专利名称：精炼渣及钢水精炼方法
技术领域：
本发明涉及精炼渣及钢水精炼方法，属于冶金领域。
背景技术：
帘线钢是优质硬线钢的精品，是洁净钢的代表产品和钢铁企业线材生产水平的标 志性产品，也是商用钢中强度最高的钢种，被誉为钢铁产品中“皇冠上的明珠”。钢帘线主要 用于轮胎子午线增强用的骨架以及传输皮带等工业领域，具有强度高、韧性好的特点，生产 钢帘线的过程是将5. 5mm的盘条拉拔成Φ0. 15 0. 38mm的细丝，此过程使线材长度增加 1000 1400倍，截面积缩小至原来的0. 08%，已经接近拉拔工艺的极限，并且要求拉拔及 合股过程中IOOkm断丝不超过1次。因此它对钢水纯净度、夹杂物尺寸、形态以及盘条表面 质量等都有极高的要求，是线材制品中质量要求最高、生产难度最大的钢种之一。由于帘线钢的生产难度较大，生产帘线钢的厂家不多，因此关于帘线钢精炼的研 究报道也较少。《鞍钢技术》杂志(2007年，第4期，第6-8，24页，合成渣精炼法控制帘线钢 中的非金属夹杂物，耿继双、郭大勇等著)报道了帘线钢生产中钢包渣的控制方法，该方法 通过添加硅灰石及相似成分，造低碱度合成渣，在LF (即精练炉)精炼工序加入该合成渣对 钢包渣进行改性处理。《金属材料与冶金工程》杂志(2010年2月，第38卷第1期，第26_29页，湘帘线钢 炼钢工艺控制，王军著)报道了湘帘线钢生产中钢包渣控制的方法，该方法在转炉出钢过 程仅对钢水进行脱氧合金化，在精炼过程采用硅铁粉对钢包渣进行脱氧和白渣处理。以上文献公开的帘线钢生产中使用的精炼渣或及钢包渣的控制方法存在以下不 足使用硅灰石或合成渣调整炉渣成分，因硅灰石或合成渣均采用为矿物原料，其成分波动 大，熔化速度慢，对精炼时间要求较长，精炼终渣成分准确控制难度大，使用硅铁粉对钢包 渣进行改性处理，同样存在上述问题，且成本高；另一方面，转炉出钢过程未对钢水进行有 效地覆盖和保护，会增加钢水从空气中吸氮、吸氧的几率，从而影响钢水的洁净度。如果所 生产的钢的洁净度达不到帘线钢要求，则作为其它性能要求更低的钢种使用，增加了企业 的经济损失。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种精炼渣，该精炼渣可以降低帘线钢 等钢水中的杂质含量，提高钢水的洁净度。本发明精炼渣含有如下重量份的组分40 55份CaO，30 45份SiO2,10 25 份 CaF2 ο其中，本发明精炼渣优选由如下重量份的组分组成40 55份Ca0，30 45份 SiO2,10 25 份 CaF2。进一步的，本发明精炼渣还包括如下重量份的组分≤3份Al2O3,≤2份TiO2，其 中，Al2O3和TiO2的含量均不为0。
其中，本发明精炼渣的碱度CaCVSiO2的值优选为1. 0 1. 4。
其中，本发明精炼渣的颗粒直径优选彡20mm，更优选彡10mm。本发明还提供了上述精炼渣在精炼钢水中的用途，其中，所述的钢水为帘线钢钢 水、硬线钢钢水或钢绞线钢钢水。本发明还提供了钢水精炼的方法，该方法为初炼钢水合金化后随钢水流加入第 一批精炼渣，第一批精炼渣的加入量为5 8千克/吨钢水，钢水到达精炼炉后加入第二批 精炼渣，第二批精炼渣的加入量为5 10千克/吨钢水(优选为7 9千克/吨钢水)； 其中，所述的钢水为帘线钢钢水、硬线钢钢水或钢绞线钢钢水。所述的精炼渣优选为上述的 本发明精炼渣。其中，本发明钢水精炼方法，在初炼钢水合金化后随钢水流加入第一批精炼渣后， 优选向钢水中吹入氩气。进一步的，向钢水中吹入氩气的速度优选为1 2. 5标准升/分 钟(标准升即在1个标准大气压下的体积)。本发明可以有效控制钢中的杂质，并使钢中夹杂物成分位于塑性区域，提高了产 品质量。为多种钢种的生产，特别是帘线钢的生产提供了一种新的选择，具有广阔的应用前
旦
ο
具体实施例方式本发明精炼渣含有如下重量份的组分40 55份Ca0，30 45份SiO2,10 25 份 CaF2 ο其中，本发明精炼渣优选由如下重量份的组分组成40 55份Ca0，30 45份 SiO2,10 25 份 CaF2。进一步的，本发明精炼渣还包括如下重量份的组分3份Al2O3,彡2份TiO2，其 中，Al2O3和TiO2的含量均不为0。其中，本发明精炼渣的碱度CaCVSiO2的值优选为1. 0 1. 4。其中，本发明精炼渣的颗粒直径优选彡20mm，更优选彡10mm。本发明精炼渣可以按照常规方法将各组分混合即可制得。进一步的，综合考虑生产成本，所制得的精炼渣中还可能含有一些不可避免的杂 质，如P、S等杂质，如果含有P、S杂质，则最好控制P、S杂质在精炼渣中的重量百分含量均 彡 0. 08%。本发明还提供了上述精炼渣在精炼钢水中的用途，其中，所述的钢水为帘线钢钢 水、硬线钢钢水或钢绞线钢钢水。本发明还提供了钢水精炼方法，该方法为初炼钢水合金化后随钢水流加入第一 批精炼渣，第一批精炼渣的加入量为5 8千克/吨钢水，钢水到达精炼炉后加入第二批精 炼渣，第二批精炼渣的加入量为5 10千克/吨钢水(优选为7 9千克/吨钢水)；其 中，所述的钢水为帘线钢钢水、硬线钢钢水或钢绞线钢钢水。所述的精炼渣为上述的本发明 精炼渣。本发明钢水精炼方法通过分两批加入精炼渣，可以充分利用钢、渣混冲，提前形成 液渣层，隔绝钢水与空气，减少钢水吸氧、吸氮量，减少精炼过程加热时间，以提高钢水的洁 净度，易实现精炼终渣成分的准确控制，从而提高产品质量。
