專利名稱：一種電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適合電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，超低碳冷軋薄板([C] ( 30X 10_6)廣泛應(yīng)用于汽車、家電、電子領(lǐng)域。眾所周知，固溶碳嚴(yán)重影響了鋼的深沖性能，為了得到表面質(zhì)量和加工性能良好的冷軋薄板鋼，必須降低鋼中固溶碳含量。傳統(tǒng)的脫碳方法是將氧供入熔池，將鐵碳熔體里的碳氧化。在反應(yīng)過(guò)程中，熔池中的碳與氧發(fā)生反應(yīng)，生成的CO氣體以氣泡形式從熔池中排出。脫碳反應(yīng)過(guò)程一般由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成 I)碳由金屬內(nèi)部向金屬/氣相界面?zhèn)鬟f；2)在金屬汽相界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；3)氣體產(chǎn)物由金屬汽相界面向氣相渣相界面遷移；4)在氣相渣相界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；5)鐵氧化物在渣相邊界層中的傳遞；6)鐵氧化物在渣相中傳遞。脫碳結(jié)束后，鋼液里留存有過(guò)量的氧，因此還需加入大量的脫氧劑對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧處理。這就帶來(lái)一系列不利的影響，例如使用脫氧劑會(huì)增加冶煉成本，再者脫氧產(chǎn)物會(huì)造成連鑄水口堵塞，脫氧產(chǎn)物還會(huì)造成冷軋薄板表面質(zhì)量問(wèn)題等等。所以對(duì)鋼質(zhì)純凈化要求越來(lái)越高的情況下，急需尋找其它潔凈、無(wú)污染、低成本地脫碳方法。因此許多工作者致力于潔凈地低成本的脫碳新方法的研究。其研究思路主要體現(xiàn)在一些文獻(xiàn)中，如文獻(xiàn)“Fe-C熔體與熔渣反應(yīng)的電化學(xué)機(jī)理”和“鐵碳金屬顆粒與熔渣的反應(yīng)”，以及申請(qǐng)?zhí)枮?01110077874. 3的中國(guó)發(fā)明專利，利用電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，在鐵液、鋼液和熔渣間外加導(dǎo)體或施加電場(chǎng)，無(wú)需向鋼液中供氧即可實(shí)現(xiàn)脫碳的目的，同時(shí)還避免鋼液過(guò)氧化，使用脫氧劑、污染鋼液等問(wèn)題。 對(duì)于應(yīng)用電化學(xué)脫碳法來(lái)講，選擇合理熔渣體系，是整個(gè)技術(shù)的關(guān)鍵之一，關(guān)系著是否能夠?qū)⑷垠w中的碳脫到預(yù)期的水平。這就要求熔渣具有良好的氧離子遷移能力、良好的導(dǎo)電性、合適的黏度、合適的熔點(diǎn)、均勻穩(wěn)定的化學(xué)成分等特點(diǎn)。目前應(yīng)用的熔渣體系主要為Ca0、Si02、Al203和FeOx，其中CaO、Si02、Al2O3的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之比為較固定，且熔渣熔點(diǎn)較高，黏度稍大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高效無(wú)污染的具有良好的氧離子遷移能力、良好的導(dǎo)電性、合適的黏度、合適的熔點(diǎn)、均勻穩(wěn)定的化學(xué)成分等特點(diǎn)的適合電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣及其制備方法。
本發(fā)明目的是通過(guò)下面的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)渣系時(shí)，主要考慮以下因素a、熔渣需具有良好的氧離子遷移能力，如果熔渣中氧離子在外加導(dǎo)體或外加電場(chǎng)作用下的遷移速度太慢，這種脫氧方法就沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。另外氧離子在渣中陰陽(yáng)離子遷移中所占的比例越大越好，即氧離子的遷移數(shù)越大越好，它關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成功與否。b、熔渣需具有良好的導(dǎo)電性，選用導(dǎo)電能力強(qiáng)的渣系，則渣中離子較多，有利于電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。C、選用陽(yáng)離子電解電位比較高的渣系，使外加電場(chǎng)的調(diào)節(jié)范圍更寬。
