钢包覆盖渣含硼改质剂及其使用方法.pdf

一种钢包覆盖渣含硼改质剂及其使用方法，改质剂成分按重量百分比为CaO 20～30％、MgO 4～12％、B2O3 25～44％、Al2O3 1～3％、SiO2 2～10％、Fe2O3 0～1.5％，Al 1～3％，杂质0.5～1.5％，烧失成分10～20％。使用方法为：出钢时将含硼改质剂随钢流加入到钢包中，或者在出钢结束后将含硼改质剂加入到钢水液面上，含硼改质剂的用量为0.4～0.6kg/t钢水。本发明使用含硼改质剂代替含CaF2改质剂，具有作用快、早成渣，达到提高精炼速度和效果的目的，同时可以避免CaF2对炉衬的侵蚀，减少环境污染和对人体的危害。

1、  一种钢包覆盖渣含硼改质剂，其特征在于该含硼改质剂的成分按重量百分比为CaO20～30％、MgO 4～12％、B₂O₃ 25～44％、A1₂O₃ 1～3％、SiO₂ 2～10％、Fe₂O₃ 0～1.5％，Al 1～3％，杂质0.5～1.5％，烧失成分10～20％；粒度要求为：将全部含硼改质剂过50目筛后，筛余物占含硼改质剂总重量的10％以下。

2、  权利要求1所述的一种钢包覆盖渣含硼改质剂的使用方法，其特征在于：出钢时将含硼改质剂随钢流加入到钢包中，或者在出钢结束后将含硼改质剂加入到钢水液面上，含硼改质剂的用量为0.4～0.6kg/t钢水。