其中，上述帘线钢、硬线钢或钢绞线钢的制备方法均可以采用常规的步骤和条件 进行，例如，帘线钢的制备包括转炉吹炼钢水，出钢后进行脱氧合金化，然后进行炉外精炼， 最后进行浇铸。进一步的，将冶炼后的钢水进行合金化也可以采用常规方法，例如，在出钢 过程中，加入各种合金以及碳质材料以保证合金化后，达到帘线钢中对C以及各组分的含 量要求即可。所述炉外精炼也可以采用常规方法，例如，在LF炉设备中进行炉外精炼，保持 温度并对钢中各合金成分进行微调。所述浇铸也可以采用常规方法，例如，采用连铸的方法 进行浇铸将炉外精炼后的钢水连续地注入到结晶器中，经结晶器冷却，使钢水表面凝成硬 壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区和拉矫区冷却而全 部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯。其中，本发明钢水精炼方法，在初炼钢水合金化后随钢水流加入第一批精炼渣后， 优选向钢水中吹入氩气。进一步的，向钢水中吹入氩气的速度优选为1 2. 5标准升/分
钟。 下面结合实施例对本发明的具体实施方式
做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。实施例1采用本发明精炼渣精炼帘线钢(P72LX钢)钢水(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1670-1690°C。取样分析，吹炼终点钢水的P含量为0. 004-0. 006重 量％, S含量为0. 007-0. 010重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入增碳剂、硅铁、锰铁等进行C、Si、Mn元素的合金化，各物 质加入量使得钢水中C含量为0. 50-0. 60重量％、Si含量为0. 10-0. 15重量％、Mn含量为 0. 40-0. 50重量％ ；然后随钢流向钢包内加入精炼渣(颗粒直径为0-8毫米)，精炼渣的加 入量为5-6千克/吨钢水，出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2. 2标 准升/分钟，吹氩时间为4-10分钟。所用精炼渣的组分(以重量计)为40份CaO，32份SiO2,12份CaF2, 2份Al2O3，1 份 TiO2。(3)精炼将钢水用RH炉进行脱氢处理；用LF炉加热调整温度，在LF炉加入第二批精炼渣 对钢包渣的组成进行准确控制(精炼渣加入量为7 9千克/吨钢水)，并对钢水各成分进 行微调后，加热钢水到1560-1570°C。按照上述方法冶炼并精炼钢水4炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱 度(Ca0/Si02)为 1. 00-1. 40，Al2O3 重量含量为 6. 36-8. 46%。(4)连铸分别或者依次将4炉精炼后的钢水在6机6流方坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面 为280mmX 380mm，中间包温度为1485-1500°C，铸机拉速0. 65-0. 75m/min。分别取样分析 中间包钢水中P含量为0. 0056-0. 007重量％，S含量为0. 007-0. 0081重量％，
含量为 0. 00166-0. 00189 重量 ％，[N]含量为 0. 0040-0. 00469 重量 ％。从以上实施例的结果可以看出，采用本发明提供的方法生产得到的帘线钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均控制在较低水平，完全能够满足钢的质量要求，且钢中夹杂物成分位于塑性区。实施例2采用本发明精炼渣精炼硬线钢(60钢)钢水(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1670-1690°C。取样分析，吹炼终点钢水的P含量为0. 007-0. 009重 量％，S含量为0. 008-0. 010重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入增碳剂、硅铁、锰铁等进行C、Si、Mn元素的合金化，各物 质加入量使得钢水中C含量为0. 45-0. 55重量％、Si含量为0. 12-0. 17重量％、Mn含量为 0. 45-0. 