精炼剂组合物及钢液精炼的方法和高洁净钢的生产方法及由该方法制造的高洁净钢的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金领域，具体地，本发明涉及一种精炼剂组合物及钢液精炼的 方法，以及一种高洁净钢的生产方法及由该方法制造的高洁净钢。
【背景技术】
[0002] 钢铁工业是一个国家重要的工业基础，钢材是最广泛应用的材料之一。随着科学 技术及工业化的发展和进步，对钢铁材料品质的要求也越来越高，因此，从通常应用的转炉 和电弧炉冶炼的钢，绝大部分都要经过诸如LF(LadleFurnace钢包精炼炉）、RH(真空精炼 设备，主要用来脱气和脱碳）、V〇D(真空精炼设备，主要用来脱气、脱硫和脱碳）、VD(真空精 炼设备，主要用来脱气）等装置对钢液进行精炼，即炉外二次精炼，以去除钢中的有害杂质 和气体，提高钢的纯净度，同时也进行成分微调、微合金化和夹杂物变性处理等，因此提高 了钢的质量和钢材性能。另外，由于钢的连续铸造比例大幅提高，对钢液质量、钢液成分的 均匀性和温度范围要求的严格，也要求对钢液进行炉外二次精炼，以满足连续铸造生产工 艺的要求。
[0003] 钢的炉外二次精炼，特别是LF工艺，主要是通过造碱性渣及添加金属Si、Al、Mn、 Ba等还原剂并配合真空脱气，以达到降低钢中S、0、N、H含量和降低钢中非金属夹杂物的含 量。然而这些金属脱氧剂如Al、Si等，会造成自身氧化物在钢中的残留和聚集，对钢铸造后 的轧制工艺中出现瑕疵和缺陷，因此也影响了钢的成材率。另外，由于钢中的氮主要以氮化 物形态存在，钢包真空脱气对钢中氮的降低作用有限。
[0004] 众所周知，镁是比铝等金属更具活性和强还原性的金属，镁具有较强的脱氧、脱硫 以及脱氮的性能，但是由于镁的高活性及在高温下的挥发性，特别是在钢液精炼时的温度 下，由于直接使用金属镁在1105°c会沸腾，瞬间挥发和氧化，因此，单独使用金属镁是非常 困难和危险的；也有用镁合金如AL-Mg合金作脱氧精炼剂的，虽然克服了危险，但镁合金成 本高，且由于增加了三氧化二铝夹杂物而未能获得所期待的效果。
[0005] 因此，如何研究开发出一种精炼剂组合物，以及研究开发出一种钢液精炼和洁净 化的方法，以及研究开发出一种高洁净钢的生产方法及由该方法制造的高洁净钢是亟待解 决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了克服现有技术对钢的炉外二次精炼中存在的钢的纯净度以 及钢的质量不高的缺陷，提供一种精炼剂组合物、提供一种钢液精炼的方法，以及提供高洁 净钢的生产方法及由该方法制造的高洁净钢。
[0007] 本发明提供了一种精炼剂组合物，其中，该精炼剂组合物含有含镁化合物的材料 和碳质材料。
[0008] 本发明还提供了该精炼剂组合物作为精炼剂的应用。
[0009] 本发明还提供了一种钢液精炼的方法，该方法包括将上述精炼剂组合物加入钢液 中进行精炼。
[0010] 本发明还提供了一种高洁净钢的生产方法，该方法包括：在普通电弧炉炼钢的还 原过程、电渣重熔过程和LF钢包精炼过程中的一种或多种过程中添加本发明的精炼剂组 合物；且按照本发明的钢液精炼的方法来实施制造高洁净钢。
[0011] 本发明还提供了一种由高洁净钢的生产方法制造的高洁净钢。
[0012] 在本发明中，本发明提供的精炼剂组合物便于储存、包装、运输和使用，长时间放 置性能稳定不变；以及将本发明的精炼剂组合物与同类产品相比，原材料来源充足，具有成 本低廉的优点。
[0013] 在本发明中，采用本发明的精炼剂组合物以及通过采用本发明的对钢液进行精炼 的方法，将本发明的精炼剂组合物直接向电弧炉或钢包精炼炉或电渣重熔装置内加入，利 用电极电弧的弧光热、钢包精炼炉的光热和熔池钢液、熔渣的热，把部分氧化镁还原出金属 镁，利用被还原的镁实现对钢液的精炼和净化，在工艺操作上安全宜行，能够得到冶炼洁净 度高的钢液，不但能够使钢中的S、0、N、H之和达到IOOppm左右，而且能够将残存夹杂物改 变其存在形态及细化，进而在力学性能、焊接性能、时效性能以及加工成材率等方面提高了 钢材的性能；以及通过采用本发明的钢液精炼的方法，能够获得氮的含量为20-40ppm，氧 的含量为20-30ppm的高洁净钢，且可以实现工业化生产。