d、考慮熔渣成分的蒸氣壓，在實(shí)驗(yàn)溫度下應(yīng)不易揮發(fā)或者少量揮發(fā)；否則揮發(fā)造成渣成分的變化，影響脫氧，同時(shí)不利于實(shí)操作。e、熔渣應(yīng)具有合適的黏度，黏度太大，熔渣流動(dòng)性不好，不適宜離子遷移；黏度太小也不利于脫碳的控制。f、熔渣的成分要均勻一致，保證化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。I、按上述設(shè)計(jì)思路進(jìn)行本預(yù)熔渣的開(kāi)發(fā)，本發(fā)明一種電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣，其組成按質(zhì)量百分比為CaO :30% 45%, Al2O3 :〈3%，MgO :6% 12%，Si02 <l%,FeO :1% 10%，F(xiàn)e2O3 :30% 50%，BaO :0. 1% 5%，其它為不可避免的雜質(zhì)，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100% ；此預(yù)熔渣料粒度為O. 5 100mm。2、制備上述電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣的方法，由以下步驟組成( I)備料本預(yù)熔渣使用的原料為小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末。(2)原料破碎將不同的原料經(jīng)破碎制成粒度小于100目的粉劑。(3)配料將原料按如下比例配料，不同原料配料的質(zhì)量百分比為小粒白灰，20% 40%、二次鋁灰，〈3%、軋鋼氧化鐵皮，40% 60%、輕燒白云石，15% 30%、碳酸鋇粉末，O. 2% 6%。(4)混料將按比例配好的原料放入混料機(jī)內(nèi)混料5 lOOmin，使其充分混勻。(5)加熱熔融將混好的原料裝入加熱爐內(nèi)，升溫至130(Tl50(TC高溫下，并持續(xù)10 IOOmin使其完全熔融，確保爐渣成分均勻，在熱態(tài)下把渣空冷至室溫，得到熔塊。(6)破碎將熔塊破碎成粒度為O. 5 IOOmm的預(yù)熔渣塊。所述小粒白灰,主要成分為Ca0，85% 93% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、MgO，〈5% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、P2O5, <0. 05 (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、SiO2,〈1% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；二次鋁灰，主要成分為Al2O3, >92% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、金屬鋁，〈3% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、其他雜質(zhì)〈6% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù));軋鋼氧化鐵皮，主要成分為Fe2O3,85% 93% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、FeO，6% 15% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、其他雜質(zhì)〈1% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；輕燒白云石，主要成分為Ca0，40% 50% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、MgO, 35% 45% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、其他為雜質(zhì)；碳酸鋇,主要成分為BaC03>99. 5% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))、其他為雜質(zhì)。本發(fā)明預(yù)熔渣的成分均勻穩(wěn)定性好，具有低熔點(diǎn)(1200 1300°C)，黏度適宜(O. I 2 Pa *S)，流動(dòng)性好，熔化速度快，電導(dǎo)率高等特點(diǎn)。渣中合適的CaCKFe2O3含量，致使預(yù)熔過(guò)程中生成低熔點(diǎn)的CaO · Fe2O3, 2Ca0 · Fe2O3和CaO · 2Fe203相保證此預(yù)熔渣具有較低的熔點(diǎn)和較快的熔化速度，同時(shí)由于Fe2O3的存在，為熔渣提供了大量電子空位，增大了熔渣電子電導(dǎo)率，再加上熔渣適宜的FeO含量，從而使熔渣具有很好的氧離子電導(dǎo)率；預(yù)熔渣中適量的MgO，能夠提高熔渣的電導(dǎo)率，并且可以控制熔渣的黏度；SiO2屬于酸性氧化物，在熔融渣中主要與氧離子形成硅氧根離子，這對(duì)氧離子遷移是不利的，但少量的SiO2可以提高熔渣流動(dòng)性，保證此預(yù)熔渣具有適宜的黏度；此外渣中還含有一定量的BaO，此種堿性氧化物的加入可以提高預(yù)熔渣的電導(dǎo)率，同時(shí)還可以提高預(yù)熔渣的硫容量和磷容量，對(duì)凈化熔體有一定優(yōu)勢(shì)；此預(yù)熔渣料為塊狀(粒度0. 5 100mm)，表面張力小，使用過(guò)程中能迅速被熔體熔侵、熔化，使用過(guò)程中無(wú)粉塵污染，利用率、收得率高，具有良好的節(jié)能和環(huán)保效果?！⒋祟A(yù)熔渣加入到Fe-C熔體里進(jìn)行電化學(xué)脫碳，可實(shí)現(xiàn)高效無(wú)污染脫碳，30min之內(nèi)可將Fe-C熔體中碳含量由初始的4. 3% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))脫至O. 5% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))以下。使用此預(yù)熔渣進(jìn)行電化學(xué)脫碳，操作方便，成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保、高效、低成本的脫碳目的。