55重量％ ；然后随钢流向钢包内加入精炼渣(颗粒直径为0-8毫米)，精炼渣的加 入量为5-6千克/吨钢水，出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2. 2标 准升/分钟，吹氩时间为4-10分钟。所用精炼渣的组分(以重量计)为55份CaO，44份SiO2, 22份CaF2, 3份Al2O3，2 份 TiO2。(3)精炼用LF炉加热调整温度，在LF炉加入第二批精炼渣对钢包渣的组成进行准确控 制(精炼渣加入量为5 10千克/吨钢水)，并对钢水各成分进行微调后，加热钢水到 1575-1590°C ；将钢水用RH炉进行脱氢处理。按照上述方法冶炼并精炼钢水5炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱 度(Ca0/Si02)为 1. 00-1. 35，Al2O3 重量含量为 6. 50-8. 51 %。(4)连铸分别或者依次将5炉精炼后的钢水在6机6流方坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面 为280mmX 380mm，中间包温度为1495_1510°C，铸机拉速0. 65-0. 75m/min。分别取样分析 中间包钢水中P含量为0. 008-0.011重量％，S含量为0. 008-0.011重量％，
含量为 0. 0018-0. 0020 重量 ％，[N]含量为 0. 0045-0. 0056 重量 ％。从以上实施例的结果可以看出，采用本发明提供的方法生产得到的硬线钢的中间 包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均控制在较低水平，完全能够满足钢的质量要求，且 钢中夹杂物成分位于塑性区。实施例3采用本发明精炼渣精炼钢绞线钢(82MnA)钢水(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1670-1690°C。取样分析，吹炼终点钢水的P含量为0. 007-0. 013重 M%, S 含量为 0. 010-0. 013 重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入增碳剂、硅铁、锰铁等进行C、Si、Mn元素的合金化，各物 质加入量使得钢水中C含量为0. 50-0. 60重量％、Si含量为0. 10-0. 15重量％、Mn含量为 0. 50-0. 60重量％ ；然后随钢流向钢包内加入精炼渣(颗粒直径为0-8毫米)，精炼渣的加 入量为5-6千克/吨钢水，出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2. 2标准升/分钟，吹氩时间为4-10分钟。所用精炼渣的组分(以重量计)为50份CaO，35份SiO2,17份CaF2, 2份Al2O3,0. 5 份 TiO2。(3)精炼 用LF炉加热调整温度，在LF炉加入第二批精炼渣对钢包渣的组成进行准确控 制(精炼渣加入量为8 9千克/吨钢水)，并对钢水各成分进行微调后，加热钢水到 1555-1575°C ；将钢水用RH炉进行脱氢处理。按照上述方法冶炼并精炼钢水4炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱 度(Ca0/Si02)为 1. 00-1. 38，Al2O3 重量含量为 5. 80-8. 29%。(4)连铸分别或者依次将5炉精炼后的钢水在6机6流方坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面 为280mmX 380mm，中间包温度为1475_1490°C，铸机拉速0. 65-0. 75m/min。分别取样分析 中间包钢水中P含量为0.0092-0. 013重量％，S含量为0.009-0. 013重量％，
含量为 0. 0013-0. 0020 重量 ％，[N]含量为 0. 0045-0. 0054 重量 ％。从以上实施例的结果可以看出，采用本发明提供的方法生产得到的钢绞线钢的中 间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均控制在较低水平，完全能够满足钢的质量要求， 且钢中夹杂物成分位于塑性区。试验例1采用常规精炼渣精炼帘线钢(P72LX钢)钢水(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1670-1690°C。取样分析，吹炼终点钢水的P含量为0. 004-0. 006重 量％, S含量为0. 007-0. 010重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入增碳剂、硅铁、锰铁等进行C、Si、Mn元素的合金化，各物 质加入量使得钢水中C含量为0. 52-0. 61重量％、Si含量为0. 10-0. 15重量％、Mn含量为 0. 40-0. 