一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣及其加入方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣，所述精炼渣成分包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO，所述各成分所占比例为CaO=50%～60%，SiO2=7%～12%，Al2O3=28%～33%，MgO=4%～8%；本发明所设计LF精炼渣脱硫率在70.8%～92.0%之间，终点硫含量在0.0004%～0.0014%之间，取得了较好的脱硫效果，完全能够满足该钢种对深脱硫的要求；CaO/Al2O3控制在1.7～1.9之间，具有较好吸附夹杂的能力。
【专利说明】一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣及其加入方法
【技术领域】
[0001]本发明涉炼钢工艺流程中钢水精炼【技术领域】，具体地说，涉及一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣及其加入方法。本发明的【技术领域】特别是涉及高级别管线钢(X80/X70)冶炼钢水时对钢水进行精炼用的精炼渣及其加入方法。
【背景技术】:[0002]目前，管道运输是一种规模大而且经济有效的石油、天然气的输送方式，管线钢主要用于国家重点工程中的石油、天然气的运输管道，对抗氢致裂纹(HIC)有较高要求，硫是高级别石油管线钢中影响钢材抗氢致裂纹(HIC)和抗硫应力裂纹(SSC)能力的主要元素。
[0003]硫在钢中是以FeS形式存在，硫会造成钢的“热脆”性。FeS熔点为1193°C，而Fe与FeS组成的共晶体，其熔点只有985°C。液态Fe与FeS可以无限互溶，但FeS在固态铁的溶解度很小，仅为0.015%~0.020%。所以当钢的硫含量超过0.020%时，钢水在冷却凝固过程中由于偏析，Fe-FeS以低熔点的共晶体呈网状分布于晶界处；钢的热加工温度在1150~1200°C，在此温度下晶界处共晶体已熔化，当钢受压后造成晶界的破裂，这就是钢的“热脆”性。除此之外，硫还会明显地降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在金属焊缝中产生许多气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。当硫含量超过0.06%时，显著恶化了钢的耐腐蚀性。对于工业纯铁和硅钢来说，随着钢中S含量的提高磁滞损失增加，影响钢的电磁性能。同时连铸坯(或钢锭)凝固结构中硫的偏析也最为严重。因此，系统研究精炼渣成分对脱硫效果的影响，对于加快化渣时间，提高深脱硫速度，控制夹杂物形态具有显著意义。
[0004]《东北大学学报》(自然科学版)杂志，2002年10月(第23期，第952~955页，LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件，姜周华等著)报道了当钢中硫的质量分数>0.005%时，随硫含量的增加，HIC的敏感性显著增加，当钢中硫的质量分数〈0.02%时，HIC明显降低。
[0005]2007年《中国钢铁年会论文集》(LF炉超低硫钢预熔精炼渣的开发，于赋志等著)报道了一种新型高效脱硫渣的成分:w(CaO):34.58%~60.82%, w(SiO2):2.96%~
10.92%, W(Al2O3):18.00%~34.00%,W(CaF2):3.58%~15.00%。此精炼渣能将钢水终点硫含量控制在0.0011%~0.0035%范围内，获得30%~50%的脱硫率，且渣中CaF2的加入能显著降低渣的熔点，提高其流动性，从而促进脱硫反应。
[0006]《东北大学学报》(自然科学版)杂志2006年10月(第27卷第10期，LF炉合成精炼渣成分优化，孟劲松等著)报道了其开发的新型高效脱硫合成渣:《(CaO)/V(SiO2):9~ILw(Al2O3):27%~29% ,W(CaF2):8%~10%，W(MgO):9%0此精炼渣在冶炼高级别管线钢时能将钢水终点硫含量控制在0.0013%~0.0033%范围内，稳定获得32%~53%的脱硫率。
