[发明专利]真空精炼用钢水冷却剂

说明书

技术领域

本发明涉及炼钢工艺技术，尤其涉及真空精炼超低碳钢时，钢水温度过高条件下使用的钢水冷却剂。

背景技术

炼钢工序的冶炼超低碳钢的任务是进一步降低钢中的碳含量、提高钢水的洁净度等。

超低碳钢普遍采用的生产路线是：转炉→真空循环脱气(RH)→连铸。RH真空精炼过程是冶炼超低碳钢的关键工序。RH真空精炼过程可以实现钢水的真空脱碳、脱气、成分和温度的调整、夹杂物的去除等，从而为连铸提供成分和温度合格的钢水。一般要求在RH真空精炼起始的钢水温度在1600℃左右，然而，转炉出钢钢水的温度有时候偏高，必须要对钢水进行冷却才能满足连铸的需要。一般采用向钢水中加入小废钢做冷却剂，其含碳量一般在0.03％-0.05％，会造成钢水增碳(在脱碳前期加入可以避免钢水增碳，但加重钢水脱碳的负担)，也会带来其它杂质元素，会给钢水的成分的调整带来困难，也使钢水的重量超出预期的要求；其冷却效果一般，每加入1t小废钢，可以使300t钢包的钢水温度降低6℃-8℃。因此必须寻求更好的钢水冷却剂来提高钢水的冷却效果，同时保证钢水的质量，不增加精炼处理的难度。

下面分析一下RH真空精炼处理超低碳钢过程，有助于理解本发明。RH真空精炼处理超低碳钢时，首先需要进行真空脱碳精炼，如果此时的钢水温度高，可以强化真空脱碳反应，应该充分利用这一有利时机。但在真空脱碳反应的后期，钢水进入脱碳滞留区，脱碳反应明显减缓。此时，通过RH真空精炼设备的顶枪向钢水中喷吹含氧化铁的粉剂，可以向钢水提供新的氧源和脱碳反应核心，促进脱碳反应，同时，由于此反应是吸热反应，可以对过高温度的钢水进行降温从而达到冷却钢水的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空精炼用钢水冷却剂，该钢水冷却剂能促进碳氧反应并均匀降低钢水温度，不使钢水受到污染，其操作方便。

本发明是这样实现的：一种真空精炼用钢水冷却剂，其特征是：所述钢水冷却剂采用金属氧化物粉剂，其主要成分为Fe₂O₃、CaO、MgO、SiO₂与有机溶剂硅油，其中的含量以重量百分比计为：Fe₂O₃ 62-78％，CaO 16-26％，MgO 3-8％，SiO₂ 2-5％，H₂O≤0.20％，有机溶剂硅油0.3-0.8％，粉剂的粒度范围在0.1mm-0.5mm。

本发明的钢水冷却剂采用混合料的粉剂制成，主要由烧结矿粉、活性石灰等组成，再通过向粉剂中加入极少量的有机溶剂硅油(0.8％以下)进行表面钝化处理，使其具有良好的防潮性和喷吹性能。在RH等真空反应器的真空室内通过喷粉枪向真空下的熔融钢水中喷吹此粉剂，喷吹的粉剂量在0.5kg/t-3.5kg/t，喷吹的时机在真空脱碳反应后期，能够有效降低钢水的温度，强化钢水在低碳区的真空脱碳反应。

本发明的氧化物粉剂具有良好的喷吹性能，可直接进入并分散于钢液中，促进碳氧反应并均匀降低钢水温度，是超低碳钢真空精炼过程的一种很有效的钢水冷却剂。

下面对本发明中各组成的作用进行说明：

强化钢水脱碳的氧化性粉剂中的Fe₂O₃，可以向钢水提供氧源和脱碳反应核心，以此来促进脱碳反应，利用该反应的吸热达到降低钢水温度和促进真空脱碳反应的目的。Fe₂O₃在高温下先生成FeO，再参加脱碳反应，其反应式分别为：

Fe₂O₃+Fe＝3FeO      ΔG°＝24267-62.63T(J/mol)

(FeO)+[C]＝Fe+CO    ΔG°＝99245-91.09T(J/mol)

由以上反应式可见，两个反应均属于吸热反应，经过计算，在标准状态下，Fe₂O₃的吸热量为2013kJ/kg。根据钢水的比热，1600℃下，钢水的比热为700J/kg·K，由此可以计算在1600℃左右的高温下，作为钢水冷却剂主要成分的Fe₂O₃加入量为0.30kg/t.K，也就是说，如果要使高温下的钢水降温1K(℃)，粉剂中的Fe₂O₃加入量应该是0.30kg/t。