专利名称：用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种炼钢的炉外精炼技术，特别涉及一种用于控制钢中微量元 素精确加入的工艺方法，属于冶金技术领域。
背景技术：
钢中一些微量元素对于提高材料的力学性能作用显著。如硼或稀土等，在 某些工程机械用钢为提高其淬透性，往往向钢中加入少量的硼，而稀土可以细 化晶粒，净化晶界，改变钢中非金属夹杂物的属性、大小、数量以及分布，从 而显著提高钢的强韧性以及耐腐蚀性能。
对于硼钢的生产，由于硼元素的化学性质非常活泼，在合金化过程中极易 与钢中的氧、氮等元素反应，从而导致硼的收得率较低且收得率不稳定。另外， 由于稀土元素本身具有极强的化学活性，较准确的控制材料中的稀土含量也是 含稀土钢和金属材料推广应用中至关重要的关键技术，正因为稀土元素和硼的 加入量不易控制，各钢铁企业及其用户无法以正常标准按钢中或材料中硼或稀 土元素含量来制定钢或其它材料的牌号，只规定钢中或材料中硼或稀土元素的 加入量，国际间学术界在论述硼钢或稀土钢中各种性能与硼或稀土元素含量有 着密切关系。在这种情况下，亟待解决控制钢中硼、稀土等微量元素含量精确 加入的技术难题。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题提出的，其目的是提供一种适用于 精炼过程中对钢中微量合金元素加入的精确、稳定控制工艺方法，采用本发明
的方法对钢中微量合金元素加入的准确收得率在70 % 90 % 。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的用于控制钢中微量元素精
4确加入的工艺方法，包括以下步骤a、初脱氧转炉内初炼钢水，在出钢过 程中，向钢包中加入脱氧剂进行初脱氧，脱氧剂的加入量为1.5 3.5kg/t; b、 深脱氧初脱氧结束后加铝对钢液进行深脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在
0.02-0.04%; c、精炼将钢包运到LF、 RH、 CAS-OB或VD工位进行精炼；d、 复合球体的加入钢包运到RH工位，从RH下降管异侧的下料管中加入复合 球体；e、连铸连铸采用全程保护。
所述的加铝，其加入方式为喂铝线或加铝粒中的任意一种，铝的加入量为 0.10 0.40kg/t。
所述的精炼，其精炼渣中FeO和MnO的总量小于10X，钢液中(1
小于5
所述的复合球体的加入，RH炉真空度应保持在500pa以下。 所述的复合球体的加入，其加入后需进行循环处理，净循环时间在0.1 lOmin。
所述的复合球体由球芯和外壳组成，所述复合球体的球芯包括微量元素和 膨胀剂，外壳主要由氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物构成。
所述复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成微量元素0.1 99 %;膨胀剂1 70%;粘结剂0 30%。
所述复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成微量元素30 80 膨胀剂8 55%;粘结剂5 15%。 所述复合球体的外壳还包括0 20%的粘结剂。
所述的微量元素为Fe-18%B中伺合金、Fe-30%RE中间合金中的任意一种。 所述Fe-30%RE中间合金中RE为富Ce、 La的混合稀土、富Ce、 Nd的混 合稀土或纯稀土Ce、 Nd、 La、 Gd、 Sm中的任意一种。
所述的膨胀剂由碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物构成。 所述的粘结剂为粘土、普通水泥、膨润土、水玻璃中任意一种或两种以上。本发明的优点和有益效果如下
(1) 、本发明的工艺方法由于采用复合球体加入到钢液中，其能充分侵入到
钢水内部，在160(TC延时爆裂，反应时间在5 35s，致密性、热稳定性较高。 因此能够显著提高微量元素在钢中稳定和有效的回收，收得率可达70 90%， 从而有效的提高了钢材性能。
(2) 、由于本发明对微量元素有效收得率的提高，可降低吨钢的微量元素的 消耗量，节约成本。
(3) 、本发明工艺简单、灵活、方便易于操作。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围
不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方
案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变 都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5 3.5kg/t预先购置的 脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后用喂线机喂铝线，对钢液进行深脱氧，铝的 加入量为0.10~0.40kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02~0.04%;将钢包运到LF 工位进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10%,钢液中01[()小于5X 10 _5;精炼结束后将钢包运到RH工位，抽真空、净循环，从RH下降管异侧的下 料管中加入复合球体；球体加入时RH炉真空度控制在500pa以下，进行循环 处理，循环时间在0.1 10min;破真空，搬出、上机浇注，達铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含1%的普通水泥与氧化钙混合制备。按 配方配比球芯取其粒径为1 nm 3.5mm的Fe-18°/。B中间合金0.1 kg,碳酸转70 kg，粘土 29.9 kg，将上述粉料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为lh 3h，上述混合后的原料在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为80 110。C，时间为2 6h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆 盘造球机的转速为400 1600r/min,球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到 其直径为1 20mm;按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合， 氧化钙的活度》200ml，混料时间为1 3h;将已制好的球芯与外壳原料通过滚 动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制 好的复合球体尺寸为5 60mm，最后将其在60 12(TC烘干，烘干时间10 24h， 冷却至室温将其包装10 30kg/袋，并在20天内使用。 实施例2 '