50重量％ ；然后随钢流向钢包内加入精炼渣(颗粒直径为0-8毫米)，精炼渣的加 入量为5-6千克/吨钢水，出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2. 2标 准升/分钟，吹氩时间为4-10分钟。所用精炼渣的组分(以重量计)为50份CaO，16份SiO2,9份CaF2, 5份SiC，4份 Al2O30⑶精炼将钢水用RH炉进行脱氢处理；用LF炉加热调整温度，在LF炉加入第二批精炼渣 对钢包渣的组成进行准确控制(精炼渣加入量为8 9千克/吨钢水)，并对钢水各成分进 行微调后，加热钢水到1560-1570°C。按照上述方法冶炼并精炼钢水4炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱 度(Ca0/Si02)为 1. 51-2. 10，Al2O3 重量含量为 6. 56-8. 76%。(4)连铸分别或者依次将4炉精炼后的钢水在6机6流方坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面 为280mmX 380mm，中间包温度为1485_1500°C，铸机拉速0. 65-0. 75m/min。分别取样分析中间包钢水中P含量为0. 0066-0. 0078重量％，S含量为0. 008-0. 0096重量％，
含量为 0. 0018-0. 00192 重量 ％，[N]含量为 0. 0044-0. 0053 重量 ％。从实施例1与试验例1的结果对比可以看出，采用本发明精练渣生产得到的帘线 钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均较低，且钢中夹杂物成分完全位于塑性 区。而采用常规精练渣生产得到的帘线钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量偏 高，且钢中夹杂物成分部分偏离塑性区。试验例2采用常规方法精炼硬线钢(60钢)钢水(1)转炉冶炼 转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1670-1690°C。取样分析，吹炼终点钢水的P含量为0. 007-0. 009重 量％，S含量为0. 008-0. 010重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入增碳剂、硅铁、锰铁等进行C、Si、Mn元素的合金化，各物 质加入量使得钢水中C含量为0. 45-0. 55重量％、Si含量为0. 12-0. 17重量％、Mn含量为 0. 45-0. 55重量％ ；出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2. 2标准升/ 分钟，吹氩时间为4-10分钟。(3)精炼用LF炉加热调整温度，在LF炉加入精炼渣对钢包渣的组成进行准确控制(精炼 渣加入量为5 10千克/吨钢水)并对钢水各成分进行微调后，加热钢水到1575-1590°C; 将钢水用RH炉进行脱氢处理。所用精炼渣的组分(以重量计)为55份CaO，44份SiO2, 22份CaF2, 3份Al2O3，2 份 TiO2。按照上述方法冶炼并精炼钢水5炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱 度(Ca0/Si02)为 1. 77-2. 25，Al2O3 重量含量为 7. 50-9. 54%。(4)连铸分别或者依次将5炉精炼后的钢水在6机6流方坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面 为280mmX 380mm，中间包温度为1495_1510°C，铸机拉速0. 65-0. 75m/min。分别取样分析 中间包钢水中P含量为0. 0085-0. 013重量％，S含量为0. 0091-0. 013重量％，
含量为 0. 0018-0. 0022 重量 ％，[N]含量为 0. 0051-0. 0059 重量 ％。从试验例2和实施例2的对比可以看出，采用相同的精练渣，采用本发明方法生产 得到的硬线钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均较低，且钢中夹杂物成分完全 位于塑性区。而采用常规方法生产得到的硬线钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的 含量均较高，对硬线钢的质量有不利的影响，且钢中夹杂物成分部分偏离塑性区。试验例3采用常规方法和常规精炼钢绞线钢(82MnA)钢水(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1670-1690°C。取样分析，吹炼终点钢水的P含量为0. 007-0. 013重 M%, S 含量为 0. 010-0. 013 重量％。(2)出钢
