石灰石用于炼钢脱氧的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石灰石用于炼钢脱氧的方法。
【背景技术】
[0002]电炉或者转炉炼钢，是以废钢或者铁水为主原料进行的。电炉和转炉炼钢的任务是利用电能、铁水的物理热和化学热加热废钢或者铁液，将它们升温到满足冶金物理化学反应条件的温度下，然后通过氧化的工艺方法，去除废钢中间的P、S、N、H、Si等有害杂质，将它们转化为氧化物，这些氧化物的比重远远低于铁液的比重，在炼钢过程中的脱碳反应和搅拌气体等外力的作用下，熔池内的铁液会产生自下而上的运动，这些夹杂物在浮力的作用下，在熔池的运动过程中随着运动的铁液到达炼钢熔炉熔池内铁液的顶部，成为钢渣从铁液内部去除。另外一方面，脱碳反应产生的C0和C02气泡，也将这些脱氧产物粘附在气泡膜表面(N、H进入气泡内部)，在气泡逸出铁液内部的时候，将这些大部分夹杂物带出铁液内部，进入炉渣，成为钢渣的一部分，达到去除的目的。
[0003]这种炼钢的工艺，由于采用吹氧或者使用铁矿石等氧化剂，造成转炉或者电炉内的钢液含有一定量的溶解氧，由于溶解氧存在于钢水中间或者钢坯中间，会影响钢材的性能，所以在出钢过程中必须使用脱氧剂或者脱氧合金对于钢液进行脱氧。
[0004]脱氧剂或者脱氧合金脱氧后，有部分的合金元素或者脱氧剂物质与钢液中间的溶解氧反应，生成的氧化物存在于钢液内部，如果不加以去除，对于钢水的可浇性和钢材的性能有不利的影响，所以炼钢脱氧过程中必须采用吹氩等手段，将这些氧化物尽可能的从钢液内部加以去除，这就是炼钢过程中的脱氧工艺。
[0005]炼钢的脱氧工艺，除了使用金属脱氧剂和合金外，还使用石灰等渣辅料，目的是让这些渣辅料与脱氧的产物成为大颗粒的化合物，有利于它们从钢液内部上浮去除。为了加速以上钢液内部产生的夹杂物上浮，目前最为有效的方法之一就是通过吹氩的方法，在钢液内部形成一个个小气泡，夹杂物粘附在这些小气泡的气泡膜表面，或者尾随着这些小气泡，通过这些气泡的上浮，这些夹杂物进入钢液顶部的钢渣内，达到去除的目的。
[0006]检索文献披露:(1)宝钢集团新疆八一钢铁股份有限公司的俞海明在2012年在冶金工业出版社出版的《转炉钢水的炉外精炼技术》一书中间有“脱氧产物主要是依靠吹氩过程中，氩气产生的大气泡尾流和小气泡粘附夹杂物两种方式加以去除”的内容表述；(2)王立涛，薛正良等人在2005年第3期的《钢铁研究学报》上刊登的题为“钢包炉吹氩与夹杂物去除”的论文中间有“钢包底吹氩条件下钢液中夹杂物的去除主要依靠气泡的浮选作用，即夹杂物与气泡碰撞并粘附在气泡壁上，然后随气泡上浮而被去除。”的内容表述，以及“显然，大颗粒夹杂物更容易被气泡捕获，而小气泡比大气泡更有利于捕获夹杂物。采用高强度吹氩，只能使气泡粗化而达不到有效去除夹杂物的目的”的内容表述。(3)李镇，王晓峰等人在“第八届(2011)中国钢铁年会论文集”上公布的题为“鞍钢高效率、低成本洁净钢生产平台建立”论文中间有“反应诱发微小异相去除细小夹杂物工艺是一种成本低、效率高、简便易行的洁净钢生产技术，它可以显著降低纯净钢中非金属夹杂物数量。”的内容表述。(4)郑淑国，朱苗勇于2008年在《钢铁研究学报》第6期杂志上刊登的题为“偏心底吹氩钢包内夹杂物行为的物理模拟”论文中间，有“较小气量在8min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除，而较大气量则需要16min才能去除绝大部分的模拟夹杂物，所有气量在28min内可将能够去除的模拟夹杂物几乎全部去除。在相对较短的吹气处理时间内，较小气量的去夹杂效果要优于较大气量。总体上看，存在一个获得去夹杂较佳效果的气量范围。”的内容表述。(5)李立民，俞海明等人与2013年在《新疆钢铁》杂志上刊登的题为“LF精炼炉除尘灰用于炼钢脱氧的工艺试验”论文中间有“钙质脱氧剂和石灰、萤石粒度在3?50_，恪解的速度较慢，难以充分利用，采用这种脱氧模式，钢包顶渣内存在没有熔化的石灰现象很常见。”的内容表述。
