真空精炼用钢水冷却剂制造技术

本发明专利技术涉及炼钢工艺技术，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。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Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ↓［２］与有机溶剂硅油，其中的含量以重量百分比计为：Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］　６２－７８％，ＣａＯ　１６－２６％，ＭｇＯ　３－８％，ＳｉＯ↓［２］　２－５％，Ｈ↓［２］Ｏ≤０．２０％，有机溶剂硅油０．３－０．８％，粉剂的粒度范围在０．１ｍｍ－０．５ｍｍ。本发明专利技术的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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及炼钢工艺技术，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。
技术介绍
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一真空循环脱气(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。C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lt小废钢，可以使300t 钢包的钢水温度降低6°C -8°C。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，有助于理解本专利技术。 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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术是这样实现的 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Fe203、 Ca0、 Mg0、 Si02与有机溶剂硅油，其中的含量以重量百分比计为Fe203 62_78%， CaO 16 — 26%， MgO 3 — 8%, Si02 2 — 5% ， H20《0.20%，有机溶剂 硅油O. 3-0. 8%，粉剂的粒度范围在O. lmm-O. 5mm。本专利技术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。本专利技术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。下面对本专利技术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Fe203，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。FeA在高温下先生成FeO，再参加 脱碳反应，其反应式分别为Fe203+Fe=3FeO AG0=24267-62.63T (J/mol)(FeO) +=Fe+CO AG。=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，Fe203的吸热量为2013 kJ/kg。根据钢水的比热，1600°C下， 钢水的比热为700 J/kg.K，由此可以计算在1600。C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 (。C)，粉剂中的Fe203加入量应该是0.30 kg/t。从上述反应还可以得到，Fe203可以在真空下参与脱碳反应，为真 空脱碳反应提供弥散分布于钢水中的氧源。因此，粉剂中Fe203既是真 空精炼时的钢水冷却剂，又可以为真空脱碳反应提供有效的氧源，增 加与钢液反应的界面积。但粉剂中Fe203含量太高则会对耐火材料侵蚀 加剧，粉剂的喷吹性能也会受到影响，会影响真空脱碳的工艺效果。 本专利技术中选择了^203的含量为62 — 78% (重量百分比)是适宜的。为了改善作为钢水冷却剂和真空脱碳促进作用的粉剂的喷吹性 能，提高粉剂的反应性能，在粉剂中添加一定量的氧化钙粉剂，并进 行钝化处理，可以增加粉剂的流动性、降低粉剂密度，且粉剂在运输、 储存过程中不吸潮，确保粉剂的反应性和良好的喷吹性能。此外，为 减轻喷吹粉剂对浸渍管耐火材料的侵蚀，在粉剂中加入一定比例的 MgO，既可以降低粉剂比重，也可以达到保护耐火材料的目的。CaO和 MgO都在粉剂中起关键的辅助作用，因此，含量都不能太高，否则粉剂 对钢水的冷却和促进真空脱碳的作用会受到削弱。本专利技术中选择了 CaO 的含量为16—26% (重量百分比)，MgO的含量为3 — 8% (重量百分 比)。Si02是由原料带入的，需要控制在一定范围。对降低粉剂熔点， 促进粉剂熔化、形成低熔点夹杂物有利，但会降低熔渣的碱度，影响 真空脱碳后钢水的脱氧。本专利技术控制粉剂中的Si02的含量为2 — 5X(重 量百分比)是适中的。粉剂中的水分需要严格控制，否则粉剂中的水分进入钢水，增加 了真空脱气的负担，也对钢的性能产生危害。本专利技术控制H20的含量 小于等于0.20% (重量百分比)。向粉剂中加入有机硅油后，对粉剂表面进行了钝化处理，使其表 面产生一层疏水保护层，而达到防潮、提高粉剂反应性、改善粉剂流 动性和喷吹性能的目的。有机硅油的含量在0.3-0.8% (重量百分比) 范围就能起到此作用。此外，粉剂的粒度也很重要，粉剂颗粒尺寸太大则反应性能差， 粉剂在钢水中的停留时间短，而粉剂颗粒过小，喷吹性能差，容易在 真空抽气条件下被抽入真空系统，不能参与反应，而且影响真空设备，造成设备故障。本专利技术控制的粉剂粒度范围为0. lmm-O. 5mm，既能保证 其反应性，又不会影响真空设备。实施例本专利技术的钢水冷却剂能够应用于超低碳钢的真空精炼过程，通过 喷吹这种冷却剂达到对超过规定温度钢水的冷却并强化真空脱碳的效 果，满足极低碳钢冶炼的要求。向真空精炼的钢水中喷吹钢水冷却剂 后，可以使钢水的温度下降3-15。C，使钢水中的碳含量达到15ppm以 下，从而为连铸提供成分和温度合格的钢水。下面是分别采用三种不 同组成的钢水冷却剂在真空下对钢水进行冷却和强化脱碳试验，组成 分别如表1所示。表l实施例中三种钢水冷却剂的组成(重量百分比)<table>table see original document page 6</column></row><table>注表1中不足部分为杂质元素。实施效果如下实施例1钢水在RH真空循环精炼过程喷吹冷却剂前的钢水温度为 丽。C，钢水碳含量为45卯m，喷吹3.4kg/t冷却剂后，钢水温度为 1598°C，钢水中碳含量降至llppm;实施例2钢水在RH真空循环精本文档来自技高网...

【技术保护点】
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Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ↓［２］与有机溶剂硅油，其中的含量以重量百分比计为：Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］　６２－７８％，ＣａＯ　１６－２６％，ＭｇＯ　３－８％，ＳｉＯ↓［２］　２－５％，Ｈ↓［２］Ｏ≤０．２０％，有机溶剂硅油０．３－０．８％，粉剂的粒度范围在０．１ｍｍ－０．５ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗泽，马志刚，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]