[0007]上述两种精炼渣均具备一定的脱硫效果，适用于对硫含量要求不高的精炼钢，但是对硫含量要求〈0.0020%的高级别管线钢来说，30%~50%的脱硫率显然不能满足要求，同时上述两种精炼渣还采用了 CaF2来降低精炼渣的熔点，虽然有较好的化渣效果，但是CaF2 一方面对包衬的侵蚀较快，使钢包使用寿命缩短；另一方面冶金过程挥发出的F2会危害操作工人的健康，对大气造成污染。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是，现有技术中的精炼渣具备一定的脱硫效果，适用于对硫含量要求不高的精炼钢，但是对硫含量要求〈0.0020%的高级别管线钢来说，30%~50%的脱硫率显然不能满足要求；同时，现有技术中的精炼渣还采用了 CaF2来降低精炼渣的熔点，虽然有较好的化渣效果，但是CaF2 —方面对包衬的侵蚀较快，使钢包使用寿命缩短；另一方面冶金过程挥发出的F2会危害操作工人的健康，对大气造成污染等技术问题，为了克服上述技术问题，本发明提供了一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣及其加入方法。
[0009]本发明的技术构思是，为了上述现有技术中对硫含量要求〈0.0020%的高级别管线钢来说，脱硫率不高；同时由于采用CaF2，导致包衬的侵蚀较快，使钢包使用寿命缩短；危害操作工人的健康，对大气造成污染等技术问题。本发明的技术构思是，本发明采用石灰和铝矾土在转炉出钢过程加入，形成精炼脱硫渣，制定一种合金微调站顶底复合吹氩的供气制度和脱钢包顶渣氧制度，降低LF炉精炼前钢水的氧含量、硫含量及顶渣中FeO+MnO含量；开发出一种LF炉用经济、环保、高效渣料及合理的加入方式以代替价格昂贵的精炼预熔渣，LF炉造渣脱硫过程不使用对钢包耐材及环境有危害的CaF2，并且使用此渣料能够稳定获得70 %~90 %的脱硫率。
[0010]本发明所提供的技术方案是，一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣，所述精炼渣成分包括CaO、SiO2, Al2O3' MgO,所述各成分所占比例为Ca0=50%~60%, Si02=7%~12%，Al203=28% ~33%，Mg0=4% ~8%。
[0011]所述渣料渣量设定为12~15kg/吨钢。
[0012]所述CaO与Al2O3的比例为Ca0%/Al203%=l.8，按照上述CaO与Al2O3的比例相应的加入石灰量。
[0013]一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣加入方法，加入方法为，将石灰和铝矾土在转炉出钢过程加入，形成精炼脱硫渣，设定一种合金微调站顶底复合吹氩的供气制度和脱钢包顶渣氧制度，用以降低LF炉精炼前钢水的氧含量、硫含量及顶渣中FeO+MnO含量。
[0014]所述渣料主要在出钢过程加入，主要用石灰和脱氧铝粒形成的Al2O3成洛，总渣量按照12~15kg/吨钢控制；渣料系成分按照CaO = 50%~ 60%, SiO2 = 7%~ 12%,Al2O3=28%~33%，MgO = 4%~8%控制，依照顶底复吹制度能有效增加钢渣反应界面积，提高传质速度，有效提高预成渣的速度。
[0015]在控制总渣量的情况下，根据转炉终点活度氧的含量，根据Ca0%/Al203%=l.8的比例相应的加入石灰量。
[0016]在加入渣料过程中，再加入轻烧白云石400Kg，主要补渣中不足的MgO，加入铝矾土 300Kg，补渣中不足的A1203。
[0017]通过上述脱硫 渣及其加入，使得LF精炼洛脱硫率在70.8%~92.0%之间，终点硫含量在0.0004%~0.0014%之间；Ca/Al203控制在1.7~1.9之间，具有较好吸附夹杂的能力。
[0018]采用本发明所提供的技术方案，能够有效解决现有技术中对硫含量要求<0.0020%的高级别管线钢来说，脱硫率不高；同时由于采用CaF2，导致包衬的侵蚀较快，使钢包使用寿命缩短；危害操作工人的健康，对大气造成污染等技术问题。本发明提供的技术方案为开发出一种LF炉用经济、环保、高效渣料及合理的加入方式以代替价格昂贵的精炼预熔渣，LF炉造渣脱硫过程不使用对钢包耐材及环境有危害的CaF2。本发明依照顶底复吹制度能有效增加钢渣反应界面积，提高传质速度，顶吹流量越大，传质速度越快，可以有效提高预成渣的速度；同时本发明所设计LF精炼渣脱硫率在70.8%~92.0%之间，终点硫含量在0.0004%~0.0014%之间，取得了较好的脱硫效果，完全能够满足该钢种对深脱硫的要求；Ca/Al203控制在1.7~1.9之间，具有较好吸附夹杂的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]结合附图，对本发明做进一步的说明:
