.1质量％SiO2为1.9质量％，Fe2O3≤2质量％；Al2O3的原料为粒度不大于25mm轻烧铝矾土，其中Al2O3含量88质量％，SiO29质量％Fe2O3≤2质量％；CaO为0.3质量％，MgO为0.2质量％含MgO的原料为白云石，其中MgO+CaO含量为54.1质量％；MgO含量为15.6质量％，Fe2O3≤2质量％。
对原材料中SiO2和Fe2O3的要求是保证精炼渣中SiO2和Fe2O3符合要求的必要条件。
配比计算设精炼渣目标成分为CaO42质量％±1质量％；Al2O340质量％±1质量％；MgO8质量％±1质量％；SiO2≤6质量％；Fe2O3≤1.5质量％；以100公斤精炼渣为基准计算 式中W生石灰、W矾土、W白云石分别是100kg精炼渣需生石灰、矾土、和白云石的重量，Al2O3％生石灰、Al2O3％矾土、Al2O3％白云石、Al2O3％精炼渣分别为生石灰、矾土、白云石和精炼渣中Al2O3重量百分含量，CaO％生石灰、CaO％矾土、CaO％白云石、CaO％精炼渣分别为生石灰、矾土、白云石和精炼渣中CaO重量百分含量，MgO％生石灰、MgO％矾土、MgO％白云石、MgO％精炼渣分别为方解石、矾土、白云石和精炼渣中MgO重量百分含量。
将原料中各成分带入上式，计算出100公斤精炼渣需生石灰、矾土、和白云石的重量W生石灰、W矾土、W白云石；然后求出配料比约为 最后校算SiO2能否满足要求因精炼渣中 故SiO2能满足要求。
由于原材料要求的Fe2O3含量低，且熔炼时混合料中Fe2O3约40％-60％的被碳电极还原成金属铁，故精炼渣中Fe2O3能满足目标要求。
按上述计算的配料百分比取料铝钒土37.0％，白云石41.7％，方解石21.3％。
制备方法同实施例1，采用该配比得到的精炼渣化验成分为CaO41.6质量％；Al2O340.1质量％；MgO6.8质量％；SiO23.4质量％；Fe2O30.8质量％.
无氟精炼渣的使用采用实施例1生产出的无氟精炼渣，在某炼钢厂120吨LF精炼钢包使用，其生产工艺流程为复吹转炉冶炼—出钢—吹氩—喂铝线—LF工位精炼—喂铝线/CaSi线—吹氩搅拌—连铸。生产钢种为34Mn5、37Mn5石油套管钢，无论在转炉出钢时向LF精炼钢包内每t钢水加入4±1Kg精炼渣，还是在LF炉造渣时每t钢水加入5±1Kg精炼渣均达到如下效果使用该该发明，LF炉精炼时间平均可达34.3分钟，钢水中溶解氧降低到平均的12.66ppm，钢水精炼终点成品的平均硫含量达0.0053％，精炼渣钢中各类夹杂物总级别降低到平均2.08级。
权利要求
1.一种无氟预熔精炼渣，其特征在于成分为CaO40-48％；Al2O338-45％；MgO6-10％；SiO20.5-6％；Fe2O30.1-2％。
2.一种制备权利要求l所述的无氟预熔精炼渣的方法，其特征在于工艺为a、选择原料以含CaO、Al2O3、MgO的矿石为原料，b、配料CaO的原料与含Al2O3的原料、MgO的原料的配比为含CaO原料25％-40质量％；含Al2O3的原料25-40质量％；含MgO原料30-50质量％。c、混料将各种原料人工或用混料机混均匀，d、电炉熔炼在电弧炉内将混合料温度升高到1400℃-1580℃熔化，得到所需液态半成品，然后倾倒到渣斗内自然冷却，得到固态半成品；e、破碎将固态半成品用鄂式破碎机或对辊破碎机破成不大于40mm的块，为最终产品。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的含CaO原料为粒度不大于25mm的石灰石、方解石、生石灰中的1～2种，含CaO原料的CaO含量大于53质量％，SiO2小于2质量％，Fe2O3≤1.5质量％；所述的含Al2O3的原料为粒度不大于25mm轻烧铝矾土或铝矾土，其中Al2O3含量大于85％，SiO2小于10质量％，Fe2O3≤2质量％；所述的含MgO的原料为白云石或轻烧白云石，且要求其中MgO+CaO含量超过54质量％；MgO含量大于12质量％，SiO2小于2％，Fe2O3≤2质量％。
全文摘要
本发明提供了一种无氟预熔精炼渣的制备方法，属于钢水精炼渣技术领域，适用于钢水炉外精炼。无氟预熔精炼渣的成分为CaO40－48％；Al
文档编号C21C7/04GK1827792SQ200610011709
公开日2006年9月6日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者潘贻芳, 王振峰, 李树庆, 凌遵峰, 王宝明, 蔡振胜, 侯葵 申请人:天津钢铁有限公司