在转炉出钢过程中，加入增碳剂、硅铁、锰铁等进行C、Si、Mn元素的合金化，各物 质加入量使得钢水中C含量为0. 50-0. 60重量％、Si含量为0. 10-0. 15重量％、Mn含量为 0. 50-0. 60重量％ ；出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2. 2标准升/ 分钟，吹氩时间为4-10分钟。(3)精炼 用LF炉加热调整温度，在LF炉加入精炼渣对钢包渣的组成进行准确控制(精炼 渣加入量为8 9千克/吨钢水)，并对钢水各成分进行微调后，加热钢水到1555-1575 ; 将钢水用RH炉进行脱氢处理。所用精炼渣的组分(以重量计)为45份CaO，15份SiO2,6份CaF2, 7份SiC，3份 Al2O30按照上述方法冶炼并精炼钢水4炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱 度(Ca0/Si02)为 1. 64-2. 38，Al2O3 重量含量为 6. 80-9. 29%。(4)连铸分别或者依次将5炉精炼后的钢水在6机6流方坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面 为280mmX 380mm，中间包温度为1475_1490°C，铸机拉速0. 65-0. 75m/min。分别取样分析 中间包钢水中P含量为0.011-0. 017重量％，S含量为0.010-0. 016重量％，
含量为 0. 0017-0. 0026 重量 ％，[N]含量为 0. 0050-0. 0061 重量 ％。从试验例3和实施例3的对比可以看出，采用常规方法和常规精练渣所生产的钢 绞线钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均较高，且[P]、[S]、
、[N]的含量波 动范围较大，钢中夹杂物成分部分偏离塑性区。而采用本发明方法和本发明精练渣所生产 的钢绞线钢的中间包成品中的[P]、[S]、
、[N]的含量均较低，且钢中夹杂物成分完全位 于塑性区。
权利要求
精炼渣，其特征在于含有如下重量份的组分40～55份CaO，30～45份SiO2，10～25份CaF2。
2.根据权利要求1所述的精炼渣，其特征在于由如下重量份的组分组成40 55份 CaO, 30 45 份 SiO2,10 25 份 CaF2。
3.根据权利要求1所述的精炼渣，其特征在于还包括如下重量份的组分3份Al2O3， 彡2份TiO2,其中，Al2O3和TiO2的含量均不为0。
4.根据权利要求1 3任一项所述的精炼渣，其特征在于所述精炼渣的碱度CaCVSiO2 的值为1. 0 1. 4，所述精炼渣的颗粒直径彡20mm。
5.权利要求1 4任一项所述的精炼渣在精炼钢水中的用途，其中，所述的钢水为帘线 钢钢水、硬线钢钢水或钢绞线钢钢水。
6.钢水精炼方法，其特征在于初炼钢水合金化后随钢水流加入第一批精炼渣，第一 批精炼渣的加入量为5 8千克/吨钢水，钢水到达精炼炉后加入第二批 精炼渣，第二批精 炼渣的加入量为5 10千克/吨钢水；其中，所述的钢水为帘线钢钢水、硬线钢钢水或钢绞 线钢钢水。
7.根据权利要求6所述的钢水精炼方法，其特征在于第二批精炼渣的加入量为7 9 千克/吨钢水。
8.根据权利要求6或7所述的钢水精炼方法，其特征在于所述的精炼渣为权利要求 1 5任一项所述的精炼渣。
9.根据权利要求6 8任一项所述的钢水精炼方法，其特征在于初炼钢水合金化后 随钢水流加入第一批精炼渣后，向钢水中吹入氩气。
10.根据权利要求9所 的钢水精炼方法，其特征在于向钢水中吹入氩气的速度为 1 2. 5标准升/分钟。
全文摘要
本发明涉及精炼渣及钢水精炼方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种精炼渣，该精炼渣可以降低帘线钢等钢水中的杂质含量，提高钢水的洁净度。本发明精炼渣含有如下重量份的组分40～55份CaO，30～45份SiO2，10～25份CaF2。本发明可以有效控制钢中的杂质，并使钢中夹杂物成分位于塑性区域，提高了产品质量。为多种钢种的生产，特别是帘线钢的生产提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
文档编号C21C7/072GK101956045SQ20101029338
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者冯远超, 周伟, 张敏, 曾建华, 李桂军, 李青春, 杨森祥, 杨洪波, 陈天明, 陈永 申请人:攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司;攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢钒有限公司