一种应用电场降低炉渣氧化性的方法技术

本发明专利技术提供一种应用电场降低炉渣氧化性的方法，转炉出沸腾钢，出钢P≤0.015%，出钢温度＞1730℃，挂罐温度控制在1660-1700℃；转炉挡渣出钢过程中向大罐加入白灰和铝矾土，加入量控制在白灰2～8kg/吨钢、铝矾土2～8kg/吨钢。电解反应控制前对钢液进行测温定氧处理，然后将电解反应控制装置的阳极插入钢包顶渣中，将阴极插入钢液中，由直流电源通过阳极与阴极对熔渣钢液系统施加稳定的直流电场，使渣中铁氧化物发生电解还原反应，直至将渣中FeO降至目标含量。本发明专利技术能够将钢包顶渣FeO含量由20%左右降至1%以下，在降低炉渣氧化性的同时，有效避免对钢液造成的二次污染，是一种经济、洁净、环保的顶渣改质方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炼钢工艺
，尤其涉及一种利用一种应用电场降低钢包内炉渣 氧化性的方法。
技术介绍
在炼钢精炼过程中，钢包中顶渣的氧化性（FeO+MnO含量，主要以FeO为主)对钢液 成分以及钢质洁净度有着直接的影响。如对硫含量要求苛刻的高级别管线钢而言，在LF精 炼深脱硫之前必须对钢包顶渣氧化性进行控制，一般顶渣氧化性需控制在2%以内，更严格 的要控制在1. 5%以内，这就要求在脱硫之前必须对顶渣进行改质处理。一般的改质剂都含 有铝，改质后钢液中会产出大量的夹杂物，对钢质洁净度产生负面影响。而对生产超低碳钢 而言，一般的生产路线为转炉生产出沸腾钢，经真空精炼降低钢水的碳含量。此路线中对钢 包内顶渣改质较困难，现行改质方法是向钢包顶渣中加入改质剂，通过对钢水进行底吹氩 气的方法来提供动力学条件。但这样做有很多弊端，如在真空精炼后改质，将造成精炼后的 钢水氧化；若在真空精炼前改质，由于钢水含氧量高，顶渣改质剂与钢水中的氧反应，改质 效果较差。如果不改质，在浇铸过程中，高氧化性的顶渣将对钢水造成二次污染。
技术实现思路
本专利技术提供一种应用外加电场降低炉渣氧化性的方法，旨在通过对顶渣与钢液之 间施加的直流电场来消耗炉渣中的FeO，从而在降低炉渣氧化性的同时，避免对钢液造成二 次污染。 为此，本专利技术所采取的解决方案是： -种应用电场降低炉渣氧化性的方法，其特征在于，具体方法为： 1、转炉终点控制 转炉出沸腾钢，不调整合金成分，出钢P彡0. 015%，出钢温度> 1730°C，挂罐温度 控制在 1660-1700°C。 2、顶渣成分控制 转炉挡渣出钢，严格控制下渣量，出钢过程中向钢包加入白灰和铝矾土，加入量控 制在白灰2~8kg/吨钢、铝矾土 2~8kg/吨钢。 3、电解反应控制 将钢包运至电解处理工位，利用设于钢包上方的电解反应控制装置对熔渣钢液系 统施加电场，进行电解反应；其控制过程为： 首先对钢液进行测温定氧处理，然后将连接在直流电源正极上的阳极插入钢包顶 渣中，控制阳极在顶渣中的位置，避免阳极与钢液接触；再将连接在直流电源负极上的阴极 穿过顶渣后插入钢液中，并确保阴极导电部位不与顶渣接触；然后由直流电源通过阳极与 阴极对熔渣钢液系统施加稳定的直流电场，直流电源电压控制在1~100V，输出电流控制 在10~2000A，电解反应时间控制在30min以内，使渣中铁氧化物发生电解还原反应，随着 电解反应的持续进行，不断消耗渣中的FeO,直至将渣中FeO降至目标含量。 所述电解反应控制装置包括直流电源控制装置、阳极升降装置、阳极、阴极升降装 置和阴极；阳极升降装置的下部安装有阳极，阴极升降装置的下部安装有阴极，阳极通过导 线与直流电源的正极连接，阴极通过导线与直流电源的负极连接。 所述阳极为耐高温金属陶瓷、石墨或耐高温金属，形状为圆柱体或平板。 所述阴极采用内外两层的复合结构，外层为具有绝缘性质的耐高温陶瓷、耐高温 水泥，内层为具有耐高温导电性质的石墨、金属陶瓷或耐高温金属。 本专利技术降低炉渣氧化性的基本机理为： 熔渣离子理论表明，熔渣也是一种具有离子导电性的电解质，它含有阴离子或阴 离子团（如氧离子以及缔结有氧离子的阴离子团)，各类金属阳离子等。熔渣中各组分的理 论分解电压值，可以通过相应原电池的电势测得，也可以通过热力学数据计算求得。其原理 是：化合物分解所需的电能在数值上等于它在恒压下的生成自由能，但符号相反，即： Δ Gtθ =-nFETθ 式中，Ετθ为标准状态下的理论分解电压，V ;F为法拉第常数，96487C/mol电子；η 为反应式中得失电子数；Λ G/为恒压下的反应标准自由能改变值，J/mol。经计算熔渣各 组成分解电压如表1所示。 表1炉渣各成分分解电压（V) 由电化学原理可知，熔渣中的化合物在一定电化学反应的条件下(外加直流电场、 电极）可以发生电解还原反应，而一般烙渔各成分中FeO的分解电压最小，在外加电场力的 作用下会优先发生电解反应。