圖I :實(shí)施例2電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣熔點(diǎn)(半球點(diǎn))測(cè)試圖；圖2 :實(shí)施例2電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣熔速圖；圖3 :實(shí)施例2電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣黏度測(cè)試圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合下面以幾個(gè)具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的方法及其產(chǎn)生的效果。實(shí)施例I :將小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末先按要求破碎至-100目，然后取破碎后的原料小粒白灰，20%、二次鋁灰，1.5%、軋鋼氧化鐵皮，58%、輕燒白云石，15%、碳酸鋇粉末,5. 5%,放入混料機(jī)內(nèi)混料15min ,然后放入加熱爐將原料加熱至1310°C熔化，保持60min確保爐渣成分均勻，將熔融渣空冷至室溫，最后將熔塊破碎成粒度為60 90mm的預(yù)熔渣顆粒。實(shí)施例2 將小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末先按要求破碎至-150目，然后取破碎后的原料小粒白灰，28%、二次鋁灰，2. 5%、軋鋼氧化鐵皮，47%、輕燒白云石，19%、碳酸鋇粉末，3. 5%，放入混料機(jī)內(nèi)混料40min，然后放入加熱爐將原料加熱至1400°C熔化，保持30min確保爐渣成分均勻，將熔融渣空冷至室溫，最后將熔塊破碎成粒度為20 50mm的預(yù)熔渣顆粒。此電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣的質(zhì)量百分比組成見(jiàn)下表。實(shí)施例3
將小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末先按要求破碎至-200目，然后取破碎后的原料小粒白灰，30%、二次鋁灰，3%、軋鋼氧化鐵皮，42%、輕燒白云石，23%、碳酸鋇粉末，2%，放入混料機(jī)內(nèi)混料80min，然后放入加熱爐將原料加熱至1470°C熔化，保持15min確保爐渣成分均勻，將熔融渣空冷至室溫，最后將熔塊破碎成粒度為3 20mm的預(yù)熔渣顆粒。表I為各實(shí)施例最終預(yù)熔渣成分。表I電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣成分及各成分的質(zhì)量百分比
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣，其組成按質(zhì)量百分比為CaO :30% 45%，Al2O3 :〈3%，MgO 6% 12%, SiO2 :〈1%，F(xiàn)eO 1% 10%, Fe2O3 30% 50%, BaO 0. 1% 5%，其它為不可避免的雜質(zhì)，以上各組分質(zhì)量百分比之和為100%。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣的制備方法，其特征在于如下步驟 (1)備料 原料為小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末； (2)原料破碎 將不同的原料經(jīng)破碎制成粒度小于100目的粉劑； (3)配料 將原料按如下比例配料，不同原料配料的質(zhì)量百分比為 小粒白灰，20% 40%、二次鋁灰，〈3%、軋鋼氧化鐵皮，40% 60%、輕燒白云石，15% 30%、碳酸鋇粉末，O. 2% 6% ； (4)混料 將按比例配好的原料放入混料機(jī)內(nèi)混料5 lOOmin，使其充分混勻； (5)加熱熔融 將混好的原料裝入加熱爐內(nèi)，升溫至130(Tl500°C高溫下，并持續(xù)10 IOOmin使其完全熔融，在熱態(tài)下把渣空冷至室溫，得到熔塊； (6)破碎 將熔塊破碎成粒度為O. 5 IOOmm的預(yù)熔渣塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種電化學(xué)脫碳用預(yù)熔渣及其制備方法，其組成CaO30%～45%，Al2O3<3%，MgO6%～12%，SiO2<1%，F(xiàn)eO1%～10%，F(xiàn)e2O330%～50%，BaO0.1%～5%，其它為不可避免的雜質(zhì)。原料為小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末；將不同的原料經(jīng)破碎制成粒度小于100目的粉劑；小粒白灰，20%～40%、二次鋁灰，<3%、軋鋼氧化鐵皮，40%～60%、輕燒白云石，15%～30%、碳酸鋇粉末，0.2%～6%；放入混料機(jī)內(nèi)混料5～100min；加熱爐內(nèi)升溫至1300~1500℃下 10～100min，空冷至室溫；破碎成粒度為0.5～100mm的預(yù)熔渣塊。
文檔編號(hào)C21C7/076GK102899451SQ20121040832
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者賈吉祥, 廖相巍, 趙剛, 曹東, 李廣幫, 郭慶濤, 朱曉雷 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司