[发明专利]一种用于钢液脱氧钙处理的加钙方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢炉外精炼技术，具体涉及一种用于钢液脱氧钙处理的加钙方法。

背景技术

钙处理是20世纪70年代发展起来的一种钢水精炼手段，历史上，曾经有过向钢包内直接加入钙合金、向钢液内喷吹钙合金等方法，但由于处理效果不稳定或成本过高等原因已渐被淘汰，现在应用的是钢包喂钙线方法。它是将钙合金（Ca、Ca-Si、Ca-Fe等）用钢皮包裹制成包芯线，通过喂丝机的导引管将其以很高的速度插入钢液。喂丝过程中同时伴随惰性气体搅拌，以增加Ca在钢液中的停留时间和进行良好的混合。这种方法在全世界的钢铁企业中得到了广泛应用并取得了极大成功。钢包喂钙线的主要处理效果为：

（1）降低钢液中的O、S含量，同时钢水中含有一定量的钙可提高钢水的流动性。

（2）钢液中的氧化物夹杂不形成串簇状而转变为均匀分散的含Ca氧化物夹杂，从而减少夹杂物尺寸，在钢材轧制时不会变形。改善钢液洁净度。

（3）在Al镇静钢中加入Ca易把Al₂O₃夹杂变成液态钙铝酸盐，便于它聚合长大上浮，提高了钢液洁净度，从而防止水口堵塞。

但由于金属钙的熔点低（845℃）、沸点低（1450℃），在钢液中极易气化上浮到钢渣表面上，与空气中的氧及渣液中的氧化物产生剧烈反应，所以喂钙线时需要尽量将包芯线喂入到钢液最深处，利用钢液的静压力，防止金属钙快速气化，从而延长金属钙在钢液中停留时间，达到对钢液进行钙处理的作用。

现有的几种类型的含钙或钙合金的包芯线仍有下列缺陷：（1）含硅低钙合金包芯线，例如CaSi包芯线：其缺点是在炉外精炼过程中进行钙处理时不仅造成钢水增硅，且处理成本高，因此不适用于低Si钢种进行钙处理。（2）含硅钙粒、铁粒、钙粒混合物包芯线，例如Fe+Ca粉包芯线：其缺点是粉状金属钙比表面积大，易被氧化。另外，在精炼温度下，当外包层熔化后，裸露的金属钙快速气化，易造成钢渣液面激烈翻腾和飞溅，不仅钙的收得率低（钙的收得率仅8%—12%），还会造成钢水增氮及产生不安全因素。（3）含纯钙丝包芯线，例如钙丝直径7.5毫米、铁皮厚度0.55毫米包芯线：其缺点是虽然钙的收得率较前两种大大提高，但在钢水钙处理过程中，不仅钢渣喷溅严重，还会造成钢水会增氮5—8PPM及严重危及钢厂生产安全。

喂线方法是影响钙收得率的重要因素之一，喂线速度太快或太慢都会将合金释放于钢液的上部，从而降低甚至破坏处理过程；喂线的最佳速度能使包芯线的外皮在钢包的底部附近开始熔化，从而将其所包裹的钙芯释放于该处，达到使钙芯在被处理的钢液中有最长的停留（或与熔体的作用）时间。

在现有的喂线技术中，通常将最佳喂线速度近似的简化为与钢包中钢液高度有关的函数，即V=KH，式中V为最佳喂线速度，H为钢液的真实深度，K为速度修正常数，也即最佳喂线速度仅仅是钢包中钢液深度的函数。由此所得的喂线速度显然是粗略估算出来的，并不是最佳的喂线速度，其金属钙的利用率并未达到最佳。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于钢液脱氧钙处理的加钙方法，该加钙方法采用了复合结构的钙芯线，通过设置钙芯线的最佳入射高度、入射角度以及钙芯直径和芯皮厚度来确保钙处理过程的成功，同时根据公式计算出最佳喂线速度进行喂入，达到包芯线芯皮在钢包的底部附近开始熔化，从而将其所包裹的钙芯释放于该处，使钙在钢液中有最长的停留（或与熔体的作用）时间，以获取钙最高的利用率。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于钢液脱氧钙处理的加钙方法，涉及钢包内的钢液，其特征在于所述加钙方法采用复合结构的钙芯线，所述钙芯线由钙芯、中间层和外包层构成，所述外包层包覆于中间层外表面，中间层包覆于钙芯外表面，所述钙芯直径为5～6mm；所述钙芯线的入射高度距所述钢包内钢液液面正上方43～47cm，其入射角为与所述钢包内钢液液面呈48°～52°的夹角。

当所述钙芯直径为5.5～5.6mm时，所述钙芯线的入射高度距所述钢包内钢液液面正上方45～45.6cm，其入射角为与所述钢包内钢液液面呈50°～50.5°的夹角。

所述中间层呈中空圆柱状或中空的近似圆柱状，所述圆柱状或近似圆柱状的柱面上具有轴向开口。

所述开口呈紧密接触状。

所述中间层可以是粉状物料填塞层。

所述的中间层厚度为0.2～1.5mm。

所述的粉状物料填塞层为如下物质：硅铁粉、铁粉、铝粉（铝皮）、硅钙粉、稀土、铝酸钙粉等中的一种或一种以上的混合物。