据此，可以选择适于渣中铁氧化物分解的电场力，令其发生电 解还原反应，见反应式1。 Fe2++2e=Fe α) 如果阳极选择为惰性材料，则阳极不参与电解反应，得到O2，而在熔渣与阴极界面 产生Fe ;如果阳极选择碳质材料时测电解过程的反应式及电极反应过程为： 2Fe0 (L)+C (s)=2Fe (L)+C02 (g) 具体可以分解为以下反应： Fe0==Fe2++02_ (电离） Fe2++2e=Fe α) (阴极反应） 202-+C=C02(g)+4e (阳极反应） 本专利技术就是利用上述原理，通过置于顶渣中的阳极和置于钢液中的阴极间施加一 稳定的直流电场来使渣中铁氧化物发生电解还原反应，随着电解反应持续进行，渣中FeO 不断被消耗，直至降至目标含量，从而达到降低炉渣氧化性目的。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术通过在钢包顶渣与钢液中置入的阳极与阴极对熔渣钢液系统施加一稳定 的直流电场，能够将钢包顶渣FeO含量由20%左右降至1%以下，在降低炉渣氧化性的同时， 有效避免了对钢液造成的二次污染，是一种经济、洁净、环保的顶渣改质方法。【附图说明】 图1是电解反应控制装置使用状态示意图。 图中：阳极升降装置1、阳极2、顶渣3、钢液4、钢包5、阴极升降装置6、阴极7、直 流电源控制装置8。【具体实施方式】 由图1可见，本专利技术电解反应控制装置主要是由阳极升降装置1、阳极2、阴极升降 装置6、阴极7及直流电源控制装置8所组成。阳极升降装置1的下部安装有一石墨棒阳极 2,阳极2通过阳极升降装置1对插入熔渣3的深度进行调节。阴极升降装置6的下部安装 有一的阴极7,阴极7为内外两层复合结构的圆棒，外层包裹有耐高温水泥，内部为石墨棒； 阴极7通过阴极升降装置6对其升降行程和位置进行调节。阳极2通过导线与直流电源控 制装置8的直流电源正极连接，阴极通过导线与直流电源控制装置8的直流电源负极连接。 使用时，将阳极升降装置1及阳极2安装于钢包5左上方位置，将阴极升降装置6 及阴极7安设在钢包炉5右上方位置，通过阳极升降装置1将阳极2插入钢包5内的顶渣 3中，控制阳极2在顶渣3中的位置，避免阳极2与钢液4接触。再通过阴极升降装置6将 阴极7穿过顶渣3后插入钢液4中，并确保阴极7的导电部位不与顶渣3接触。然后由直 流电源控制装置8控制和调节直流电源，通过阳极2与阴极7对熔渣钢液系统施加稳定的 直流电场，电解反应时间控制在30min以内。 实施例采用IOOt钢包，总体控制工艺为转炉出沸腾钢，出钢温度大于1730°C，严 格控制下渣量，出钢过程中向钢包加入白灰和铝矾土，然后将钢包运至电解处理工位，进行 外加电场降低炉渣氧化性操作。实施例1-4主要控制参数及实施效果见表2。 表2实施例主要控制参数及实施效果表【主权项】1. ，其特征在于，具体方法为： (1) 、转炉终点控制 转炉出沸腾钢，不调整合金成分，出钢P < 0. 015%，出钢温度> 1730°C，挂罐温度控制 在 1660-170(TC ; (2) 、顶渣成分控制 转炉挡渣出钢，严格控制下渣量，出钢过程中向钢包加入白灰和铝矾土，加入量控制在 白灰2~8kg/吨钢、铝矾土 2~8kg/吨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用电场降低炉渣氧化性的方法，其特征在于，具体方法为：（1）、转炉终点控制转炉出沸腾钢，不调整合金成分，出钢P≤0.015%，出钢温度＞1730℃，挂罐温度控制在1660‑1700℃；（2）、顶渣成分控制转炉挡渣出钢，严格控制下渣量，出钢过程中向钢包加入白灰和铝矾土，加入量控制在白灰2～8kg/吨钢、铝矾土2～8kg/吨钢；（3）、电解反应控制将钢包运至电解处理工位，利用设于钢包上方的电解反应控制装置对熔渣钢液系统施加电场，进行电解反应；其控制过程为：首先对钢液进行测温定氧处理，然后将连接在直流电源正极上的阳极插入钢包顶渣中，控制阳极在顶渣中的位置，避免阳极与钢液接触；再将连接在直流电源负极上的阴极穿过顶渣后插入钢液中，并确保阴极导电部位不与顶渣接触；然后由直流电源通过阳极与阴极对熔渣钢液系统施加稳定的直流电场，直流电源电压控制在1～100V，输出电流控制在10～2000A，电解反应时间控制在30min以内，使渣中铁氧化物发生电解还原反应，随着电解反应的持续进行，不断消耗渣中的FeO，直至将渣中FeO降至目标含量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾吉祥，廖相巍，郭庆涛，黄玉平，朱晓雷，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21