[发明专利]一种生产高纯净钢的高钙高铝无氟精炼渣及精炼方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，特别是涉及一种生产高纯净钢的高钙高铝无氟精炼渣及精炼方法。 

  

背景技术

炉渣是钢液二次精炼过程中的重要材料，冶金领域一直有“炼好钢必先造好渣”的说法。炼钢过程中，二次精炼炉渣的选择直接影响钢材的纯净度（T[O]、[S]等含量）与钢中非金属夹杂物的成分、尺寸与形态，从而直接影响钢材最终的使用性能。 

目前，常规二次精炼渣主要成分为CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃，同时大多含有CaF₂作为炉渣助熔材料。按照化学成分，二次精炼炉渣一般主要有以下几种：（1）碱度（CaO/SiO₂）在3~5之间，Al₂O₃含量在20~30%，该渣系主要用于生产Al脱氧超低氧钢；但其缺点在于，不可避免地在钢中会生成大量高熔点非金属夹杂物，对钢材性能极为有害。（2）碱度（CaO/SiO₂）在1.5以下，Al₂O₃含量不高于15~20%；该渣系属于酸性渣，主要用于生产只能Si-Mn脱氧的钢种（如帘线钢、汽车发动机阀门弹簧钢等），以得到变形性能良好的夹杂物；其缺点在于难以实现钢材的超纯净化，同时该精炼渣系基本无脱硫能力。 

综上所述，开发一种适合于炼钢二次精炼过程的、能够同时实现钢液高纯净度与钢中非金属夹杂物细小化、球状化与低熔点化的精炼渣系很有必要。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种实现钢液高纯净度的同时，实现钢中非金属夹杂物的细小化、球形化与低熔点化的生产高纯净钢的高钙高铝无氟精炼渣及精炼方法。 

本发明的技术方案是：首先通过冶金物理化学基本原理，对炉渣/钢液/夹杂物之间的化学反应平衡进行了热力学计算。通过计算反推得到钢液纯净度控制与夹杂物控制目标所需的钢液成分与炉渣成分，随后进行试验验证、调整炉渣成分与精炼工艺，以得到最终准确的炉渣成分与相应的精炼工艺方法的准确参数。 

该高钙高铝无氟精炼渣的化学成分按质量百分含量为：CaO：30~50%、MgO：5~14.9%，Al₂O₃:30~45%、SiO₂：5~10%，余量为FeO和MnO；该高钙高铝无氟精炼渣进行炼钢的精炼方法，首先，按照设计要求配比高钙高铝无氟精炼渣，将配置好的炉渣料与钢液质量比控制在10-200kg/t，混合放入高纯MgO陶瓷坩埚内；随后将MgO陶瓷坩埚置于电阻炉的恒温区内，升温至1550-1600℃，通入高纯Ar气或者CO进行气氛保护，保温30-180min，将坩埚整体由电阻炉内取出，置于冰水中水淬冷却。随后将所得钢样、渣样进行化学成分分析，得到T[O]、[S]含量与炉渣成分信息；并随后采用扫描电镜对钢中非金属夹杂物进行大量分析，得到夹杂物尺寸、形貌、成分等特征信息。 

本发明的优点是：与现有常用精炼渣系相比，所开发的高CaO高Al₂O₃精炼渣系能够大幅度提高钢液纯净度，同时得到细小微米级、球状、较低熔点的非金属夹杂物；有效避免了以往常规精炼渣系条件下，钢中生产大尺寸、高熔点夹杂物的缺陷。所用精炼工艺也极为简单，需控制的重要精炼参数是反应时间与炉渣氧化性，通过反应时间的控制能够有效的控制钢中非金属夹杂物的低熔点化程度。精炼方法简单易行，可控性强。 

具体实施方式

下面结合具体实施例发明的技术方案做进一步说明。

将配置好的炉渣料与钢样按照10-200kg/t的质量比放入高纯MgO陶瓷坩埚内；随后将MgO陶瓷坩埚置于电阻炉的恒温区内，升温到1550-1600℃（炼钢温度）内，通入高纯Ar气或CO气体进行气氛保护，保温（30min、60min、90min、180min）后，将坩埚整体由电阻炉内取出，置于冰水中水淬冷却，得到所需炉渣试样与钢样，并进行后续分析。所的炉渣试样成分见下表1。表2为钢液纯净度与非金属夹杂物情况对比。 

表1实施所用两种精炼渣系的主要成分(％) 

表2钢液纯净度与非金属夹杂物情况对比

由验证结果可见，与现有的精炼炉渣相比，本发明的炉渣体系能够钢液纯净度更高，同时能够实现钢中夹杂物的无害化，即夹杂物的细小化、球状化与低熔点化。