專利名稱：適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣及制備方法，屬于
鋼鐵冶金精煉工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)鋼的質(zhì)量的要求越來越高。眾所周知，冶煉過程 的脫氧產(chǎn)物是鋼液中的主要污染源，因此鋼液脫氧是煉鋼過程中非常重要的問題。傳統(tǒng)的 脫氧方法已無法滿足人們對(duì)金屬材料潔凈度越來越高的要求，一些冶金工作者嘗試了一些 電化學(xué)脫氧方法來進(jìn)行金屬液的脫氧。其中主要的方法集中于利用氧化鋯固體電解質(zhì)，通 過電解法、原電池法和脫氧體法等將氧離子加以定向引導(dǎo)，使與固體電解質(zhì)內(nèi)的脫氧劑如 氫氣、一氧化碳或活潑金屬反應(yīng)，相關(guān)反應(yīng)產(chǎn)物如水、二氧化碳或氧化物與金屬熔體不發(fā) 生接觸，從而達(dá)到脫氧而不污染金屬液的目的。盡管利用固體電解質(zhì)為傳導(dǎo)介質(zhì)的脫氧方 法有無污染、脫氧速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在設(shè)備復(fù)雜、成本較高、不易在現(xiàn)場(chǎng)推廣等問題。
在這樣的背景下，針對(duì)已有工藝存在的問題，在固體電解質(zhì)無污染脫氧的基礎(chǔ)上， 提出了一種新的無污染脫氧方法渣金間外加直流電場(chǎng)脫氧法，即用爐渣代替固體電解質(zhì)， 在渣金間施加電場(chǎng)來強(qiáng)化脫氧，通過控制氧離子在熔渣體系中的傳導(dǎo)方向和速度，從而實(shí) 現(xiàn)金屬液的無污染脫氧，這些該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、可連續(xù)作業(yè)、無需還原劑等優(yōu) 點(diǎn)。 渣金間外場(chǎng)脫氧技術(shù)是建立在其他脫氧方法不足上的一種新的脫氧思路，目的是 為了降低澆注鋼中的氧含量，在工藝上屬于鋼的后期精煉。其冶金作用在某種程度上跟鋼 包精煉爐(LF)精煉有著某些相似之處。鋼包精煉爐(LF)精煉渣一般都具有擴(kuò)散脫氧能 力。Mn0和Fe0的加入能顯著改變?nèi)墼阅埽倭康腗n0和Fe0存在，就能顯著改善熔渣性 能。在一定條件下，熔渣中存在電子和(或)電子空穴，并成為金屬與渣間反應(yīng)的限速環(huán)節(jié)。 一切有利于熔渣中電子和(或)空穴在金屬與熔渣界面?zhèn)鬟f的措施，都將大大提高金屬與 渣相的反應(yīng)速率和反應(yīng)進(jìn)度，渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧過程中，Mn0和Fe0的加入，對(duì)于 提高脫氧速率方面有明顯的效果，但是大量的Mn0和Fe0的存在，將導(dǎo)致熔渣中電子電導(dǎo)的 顯著增加，從而降低電流效率，降低生產(chǎn)效率。在公開號(hào)為CN101435009的中國專利提供了 一種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣CaO 40-55%， Al20340-55%， Mg0 1 10%，F(xiàn)e0 0. 01 l%，MnO 0 1% ;煉鋼實(shí)際過程中硅是不可避免的元素，熔渣也不可避 免的存在Si02， Si02對(duì)熔渣的黏度等性能具有重要的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣及制備 方法。 本發(fā)明方法的實(shí)施方案如下所述 —種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣，其特征在于該合成熔渣的化學(xué)組成及其重量百分含量為CaO 40 50%，A1203 25 45%，Mg0 l 8%，Si02 5 15%，F(xiàn)e0 0.01 l%，Mn0 0 2%;且合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的比值 為0. 8 1. 2。 —種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣的制備方法，其特征在于具有 以下的過程和步驟 a、設(shè)計(jì)熔渣的化學(xué)組分熔渣的化學(xué)組成及其重量百分配給為CaO 40 50%， A1203 25 45%， MgO 1 8%， Si02 5 15%， FeO 0. 01 1%， MnO 0 2% ;合成熔渣 的堿度即(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的比值為0. 8 1. 2 ; b、采用預(yù)熔-混合工藝先按上述配方稱取一定量的CaO，MgO，Si(^和A1^3粉料， 混和均勻，放置于電感應(yīng)爐中，加熱至1500 165(TC，使其熔化，此為預(yù)熔過程；
c、將上述熔體空冷至室溫，得到熔塊；然后將該熔塊進(jìn)行破碎，研磨，過篩，干燥 后，將一定量的FeO和MnO粉料與所得的預(yù)熔熔塊粉料相互混合，并使混合均勻；干燥后封 裝備用；在使用過程中該混合物形成合成熔渣。 少量的Si02的加入，可以降低熔渣的表面張力，并且熔點(diǎn)和粘度變化很小，如在 CaO含量為45%下，加入Si02含量為10. 44%時(shí)，表面張力降低了 17. 92% ，流動(dòng)溫度降低了 1.39%，粘度平均增加了 12.39% (見圖1、2、3)。改善氧在渣金界面的反應(yīng)，有利于脫氧過 程的進(jìn)行，但是過量的Si02，將增加熔渣的粘度和熔點(diǎn)，惡化渣金界面條件，不利于脫氧的 進(jìn)行。 添加一定量的Si02后，合成熔渣更加接近鋼鐵冶金實(shí)際生產(chǎn)工藝用熔渣，使合成