钢包覆盖渣含硼改质剂及其使用方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种钢包覆盖渣含硼改质剂及其使用方法。
背景技术
钢包覆盖渣主要由转炉精炼渣在出钢过程流入和合金脱氧产物所形成的渣组成，通常存在渣量大、氧化性高、碱度低等问题，降低了钢水的脱氧、脱硫能力，影响精炼效果；同时，部分覆盖渣还存在熔点高、粘度大、易结壳现象，造成LF炉下电极和加料困难，进而给滑板处理、翻包和钢包周转等带来困难，乃至影响生产过程的顺利进行。此外，转炉的精炼渣，传统上多含CaF₂组分，增加了炉渣对耐火材料的侵蚀，污染环境和影响人体健康。为了对覆盖渣改质，钢包内所加改质剂通常也含有CaF₂，亦加重了对生产和环境的负面影响。
发明内容
针对现有钢包覆盖渣及其改质剂的问题，本发明提供一种钢包覆盖渣含硼改质剂及其使用方法，目的在于提高覆盖渣碱度、降低氧化性和降低覆盖渣熔点，避免精炼过程中使用CaF₂对炉衬的侵蚀及其他危害。
本发明的钢包覆盖渣含硼改质剂的化学成分按重量百分比为CaO 20～30％、MgO4～12％、B₂O₃ 25～44％、Al₂O₃ 1～3％、SiO₂ 2～10％、Fe₂O₃ 0～1.5％，Al 1～3％，杂质0.5～1.5％，烧失成分10～20％；粒度要求为：将全部含硼改质剂过50目筛后，筛余物占含硼改质剂总重量的10％以下，熔点小于1100℃。烧失成分为SO₃、CO₂和H₂O，SO₃、CO₂和H₂O分别以硫酸根、碳酸根和结晶水的形态存在。杂质为Na、K、Mn、Ti、Ba的氧化物。
上述含硼改质剂的制备方法为：采用硼镁石物理破碎，经人工配料，再按成分要求添加CaO粉和/或MgO粉，混合均匀，然后按成分要求加入金属铝粉制备成含硼改质剂。
本发明的钢包覆盖渣含硼改质剂的使用方法为：出钢时将含硼改质剂随钢流加入到钢包中，或者在出钢结束后将含硼改质剂加入到钢水液面上，含硼改质剂的用量为0.4～0.6kg/t钢水。当采用将含硼改质剂加入到钢水液面的方式时，冶炼出的成品钢中硼元素的重量含量增加0.0022～0.0033％，而且硼增加量稳定。该含硼改质剂适用于冶炼含硼系列钢种，例如300系列不锈钢，同时也适用于对硼含量没有要求和限制的钢种。
本发明采用的原料硼镁石系指“白硼”矿石，其次级产品中的偏硼酸钙(CaB₂O₄·2H₂O)成分，做为含硼改质剂的基础组分；偏硼酸钙中含有CaO，其含量≤30％。CaO是精炼渣、覆盖渣的主要成分之一，它对渣碱度和精炼能力有直接影响。偏硼酸钙带入的CaO量较高时，可以满足改质剂对CaO的需求。同时，在精炼渣中使用，可以减少精炼渣造渣过程的石灰加入量。原料中不含对钢水和环境有害的组分。原矿中伴有少量或微量Na、K、Mn、Ti、Ba元素，他们对冶炼过程不产生有害影响。
上述含硼改质剂的成分以含一定量B₂O₃的偏硼酸钙为基础，配加脱氧组分金属铝和碱性氧化物，以提高改质剂的脱氧、脱硫能力；含硼改质剂的成分根据覆盖渣的碱度、氧化性和流动性要求加以配制，以保证渣的精炼能力；铝是钢中的强脱氧元素，含硼改质剂中添加少量铝粉，可以降低渣子氧化性，同时可以贡献成渣热量，对精炼和成渣都有好处。含硼改质剂中B₂O₃含量必须保证在上述范围内，以降低覆盖渣熔点，改善渣流动性。含硼改质剂中MgO组分，少量由原料中带入，根据需要采用配加方式增加。含硼改质剂中CaO含量根据渣性能要求配制，在含硼改质剂的制备过程中进行调整。
B₂O₃是含硼改质剂中非常有效的助溶剂，也是含硼改质剂中起主要作用的元素。B₂O₃熔点450℃，在渣中能够快速熔化，同时可以与渣中的CaO、MgO等多种碱性氧化物形成低熔点复合化合物，如熔点为988℃的MgO·B₂O₃，熔点为1100℃的CaO·B₂O₃等，使渣系熔点下降，促进CaO溶解，加快精炼过程的成渣速度。B₂O₃比CaF₂与渣中碱性氧化物形成的复合化合物熔点要相对低300℃左右，所以它比CaF₂是更有效的助熔剂，能够促进快速成渣。据研究介绍，渣中B₂O₃每增加1％可以降低熔化温度25℃左右。
本发明使用含硼改质剂代替含CaF₂的改质剂，可以避免CaF₂对炉衬的侵蚀，减少环境污染和对人体的危害，同时具有作用快、早成渣，达到提高精炼速度和效果的目的。
具体实施方式
本发明实施例中采用的铝粉为普通工业铝粉，粒度不大于180目。
本发明实施例中冶炼的钢种为300系列不锈钢。
本发明实施例中采用的CaO粉和MgO粉为普通工业产品。
实施例1
采用一步法冶炼不锈钢时，由于合金和辅料都加入到转炉中，而且高碳铬铁含硅，为此需要增加石灰用量，导致转炉出渣量大，同时精炼渣熔点高、粘度大、钢包中易结渣壳，给后步操作带来诸多不利影响。转炉精炼渣平均含CaO 52.04wt％、SiO₂ 33.13wt％、MgO 7.3wt％、Fe₂O₃ 0.93％、MnO 0.019％，以CaO/SiO₂代表碱度，(FeO+MnO)代表氧化性，可见渣碱度偏低、熔点较高。
按上述方法冶炼不锈钢，出钢结束后将含硼改质剂加入到钢包液面上，含硼改质剂的用量为0.4kg/t钢水。加入含硼改质剂后，冶炼出的成品钢中硼的重量含量增加0.0022％。
所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 30％、MgO 4％、B₂O₃ 44％、Al₂O₃ 2％、SiO₂4％、Fe₂O₃ 1.5％，Al 3％，杂质1.5％，烧失成分10％；粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10％以下，熔点小于1100℃。
使用后覆盖渣平均成分为CaO 56.16wt％、SiO₂ 30.53wt％、MgO 6.67wt％、Fe₂O₃ 0.80wt％、MnO 0.68wt％。
经过多次实验表明，加入含硼改质剂后，渣碱度提高、渣流动性良好，转炉出钢到LF炉未发生大包吹不开的情况；LF炉加料和给电正常；浇铸结束钢包表面结壳很薄，翻渣过程碎裂且基本翻干净。同时，B的收得率比较稳定，能够代替B线的喂加，每炉加入30Kg改质剂相当于喂入硼线15米左右。
实施例2
对于在精炼渣和改质剂中使用含CaF₂组份的渣系，由于存在炉衬侵蚀加剧和CaF₂污染问题，拟以含硼改质剂代替含CaF₂改质剂。
所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 28％、MgO 10％、B₂O₃ 40％、Al₂O₃ 1％、SiO₂ 2％、Fe₂O₃ 1％，Al 2％，杂质0.5％，烧失成分17.5％；粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10％以下，熔点小于1100℃。
按实施例1所述的方法将含硼改质剂加入到钢水液面上，加入量为0.5kg/t钢水。
加入含硼改质剂后对覆盖渣进行分析表明，渣碱度和氧化性合适，采用上述含硼改质剂进行处理后，避免了含CaF₂改质剂所存在的不足，而且化渣良好，成渣迅速，促进了精炼过程的进行。
实施例3
精炼时使用MgO-C质炉衬，为避免炉衬加重侵蚀和快速成渣，拟提高渣中MgO含量，所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 28％、MgO 12％、B₂O₃ 25％、Al₂O₃ 3％、SiO₂ 10％、Al 1.5％，杂质0.5％，烧失成分20％；粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10％以下，熔点小于1100℃。
按实施例1所述的方法将含硼改质剂加入到钢水液面上，加入量为0.6kg/t钢水。
经加入含硼改质剂，渣碱度和MgO含量提高、化渣、成渣迅速、渣精炼能力提高。转炉出钢到LF炉没有大包吹不开的情况；LF炉加料和给电正常。
实施例4
所用的含硼改质剂成分按重量百分比为CaO 20％、MgO9％、B₂O₃ 39％、Al₂O₃ 2％、SiO₂7％、Al 3％，Fe₂O₃ 1.5％，杂质1.5％，烧失成分17％；粒度为过50目筛后的筛余物占含硼改质剂总重量的10％以下，熔点小于1100℃。
出钢时将含硼改质剂随钢流加入到钢包中，加入量为0.4kg/t钢水。
经加入含硼改质剂，渣碱度和MgO含量提高、化渣、成渣迅速、渣精炼能力提高。转炉出钢到LF炉没有大包吹不开的情况；LF炉加料和给电正常。