[发明专利]净化钢液用复合剂及其使用方法

说明书

本发明属于精炼技术领域，特别涉及净化钢液用复合剂及其使用方法。

已有技术中，净化钢液常用真空条件下精炼和非真空状态下喷粉的技术方案。然而，前者存在设备庞大、工艺操作复杂、处理时间长、液温降大、能耗高的缺点;后者存在处理效果不理想（尤其在降低钢中总氧量方面），并且有明显地增氢、增氮的缺点。

针对上述技术方案存在的问题，八十年代提出并发展起来钢包喂线精炼技术，例如法国专利243358公开了一种用喂线机向钢包中加入单一钙合金或金属包芯线的技术方案。然而，这种方案明显的缺点是钙蒸汽压高、利用率低等。

针对上述法国专利存在的不足，法国阿菲瓦尔公司又提出一种新的改进技术方案并在中国提出专利申请（申请号为CN88100499A）。其技术方案是，利用制作工艺复杂的双层套管增加包芯线的刚性，以便能把挥发性很强的钙、镁等物质送入钢包底部，去获得较高的利用率。在包芯线环状区内加入氧化物或CaC₂，进行辅助脱硫。由于释放钙速度缓慢的CaC₂放在环状区内先进入钢液，而蒸汽压高的Ca、Mg金属或合金放在轴向区内，后进入钢液，造成钙同时进入钢中，增加了钙的蒸汽压。因此，包芯线加入速度很低，一般少于2米/秒，这对大钢包处理钢液是不利的。同时，也降低了钙的利用率，而只能达到46%的脱硫效果。此外，由于没有加入可降低脱氧产物熔点的物质，例如CaF₂等，以致钢中夹杂物聚集上浮效果差，因而对钢中总氧量的降低不明显。

正如《合金钢手册》第二章第172-174页所介绍的那样，稀土有良好的夹杂变态作用。但是，由于稀土与氧、硫的亲和力很强，一般在钢包中的用量为0.15～0.20%。加之稀土化化合物比重较大而难以上浮，从而增加了钢中的夹杂物，引起浇注时钢液变流。因此，一般不在钢包中加稀土，而是把稀土加入结晶器和钢锭模中。

本发明的目的是，针对上述净化剂存在的缺点，提出一种净化钢液用复合剂。这种复合剂不仅能使净化产物熔点低，有利于钢中夹杂物聚集上浮，而且可明显降低钢中总氧量和夹杂物总量，并且通过分段释放钙来提高钙的利用率。

本发明还有一目的是，提供一种上述复合剂的使用方法。这种使用方法不仅能用较快的速度将其包芯线喂加到钢包中，有利于保护包芯线的刚性，而且有利于把复合剂送至钢包底部，有效地提高钙的利用率。

根据本发明的目的，特提出如下技术方案：

净化钢液用复合剂，含有Ca、Mg、Si、C、RE和F。本发明复合剂中各元素的含量（重量%）为：40-60%Ca、1-10%Mg，2-10%RE，10-20%Si，10-20%C，1-10%F。

Ca的作用主要是脱氧脱硫降低Al₂O₃的熔点。

Mg的作用主要是脱氧脱硫，其产物与钙的产物形成复合物使熔点降低。

Si作为钙的载体，具有降低钙汽压，释放钙的速度较快作用。

C的作用是降低钙蒸汽压，提高钙的利用率。

RE的作用是改变夹杂物形态。

F的作用是降低脱氧产物熔点，捕集夹杂物和有利于夹杂物上浮。

作为进一步的特征，本发明复合剂中的钙是以CaSi、CaC₂和CaF₂的化合物形式加入其中的，配比为3∶10∶1。配方（重量%）为：50-65% CaC₂，15-25% CaSi，5-15%RE-Si-Mg，5-15%CaF₂。

由于CaSi能够较早地释放出钙，而CaC₂释放钙的速度较慢，因此，增加了钙与钢液的接触机率，有效地提高了钙的利用率。

CaF₂能够降低脱氧产物的熔点，有利于钢中夹杂物聚集上浮，同时可提高对钢中Al₂O₃和SiO₂的捕集能力，使钢中的总氧量和夹杂物总量大大降低。

配方中少量的稀土，其作用是在钙、镁进行充分脱氧脱硫后，利用其氧化物比重大难以上浮的特点，留在钢中起夹杂变态的作用。此外，由于稀土加入量很少（约5-10ppm），而利用率高达55%以上，因此不增加钢中夹杂物。

本发明复合剂中，脱氧产物为多种氧化物的共存物，其有熔点低，有利于钢中夹杂物聚集上浮的优点。由于大大降低了钙的蒸气压，从而提高了这种复合剂包芯线的喂线速度，有利于保护包芯线的刚度，使复合剂能够送至钢包底部并分段释放钙，大大提高了钙的利用率。