熔渣更加適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)，有利于降低改造成本，有必要提供一種新的適用于渣金間外加電
場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣，特別針對(duì)煉鋼過程中上一道冶煉工序發(fā)生下渣造成熔渣中存在
Si(^含量的情況。 本發(fā)明的特點(diǎn)如下所述 本發(fā)明預(yù)熔渣的組成均在低熔點(diǎn)區(qū)，具有熔點(diǎn)低，熔化速度快，流動(dòng)性好，氧離子 電導(dǎo)率高，揮發(fā)少，高溫下不易電解，表面張力小，黏度適宜，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，使用過程中 無粉塵污染，具有良好的節(jié)能和環(huán)保效果。另外預(yù)熔渣組分與現(xiàn)有的精煉渣成分更加接近， 對(duì)現(xiàn)有工藝改造小，成本低，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。


圖1為CaO含量為45X時(shí)，155(TC下，Si02含量對(duì)熔渣表面張力的影響 圖2為CaO含量為45%時(shí)，Si02含量對(duì)熔渣熔點(diǎn)的影響 圖3為CaO含量為45%時(shí)，不同溫度下，Si02含量對(duì)熔渣粘度的影響
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例1 本實(shí)施例中設(shè)定的熔渣的化學(xué)組成及其重量百分比如下CaO 44.25%， A1A 38.92%，MgO 6. 20%，Si02 9. 84%，F(xiàn)eO 0.06%，MnO 0.01%;其中(CaO+MgO) / (Si02+Al203) =1. 04。
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配制2. 5kg合成熔渣的過程如下將按上述重量百分比的Ca0， MgO， Si02和A1203 粉料混合均勻后，放置于電感應(yīng)爐中，加熱至1600°C ，使其熔化，此為預(yù)熔過程，然后將上述 熔體空冷至室溫，得到熔塊；將該熔塊進(jìn)行破碎，研磨，過篩，干燥后，將按上述重量百分比 的Fe0和MnO粉料與所得的預(yù)熔熔塊粉料相互混合，并使混合均勻；干燥后封裝備用。
合成熔渣的應(yīng)用試驗(yàn)如下所述 將本實(shí)施例所得的合成熔渣O. 120kg投放于O. 937kg的IF鋼液中，并在高溫管式 爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度為155(TC;在合成渣與鋼液間施加2V的直流電場(chǎng)，經(jīng)歷IO分鐘后， 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)鋼液中的全氧含量由76ppm下降至48卯m。
權(quán)利要求
一種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣，其特征在于該合成熔渣的化學(xué)組成及其重量百分含量為CaO 40～50％，Al2O3 25～45％，MgO 1～8％，SiO2 5～15％，F(xiàn)eO 0.01～1％，MnO 0～2％；且合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)的比值為0.8～1.2。
2. —種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣的制備方法，其特征在于該方法 具有以下的工藝過程和步驟a. 按合成熔渣的化學(xué)組成及其重量百分含量為CaO 40 50%，A1203 25 45%，MgO 1 8%， Si02 5 15%， FeO 0. 01 1%， MnO 0 2% ;且合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/ (Si02+Al203)的比值為0. 8 1. 2進(jìn)行配備粉料；b. 將CaO、 MgO、 Si02和A1203粉料混和均勻，置于電感應(yīng)爐中，加熱至1500 1650°C， 進(jìn)行預(yù)熔，空冷至室溫得到熔塊；c. 將步驟b得到的熔塊進(jìn)行破碎、研磨、過篩、干燥后，與FeO和MnO粉料混合均勻；干 燥后封裝備用；在使用過程中該混合物形成合成熔渣。
全文摘要
本發(fā)涉及一種適用于渣金間外加電場(chǎng)無污染脫氧的合成熔渣及制備方法，屬于鋼鐵冶金精煉工藝技術(shù)領(lǐng)域。該合成熔渣的化學(xué)組分及重量百分比為CaO 40-50％，Al2O3 25-45％，MgO 1～8％，SiO2 5-15％，F(xiàn)eO 0.01～1％，MnO 0～2％；合成熔渣的堿度即(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)的比值為0.8～1.2。其制備方法采用預(yù)熔-混合工藝，即先將CaO、MgO、SiO2和Al2O3粉料混和均勻后預(yù)熔，空冷至室溫得到熔塊；再將熔塊破碎、研磨、過篩、干燥后與FeO和MnO粉料混合均勻。本發(fā)明的合成熔渣具有熔點(diǎn)低，熔化速度快，流動(dòng)性好，揮發(fā)少，氧離子電導(dǎo)率高等特點(diǎn)。另外，在使用過程中無粉塵污染，且該預(yù)熔渣組分與現(xiàn)有的精煉渣成分更加接近，對(duì)現(xiàn)有工藝改造小，故成本低。
文檔編號(hào)C21C7/06GK101724733SQ20091020052
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者劉恭源, 周國治, 張捷宇, 張立, 揭暢, 王波, 許繼芳, 阮飛, 齊建波 申請(qǐng)人:上海大學(xué)