[0020]图1为出钢过程石灰、铝粒加入量与钢水活度氧关系图；
[0021]图2 为 CaO-Al2O3-SiO2 相图；
【具体实施方式】
[0022]如图1图2所示，本发明所提供的技术方案是，一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣，所述精炼渣成分包括Ca0、Si02、Al203、Mg0，所述各成分所占比例为CaO = 50%~60%，SiO2 = 7%~12%，Al2O3 = 28%~33%，MgO = 4%~8%。所述渣料渣量设定为12~15kg/吨钢。所述CaO与Al2O3的比例为Ca0% /Al2O3%= 1.8，按照上述CaO与Al2O3的比例相应的加入石灰量。
[0023]本发明所提供的一种用于炼钢工艺中脱硫精炼渣加入方法为:
[0024](I)渣料加入:
[0025]渣料主要在出钢过程加入，主要用石灰和脱氧铝粒形成的Al2O3成渣，总渣量按照12~15kg/吨钢控制，在控制总渣量的情况下，一般根据转炉终点活度氧的含量，根据Ca0%/Al203%=l.8的比例相应的加入石灰量。在加入轻烧白云石400Kg，主要补渣中MgO，加入铝矾土 300Kg，补渣中不足的Al2O3，石灰对应活度氧加入量见下图1。图1为出钢过程石灰、铝粒加入量与钢水活度氧关系图；
[0026](2)根据水模试验，制定了合金微调站顶底复吹氩的供气制度，见表1。表1合金
微调站顶底复吹氩气供气制度
[0027]
【权利要求】
1.一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣，其特征在于，所述精炼渣成分包括CaO、SiO2,Al203、Mg0，所述各成分所占比例为 CaO = 50%~ 60%, SiO2 = 7%~ 12%, Al2O3 = 28%~33%, MgO = 4%~8%。
2.根据权利要求1所述的一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣，其特征在于，所述渣料渣量设定为12~15kg/吨钢。
3.根据权利要求2所述的一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣，其特征在于，所述CaO与Al2O3的比例为Ca0% /Al2O3%= I.8，按照上述CaO与Al2O3的比例相应的加入石灰量。
4.一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣加入方法，其特征在于，加入方法为，将石灰和铝矾土在转炉出钢过程加入，形成精炼脱硫渣，设定一种合金微调站顶底复合吹氩的供气制度和脱钢包顶渣氧制度，用以降低LF炉精炼前钢水的氧含量、硫含量及顶渣中FeO+MnO含量。
5.根据权利要求4所述的一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣加入方法，其特征在于，所述渣料主要在出钢过程加入，主要用石灰和脱氧铝粒形成的Al2O3成渣，总渣量按照12~15kg/吨钢控制；渣料系成分按照CaO = 50%~60%，SiO2 = ?%~12%，Al2O3 = 28%~33%，MgO = 4%~8%控制，依照顶底复吹制度能有效增加钢渣反应界面积，提高传质速度，有效提高预成渣的速度。
6.根据权利要求5所述的一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣加入方法，其特征在于，在控制总渣量的情况下，根据转炉终点活度氧的含量，根据Ca0% /Al2O3%= 1- 8的比例相应的加入石灰量。
7.根据权利要求6所述的一种用于炼钢工艺中的脱硫精炼渣加入方法，其特征在于，在加入渣料过程中，再加入轻烧白云石400Kg，主要补渣中不足的MgO，加入铝矾土 300Kg，补渣中不足的A1203。`
8.根据权利要求7所述的一种用`于炼钢工艺中的脱硫精炼渣加入方法，其特征在于，通过上述脱硫渣及其加入，使得LF精炼渣脱硫率在70.8%~92.0%之间，终点硫含量在`0.0004%~0.0014%之间；Ca0/Al203控制在1.7~1.9之间，具有较好吸附夹杂的能力。
【文档编号】C21C7/064GK103882183SQ201310752166
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】蒋育翔, 焦兴利 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司