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5 2.5kg/t预先购置的 脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后用喂线机喂铝线，对钢液进行深脱氧，铝的 加入量为0.10~0.30kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02~0.04%;将钢包运到RH 工位进行精炼，抽真空、净循环，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10X，钢 液中a问小于5X10—5;精炼结束后从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体； RH炉真空度在500pa以下，进行循环处理，循环时间在5min;破真空，搬出、 上机浇注，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含10%的粘土与氧化钙和氧化镁的混合物 (两者配比没有严格的要求)混合制备。按配方配比球芯取其粒径为1 nm 3.5mm的Fe-18。/。B中间合金55kg，碳酸f5 44 kg，膨润土 1 kg;将上述原 料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为lh 3h，上述混合后的原料再 在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为90~120°C，时间为2 5h;上述烘干 处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400 1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1 20mm。按上 述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度》 200ml，混料时间为1 3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造 粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5 60mm，最后将其在80 20(TC烘干，烘干时间10 12h，冷却至室温 将其包装10 30kg/袋，并在20天内使用。 实施例3
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5 2kg/t预先购置的 脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后加入铝粒，对钢液进行深脱氧，铝的加入量 为0.10~0.25kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02-0.04%;将钢包运到CAS-OB 工位进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10%，钢液中a问小于5X 10 —5;精炼结束后将钢包运到RH工位，抽真空、净循环，当真空度在500pa以下 时，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体，复合球体加入后进行循环处 理，循环时间在3min;破真空，搬出，上机浇铸，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含15%的水玻璃与氧化钙混合制备。按配 方配比球芯取其粒径为1 nm 3.5mm的Fe-30%RE中间合金99 kg, RE为稀土 铈镧为主的混合稀土，碳酸镁l kg;将上述原料放入混料器中进行充分搅拌混 合，混料时间为lh 3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘 干温度为100~150°C，时间为2 5h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆 盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400 1600r/min，球芯大小的控制通 过筛分进行确定，得到其直径为l 20mm;按上述配比取外壳所需的粉料在混 料器中进行充分混合，氧化钙的活度》200ml，混料时间为l 3h;将已制好的 球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体 大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5 60mm，最后将其在90 150°C 烘干，烘干时间10 18h，冷却至室温将其包装10 30kg/袋，并在20天内使 用。
实施例4
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5 2.5kg/t预先购置的 脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后用喂线机喂铝线，对钢液进行深脱氧，铝的加入量为0.10 0.30kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02-0.04%;将钢包运到RH 工位进行精炼，抽真空、净循环，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10%，钢 液中a[o]小于5X10—5;当真空度在500pa以下时，从RH下降管异侧的下料管 中加入复合球体，净循环8min;破真空，搬出，上机浇注，连铸采用全程保护。 所述复合球体的配制，其外壳为氧化钙与氧化镁的混合物(两者没有严格 的要求；粘结剂为零)制备。按配方配比球芯取其粒径为1 nm 3.5mm的 Fe-30WRE中间合金80kg， RE为稀土铈钕为主的混合稀土，碳酸镁15kg,膨 润土 5kg;将上述原料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为lh 3h， 上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为80-140°C，时间 为2 7h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘 造球机的转速为400 1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其 直径为1 20mm。按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧 化钙、氧化镁的活度》200ml，混料时间为1 3h。将已制好的球芯与外壳原料 通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确 定，制好的复合球体尺寸为5 60mm，最后将其在70 180'C烘干，烘干时间 10 15h,冷却至室温将其包装10 30kg/袋，并在20天内使用。 实施例5
在转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入1.5 3.5kg/t预先购置的 脱氧剂进行初脱氧，初脱氧结束后加入铝粒，对钢液进行深脱氧，铝的加入量 为0.10~0.10kg/t，并将钢液中酸溶铝控制在0.02 0.04%;将钢包运到VD工位 进行精炼，精炼渣中FeO和MnO的总量小于10X，钢液中a网小于5X 1，0一5; 精炼结束后将钢包运到RH工位，抽真空、净循环，当真空度在500pa以下时， 从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；RH炉真空度在500pa以下，净循 环5min;破真空，搬出，上机浇注，连铸采用全程保护。
