[发明专利]炉外精炼用钢水复合净化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于熔融铁类合金的处理，尤其涉及炉外精炼添加去除钢中杂质的处理剂及其制取方法。 

背景技术

随着炼钢技术的发展，炉外精炼是现代炼钢的重要环节。在出钢及精炼过程中，添加特定的处理剂，可以有效地脱氧、脱硫，去除钢中夹杂，对于提高钢的内在质量，降低生产成本，开发新产品具有十分重要的意义。现在广泛采用一种高钙系列的钢水净化剂，其组分及含量重量百分比为：30-45％Ca、12-15％Si、10-25％C、≤0.75H₂O，这类钢水净化剂虽然具有较强的净化钢水能力和脱硫[S]能力，但缺点明显，电石CaC₂含量大，易潮解、生产、储存和使用都存在防潮问题，存在安全隐患；中国知识产权局公开的“钢水净化剂”，申请号：02146152.x，其组成及含量百分比为：钙Ca、钡Ba、铝Al和硅Si 5-18％、CaO 45-75％、Al₂O₃ 10-30％、SiO₂≤8％，这类钢水净化剂吸附钢中夹杂和脱[S]能力较好，但含脱[O]的元素太低，脱[O]能力偏弱，净化钢水能力低，炉渣泡沫化能力不强。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种炉外精炼用钢水复合净化剂，净化钢水能力强、脱硫效果好，能促进炉渣泡沫化，有利于炉外精炼的埋弧操作；制作方便，生产、储运和使用安全可靠，成本低。

炉外精炼用钢水复合净化剂，由石墨、硅铁、硅钙及铝钒土组合而成，按重量百分比由下列组分组成：18-32％C、15-26％Si、3-8％Fe、3-10％Ca、26-38％Al₂O₃、≤0.75％H₂O，余为杂质和粘结剂。

钢水净化剂组分含量优化，按重量百分比由下列组分组成：22-24％C、19-22％Si、4-5％Fe、5-6％Ca、26-32％Al₂O₃、≤0.5％H₂O，余为杂质和粘结剂。

钢水净化剂组分进一步含量优化，按重量百分比由下列组分组成：25-27％C、21-24％Si、6-7％Fe、6-7％Ca、28-34％Al₂O₃、≤0.5％H₂O，余为杂质和粘结剂。

上述钢水复合净化剂，是按成品组分含量由原料石墨、硅铁、硅钙及铝钒土及粘结剂组合而成，其中石墨粉C≥85％，硅铁FeSi₇₅，(Si≥75％，余为Fe)，硅钙Ca₂₈Si₆₀  (Ca≥28％Si≥55％)；铝钒土Al₂O₃≥80。

本发明的钢水复合剂中[C]、[Si]及[Ca]都起脱氧作用，降低钢中[O]；[Ca]及[C]与[O]反应产生CO气泡，起着加速排除夹杂作用；[Ca]和Al₂O₃起着提高脱硫率作用。其机理叙述如下：

1、对钢水脱氧

[C]、[Si]及[Ca]都具有脱氧作用，其化学反应及自由能变化值如下：

[Ca]+[O]＝CaO      ΔG°＝-629667+144.8T[J/mol]

[Si]+2[O]＝SiO₂    ΔG°＝-588300+225.2T[J/mol]

[C]+[O]＝CO        ΔG°＝-22186-38.39T[J/mol]

以上可以看出，[C]、[Si]及[Ca]共同作用，脱氧能力更强。经计算02146152.x公开的钢水净化剂的脱氧指数设计值≤20，而本发明的钢水复合净化剂脱氧指数设计值为60。

2、排除钢水中的夹杂物能力

首先，钢水复合净化剂加入钢包的过程中，必然会对炉渣脱氧，降低了(FeO)和(MnO)的含量，也就减少了下列反应：

3(FeO)+2[Al]＝(Al₂O₃)+3Fe

3(MnO)+2[Al]＝(Al₂O₃)+3[Mn]

因此，减少了钢水中氧化物夹杂的产生；

其次，熔于钢中的部分[Ca]会与[O]或[S]反应生成CaO或CaS。这些反应产物即与钢中Al₂O₃反应生成熔点较低复合化合物，有利于夹杂物上浮排出。