[发明专利]一种电化学脱碳用预熔渣及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，尤其涉及一种电化学脱碳所用的预熔渣及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，超低碳（〔C〕≤30×10^-6）冷轧薄板广泛应用于汽车、家电、电子领域。众所周知，固溶碳严重影响了钢的深冲性能，为了得到表面质量和加工性能良好的冷轧薄板钢，必须降低钢中固溶碳的含量。

传统的脱碳方法是将氧供入熔池，将铁碳熔体中的碳氧化。在反应过程中，生成的CO气体以气泡形式从熔池中排出。

脱碳结束后，钢液中留存有过量的氧，因此还需加入大量的脱氧剂对钢液进行脱氧处理。从而带来一系列不利的影响，例如使用脱氧剂会增加冶炼成本，再者脱氧产物会造成连铸水口堵塞，脱氧产物还会造成冷轧薄板表面质量问题等等，所以对钢质纯净化要求越来越高的情况下，继续寻找其他洁净、无污染、低成本的脱碳方法。因此，许多工作者致力于洁净地低成本的脱碳新方法的研究。其研究思路主要体现在一些文献中，如文献“Fe-C熔体与熔渣反应的电化学机理”和“铁碳金属颗粒与熔渣的反应”，以及申请号为201110077874.3的中国发明专利，均利用电化学反应机理，在铁液、钢液和熔渣间外加导体或施加电场，无需向钢液中供氧即可实现脱碳的目的，同时还可避免钢液过氧化以及使用脱氧剂、污染钢液等问题。

对于应用电化学脱氧法来说，选择合理熔渣体系，是整个技术的关键之一，关系着是否能够将熔体中的碳脱到预期的水平。这就要求熔渣具有良好的氧离子迁移能力、良好的导电性、合适的黏度、合适的熔点、均匀稳定的化学成分等特点。

目前应用的熔渣体系主要为CO、FeO_x、SiO₂等，其中CO、FeO_x、SiO₂的质量百分数之比比较固定，且熔渣熔点较高，黏度较大，对于电化学脱氧法来说并不是特别适宜。

发明内容

本发明旨在提供一种化学成分均匀稳定，具有良好的氧离子迁移能力、良好的导电性、合适的黏度和熔点，尤其是低成本的电化学脱碳用预熔渣及其制备方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种电化学脱碳用预熔渣，其组成及质量百分比为：

Fe₂O₃ 50%～65%，CaO 30%～45%，Al₂O₃ 0.5%～3%，SiO₂ 1.5%～3%，其余杂质为K₂O、Na₂O、MgO、MnO。

一种电化学脱碳用预熔渣的制备方法，其具体方法和步骤为：

1、原料准备：原料包括含氧化钙材料、含氧化铁材料和既含氧化钙又含氧化铁材料；

所述含氧化钙材料为造纸白泥、石灰窑除尘灰、废弃钙质灰中的一种或两种；

所述含氧化铁材料为工业生产过程中产生的轧钢铁鳞；

所述既含氧化钙又含氧化铁材料为铁水脱硫除尘灰、高炉除尘灰中的一种或两种。

2、破碎：将原料破碎处理成粒度为2.0mm以下的粉状料。

3、混合：将破碎后的原料按照含氧化铁材料0～60%、含氧化钙材料20%～50%、既含氧化钙又含氧化铁材料8～50%的质量百分比进行配料混合，并采用强制式搅拌机搅拌均匀。

4、熔炼：将混匀的混合料加入高温熔炼炉中，在温度1400～1500℃下进行熔炼。

5、熔融出炉后冷却结晶。

6、破碎成型：将结晶料进行破碎，制成粒度＜50mm的电化学脱碳用预熔渣。上述方案的设计，主要是基于以下六个因素：

1、熔渣需具有良好的氧离子迁移能力，如果熔渣中氧离子在外加导体或外加电场作用下的迁移速度太慢，这种熔渣就没有实际应用的价值。

2、熔渣需具有良好的导电性，选用导电能力强的渣系，则渣中离子较多，有利于电化学反应的进行。

3、选用阳离子电解电位比较高的渣系，使外加电场的调节范围更宽。

4、熔渣应具有合适的黏度，黏度太大，熔渣流动性不好，不适宜离子迁移；黏度太小也不利于脱碳的控制。

5、熔渣的成分要均匀一致，保证化学性质稳定。

6、制备熔渣的物料选择上，主要以工业废弃物为主，在体现使用效果的同时还要兼顾社会效益，实现废弃物料在资源化的目的，达到节能、减排，低碳、环保的新要求。