所述复合球体的配制，其外壳按含20%的粘土与氧化钙和氧化镁混合物混合制备。按配方配比球芯取其粒径为lnm 3.5mm的Fe-30。/。Ce中间合金45kg， 按2: l取碳酸钙与碳酸镁的混合物35kg，粘土15kg，水玻璃5kg;将上述原 料放入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为lh 3h，上述混合后的原料再 在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为90~130°C，时间为2 8h;上述烘干 处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400 1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1 20mm;按上 述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度》 200ml，混料时间为1 3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造 粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺 寸为5 60mm，最后将其在100 20(TC烘干，烘干时间10 15h,冷却至室温 将其包装10 30kg/袋，并在20天内使用。
下述就采用本发明的工艺方法对钢中微量元素的收得率进行对比
顶底复吹转炉内加铁水U5t，初炼成钢水，转炉出钢过程中加入脱氧剂 300kg进行初脱氧，出钢过程同时加入精炼渣1000kg,然后再用喂线机喂铝线 260m加入量为0.10~0.40kg/t (计40kg)进行深脱氧，将钢液中酸溶铝控制在 0.035%。喂完铝线后，钢包运到LF进行精炼，分析渣样中FeO和MnO的总 量小于5.0%，在线测定钢液中a问为20X10—6;搬出，将钢包运到RH精工位 炼，抽真空、净循环，当真空度低于80Pa时，从RH下降管异侧的下料口中加 入含硼的复合球体50kg;球体加完后循环lmin，破真空，搬出，上机浇注，连 铸采用全程保护，即得。对比结果见下表。\复合球体 含量\含 Fe國腦B 中间合金含 Fe-30%RE 中间合金 (稀土铈镧 为主的混合 稀土)含 Fe-30%RE 中间合金 (稀土铈钕 为主的混合 稀土)含 Fe-30% Ce中间 a全 pi五含 Fe-30% Nd中间 入4 口五含 Fe-30% La中间 a仝 pi SE含 Fe-30% Gd中间 a会 a五
加入复合 球体腦腦15%20%15%15%18%
复合球体 加入量100kg200kg150kg100kg150150200kg
不加入复 合球体0扁1 %0扁1 %0扁2%O扁3 %0,000 1 %O扁2 %O扁1 %
成品钢元 素分析0.004%0.015%0.021%0.01580.016%0.022%0.03%
收得率89.7%90%84%76%84%79%82%
参见上表，在加入本发明复合球体前，取样分析钢中微量元素含量为0.0001
% 0.0003%，加入本发明复合球体后分析成品钢中微量元素含量的收得率为 70% 卯％。
权利要求
1、一种用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法其特征在于包括以下步骤a、初脱氧转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行初脱氧，脱氧剂的加入量为1.5～3.5kg/t；b、深脱氧初脱氧结束后加铝对钢液进行深脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；c、精炼将钢包运到LF、RH、CAS-OB或VD工位进行精炼；d、复合球体的加入钢包运到RH工位，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；e、连铸连铸采用全程保护。
2、 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述加铝，其加入 方式为喂铝线或加铝粒中的任意一种，铝的加入量为0.10~0.40kg/t。
3、 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤c所述的精炼，其精 炼渣中FeO和MnO的总量小于10%,钢液中a问小于5X 10—5。
4、 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤d所述的复合球体的 加入，RH炉真空度应保持在500pa以下。
5、 根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤d所述的复合球体的 加入，其加入后需进行循环处理，循环时间在0.1 10min。
6、 稂据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤d所述的复合球体由 球芯和外壳组成，所述复合球体的球芯包括微量元素和膨胀剂，外壳主要由氧 化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物构成。
7、 根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于所述复合球体的球芯由下 述原料按重量百分比制备而成微量元素 0.1 99% 膨胀剂 1 70% 粘结剂 0 30% 。
8、 根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于所述复合球体的球芯由下 述原料按重量百分比制备而成微量元素 30 80% 膨胀剂 8 55% 粘结剂 5 15% 。
9、 根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于所述复合球体的外壳还包 括0 20%的粘结剂。
10、 根据权利要求6、 7或8所述的工艺方法，其特征在于所述的微量元素 为Fe-18%B中间合金、Fe-30%RE中间合金中的任意一种。
11、 根据权利要求10所述的工艺方法，其特征在于所述Fe-30。/。RE中间合 金的RE为富Ce、 La的混合稀土、富Ce、 Nd的混合稀土或纯稀土 Ce、 Nd、 La、 Gd、 Sm中的任意一种。
12、 根据权利要求6、 7或8所述的工艺方法，其特征在于所述的膨胀剂由 碳酸韩、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物构成。
13、 根据权利要求7、 8或9所述的工艺方法，其特征在于所述的粘结剂为 粘土、普通水泥、膨润土、水玻璃中任意一种或两种以上。
全文摘要
本发明涉及一种炼钢的炉外精炼技术，特别涉及一种用于控制钢中微量元素精确加入的工艺方法，包括以下步骤a.初脱氧转炉内初炼钢水，在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂进行初脱氧，脱氧剂的加入量为1.5～3.5kg/t；b.深脱氧初脱氧结束后加铝对钢液进行深脱氧，并将钢液中酸溶铝控制在0.02～0.04％；c.精炼将钢包运到LF、RH、CAS-OB或VD工位进行精炼；d.复合球体的加入钢包运到RH工位，从RH下降管异侧的下料管中加入复合球体；e.连铸连铸采用全程保护。本发明能显著提高微量元素在钢中稳定和有效的回收，收得率可达70％～90％，且节约成本、方便易于操作。
文档编号C21C7/06GK101319260SQ20081001236
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者任子平, 刘万山, 唐复平, 群 孙, 孟劲松, 军 张, 张晓军, 镇 李, 李德刚, 红 栗, 王仁贵, 王文仲, 王晓峰, 陈本文 申请人:鞍钢股份有限公司