【附图说明】
[0014] 图1是钢液中添加本发明的精炼剂组合物进行精炼后钢液中残存夹杂物的形态 的SEM图像；
[0015] 图2是钢液中未添加本发明的精炼剂组合物进行精炼后钢液中残存夹杂物的形 态的SEM图像。
【具体实施方式】
[0016] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0017] 本发明提供了一种精炼剂组合物，其中，该精炼剂组合物含有含镁化合物的材料 和碳质材料。
[0018] 根据本发明，以所述精炼剂组合物的总重量为基准，所述含镁化合物的材料的含 量可以为20-80重量％，优选为40-80重量％，更优选为60-80重量％ ;所述碳质材料的含 量可以为20-80重量％，优选为20-60重量％，更优选为20-40重量％。本发明的发明人发 现，在这种情况下，获得的精炼剂组合物在用于电弧炉炼钢还原、电渣重熔过程和LF钢包 精炼过程中，可以获得令人满意的效果。
[0019] 根据本发明，所述精炼剂组合物的形状没有具体限定，优选地，所述精炼剂组合物 为粒状物或块状物。
[0020] 根据本发明，所述粒状物或块状物可以通过高压机械成型制得。
[0021] 根据本发明，由于考虑到节约成本以实现工业化生产为目的，不需要采用高纯度 的所述含镁化合物，所述含镁化合物的材料中镁化合物的含量可以为80重量％以上；例如 在本发明中，所述氧化镁可以选用活性的轻烧氧化镁（MgO3 80% )。且在本发明中，同样 由于考虑到节约成本以实现工业化生产为目的，不需要采用高纯度的碳质材料，所述碳质 材料中以碳元素计的碳含量大于等于80重量％即可，优选为80重量％ -90重量％。
[0022] 根据本发明，所述含镁化合物的材料和所述碳质材料中不可避免地含有各种杂 质，而不同的杂质含量可影响所述含镁化合物的材料和所述碳质材料的碳热还原反应，如 SiO2可以降低MgO活度，而CaO可以促进还原反应的进行，因此，要选择并在一定范围内控 制含镁化合物的材料和碳质材料中的杂质含量。在本发明中，所述含镁化合物的材料和所 述碳质材料中含有的SiO2的总含量可以为3-5重量％，含有的CaO的总含量可以为2-5重 量％，含有的Al2O3的总含量可以为2-3重量％。本发明的发明人发现，所述含镁化合物的材 料和所述碳质材料中的杂质元素如Si02、CaO和Al2O3的总含量控制在上述范围之内，在所 述含镁化合物的材料和所述碳质材料发生还原反应时可以促进该还原反应的进行。因此， 将所述含镁化合物的材料和所述碳质材料中的杂质元素如SiO2XaO和Al2O3的总含量控制 在上述范围之内，可以获得令人满意的效果。
[0023] 根据本发明，所述含镁化合物的材料没有具体限定，只要在1873-2273K(即， 1600-200(TC)温度下能够与碳质材料发生碳热还原反应且又不增加其它的夹杂物即可， 在本发明中，所述镁化合物可以为氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸氢镁和碳酸钙镁中的一 种或多种；优选地，所述镁化合物为氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁和碳酸钙镁中的一种或多种； 更优选地，所述镁化合物为氧化镁或碳酸钙镁。另外，由于白云石的主要成分为碳酸钙镁， 因此，在本发明中，该含镁化合物的材料也可以选用轻烧白云石。
[0024] 根据本发明，所述碳质材料没有具体限定，同理，只要是在1873-2273K温度下能