[0007]通过这些文献的表述可知:(1)通过吹氩去除夹杂物的方法，控制难度较大，而采用小气泡粘附去除夹杂物的方法则相对比较有效。(2)炼钢脱氧加入的石灰等钙质脱氧材料存在熔解速度慢，参与反应的能力较弱之缺点。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种石灰石用于炼钢脱氧的方法，在使用过程中既能够产生粘附脱氧产物的小气泡，又能够在分解产生小气泡的同时，分解产生氧化钙小颗粒，快速与脱氧产物反应，生成大颗粒的脱氧产物的物质，使得使用该物质后，脱氧产物能够更加容易的从钢液内部去除的目的。
[0009]本发明的目的是这样实现的:一种石灰石用于炼钢脱氧的方法，将石灰石加工到粒度为1?50_，替代传统炼钢使用的石灰，与脱氧合金或者脱氧剂配合使用，其中粒度为10mm以下的石灰石颗粒使用袋装手投加入使用，粒度为10mm以上的石灰石颗粒，采用从料仓加入的方式使用；使用量在吨钢1.5?10kg，用于炼钢脱氧。
[0010]本发明的技术原理基于以下的两个创新点:
1、能够产生大量弥散分布的0)2气泡吸附夹杂物上浮。炼钢钢水从转炉或者电炉倒出到钢包时，温度在1823?2023K (1550?1750°C )，而石灰石的分解温度区间为900?1200K，将石灰石破碎到1?50_，在电炉或者转炉出钢脱氧的时候，加入到钢液内部，石灰石在钢液中间受热，能够迅速产生分解反应，碎裂成为一个个小颗粒，分解出诸多的0)2小气泡，参与粘附夹杂物去除的反应。每1kg的石灰石分解，产生0.27m3的C0 2气体，能够分解成4.2X 105个左右，能够有效吸附夹杂物的气泡，直径为20 μπι的小气泡。其中的反应方程式如下:
CaC03 — Ca0+C02 ?
2、石灰石分解后的氧化钙能够更快的参与脱氧反应。石灰石加入到钢水内部，因为热传递是从石灰石颗粒的外面往里面进行的，所以分解反应也应该是由表及里地逐层发生。受热分解的C02气体从石灰石颗粒内逸出时，碎裂成为一个个小颗粒，而且这些小颗粒内形成一个个气体小通道，使得在钢液内部形成的CaO，与传统的活性石灰相比，具有更高的反应活性，能够更快的与脱氧剂脱氧后形成的脱氧产物反应，形成液态或者固态的夹杂物颗粒，然后粘附在小气泡上上浮去除。
[0011]本发明的有益效果如下:
1、能够替代传统炼钢脱氧工艺使用的石灰等钙质脱氧剂，有利于钢铁行业对于石灰的依赖，有利于钢铁行业的节能减排。
[0012]2、石灰石CaC03分解过程中，产生的诸多C02小气泡，能够有效的粘附脱氧产物上浮去除，达到净化钢液的目的，能够减少钢水的吹氩量，降低炼钢成本。
[0013]3、CaC03分解后，形成的细小CaO颗粒，能够更快的与脱氧产物发生耦合反应，形成的化合物粘附于小气泡能够较快的上浮去除。
【具体实施方式】
[0014]以下结合炼钢生产做说明:
1)采购当地石灰石，其中的CaC03含量为52%以上，然后破碎到粒度为1?50mm左右的颗粒，拉运到炼钢出钢的工序待用，其中粒度为10_以下的石灰石颗粒使用袋装手投加入使用，粒度为10mm以上的石灰石颗粒，采用从料仓加入的方式使用；
2)电炉或者转炉出钢时，除了使用石灰石替代石灰、镁钙石灰等钙质脱氧剂外，炼钢的脱氧合金化工艺和吹氩工艺不变，按照吨钢1.5?10kg的原则，加入所述石灰石进行脱氧即可。
【主权项】
1.一种石灰石用于炼钢脱氧的方法，其特征在于:将石灰石加工到粒度为1?50_，替代传统炼钢使用的石灰，与脱氧合金或者脱氧剂配合使用，其中粒度为10_以下的石灰石颗粒使用袋装手投加入使用，粒度为10mm以上的石灰石颗粒，采用从料仓加入的方式使用；使用量在吨钢1.5?10kg，用于炼钢脱氧。
【专利摘要】本发明公开了一种石灰石用于炼钢脱氧的方法，将石灰石加工到粒度为1～50mm，替代传统炼钢使用的石灰，与脱氧合金或者脱氧剂配合使用，其中粒度为10mm以下的石灰石颗粒使用袋装手投加入使用，粒度为10mm以上的石灰石颗粒，采用从料仓加入的方式使用；使用量在吨钢1.5～10kg，用于炼钢脱氧。
【IPC分类】C21C7/06, C21C5/36, C21C5/54
【公开号】CN105369004
【申请号】CN201510886691
【发明人】吴汉元
【申请人】新疆中合大正商贸有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月7日