[发明专利]一种制备超纯净钢的电化学精炼装置及精炼方法

权利要求书

1.一种制备超纯净钢的电化学精炼方法，其特征在于，

所述精炼方法采用如下电化学精炼装置：

所述电化学精炼装置包括钢包，所述钢包内设置有钢液，所述钢包的底部设置有与钢液连通的氩气透气砖，所述钢液上设置有精炼合成渣，所述精炼合成渣内设置有两个阳极电极，所述精炼合成渣上设置有一个阴极电极，所述钢包的一侧设置有与钢液连接的阳极信号电极；

两个所述阳极电极、一个所述阴极电极和一个电源构成钢水的电化学精炼的电极装置，两个所述阳极电极、所述阳极信号电极和一个电源构成两个阳极与钢液面距离的阳极位置反馈电极装置；

其中，阴极电极设置在距离钢渣界面上方的200mm；

所述阳极信号电极插设在钢包上沿下钢液可到达处300mm以下的耐火砖缝隙处，并焊接在钢包壳上；

所述精炼合成渣的厚度250-300mm，两个所述阳极电极底端与精炼合成渣界面距离100mm；

所述精炼方法的步骤如下：

S1、根据钢包吨位选择直流电源的供电容量：按照精炼钢液量和钢液在钢包中温度基本稳定，不会快速降温时，即加热后钢水到达最低温度后，按照钢液升温速度5℃/min选取电源，其中，钢包吨位为50t、60t、90t、150t时，供电容量分别为10000kVA、12000kVA、15000kVA、25000kVA；

S2、初炼炉向精炼装置的钢包出钢时，必须减少初炼炉炉渣进入精炼炉，出钢时向钢包底加入50％精炼合成渣；

S3、吹氩气搅拌：S2中装满钢液的钢包在精炼工位定位后，钢包开始吹氩气搅拌钢水，除加合金、加渣料、喂入铝线时强搅拌外，搅拌强度控制在每吨钢100-150L，因透气砖透气性的差别，吹氩搅拌强度通过目测决定，整个电化学精炼过程都伴随有吹氩气搅拌；

S4、补加精炼合成渣：吹氩气强搅拌，补加精炼合成渣，保证渣层厚度250-300mm；电极位置不稳定时，增加渣层厚度；

S5、喂入铝线、向渣面加铝：S4加入精炼合成渣后，向钢水喂入按照吨钢计算的0.4kg铝线，按照每吨钢0.3kg铝量向渣面加入10-20mm铝粒，视白渣情况补加铝粒，以维持白渣操作；

S6、两个阳极电极的定位：下放两个阳极电极到钢渣中，根据电化学精炼的电极装置中阳极信号电极的短路信号，确定接触到钢渣界面的零点位置，然后将两个阳极电极向上提起100mm，固定两个阳极电极的位置，两个阳极电极分别作定位；

S7、阴极电极送电引弧：阴极电极给电，下落，达到给定引弧电压，约距离钢渣界面200mm，起电弧，预置阴极工作电压分为200V和220V两级；

S8、电化学冶金脱氧、脱硫：在给定直流恒稳电压条件下，通过阴极电极引弧对钢液进行加热，钢液的温度为1550-1600℃，调小电流以实现钢液的平稳加热；加热过程中为了保持白渣，适当的向渣面撒入两次碳化硅或铝粒，维持渣面的还原气氛；使得钢渣中的碱性含钙氧化物电离成Ca²⁺和O^2-，来自钢中O、S在电场的作用下离子化为O^2-和S^2-并在电场的驱动下进入炉渣；

在钢渣中离子化的Al³⁺和钢中的O^2-在阳极电极附近反应生成Al₂O₃，钢中的S^2-与钢渣中的Ca²⁺在阳极电极附近反应生成CaS；

Al₂O₃和CaS进入钢渣中，完成了电化学脱氧脱硫的过程；电化学冶金脱氧、脱硫在40-60分钟的精炼全时间中将钢中硫含量降低至20ppm以下，将钢中的全氧含量降低至12ppm以下，得到超纯净钢水；

S9、将S8得到的超纯净钢水送连铸机铸成方坯、板坯或矩形坯。

2.一种根据权利要求1所述的制备超纯净钢的电化学精炼方法，其特征在于，S1直流电源供电容量的供电时间占S8精炼全时间的50-60％。