專利名稱：一種鍋爐管鋼爐外精煉用低堿度合成渣的制作方法
技術領域：
本發明屬于煉鋼技術領域，具體來說是一種爐外精煉用合成渣，特別適用于高壓鍋爐管鋼鋼水的脫氧和夾雜物控制去除。
背景技術：
隨著科學技術的不斷發展，對鋼材質量的要求越來越嚴格，迫使煉鋼工藝和技術不斷更新和發展，生產潔凈鋼和超潔凈鋼，以提高鋼的質量、改善鋼材的性能。為此，相應要求精煉脫硫、脫氧、夾雜物控制工藝技術的加速進步，以滿足產品的質量水平。對鍋爐管用鋼，由于高壓鍋爐管經常在高壓、高溫下長時間工作，服役條件比較惡劣。在溫度和壓力長期作用下，其零部件將產生蠕變，并有可能發生持久斷裂，同時管子在高溫煙氣和水蒸汽的作用下也將發生氧化和腐蝕。為了使管子在工作時安全可靠，要求其具有高的持久強度、蠕變強度和好的抗蒸汽、氫、堿等腐蝕以及抗氧化性能，并有良好的組織穩定性。(章燕謀.鍋爐與壓力容器用鋼[M].西安西安交通大學出版社，1996:269-274)高壓鍋爐管使用的特殊性決定了必須有很高的潔凈度。對鍋爐管鋼來說，降低鋼中氧含量及對非金屬夾雜物的合理控制是潔凈度研究的重點。為達到上述目的，除傳統的鋼水冶煉時進行脫碳、脫硫、脫磷和升溫外，還采用爐外精煉，進一步脫除氣體和固體雜質，其中以鋼包為精煉容器的真空、非真空處理工藝為主、如LF、RH、VD等。在這些工藝中，一般采用了合成渣精煉技術，即在鋼包中，加入由多種原料配制的各種形式的合成渣。文獻(唐海燕，李京社，劉亮，等.高壓鍋爐鋼的非金屬夾雜物研究[J].煉鋼，2008，24 (4) :26-29.)對天津鋼管集團公司EAF-LF-VD-CC工藝生產的高壓鍋爐鋼LF處理前后、中間包鋼水和連鑄坯中總氧T
、夾雜物變化情況進行了全面研究。所用精煉渣初渣的化學成分(重量 ％)為CaO 42. 44 47. 65%, SiO2 15. 48 27. 34%, MgO 3. 6 4. 74%, Al2O310. 18^30. 02，R I. 74^2. 74。采用該精煉渣對鋼水進行處理，最終鑄坯中全氧含量為18 24ppm。鑄坯中的非金屬夾雜物主要為尺寸在5 μ m左右球形鈣鋁酸鹽和少量硅鋁酸鈣球狀復合夾雜物，還存在少量二次氧化產物。文獻(陽燕，劉建華，包燕平，等.高壓鍋爐管用鋼P12的潔凈度分析[J].鋼鐵釩鈦，2010,31 (4) :62-79.)鍛材中夾雜物主要有為尺寸較大的(5(Tl00m)長條狀Al2O3-SiO2-MnO系復合氧夾雜、不規則Al2O3夾雜和大量的硫化物?？煽闯龆窝趸瘒乐厍揖珶捗摿蛐Ч^差。LF精煉后鋼液T
為30ppm,鍛材中為20ppm。文獻中未提及所用精煉渣具體化學成分。專利CN101088663A提供了一種轉爐工藝生產高壓鍋爐管用連鑄圓坯的方法。采用專用精煉渣，成分為CaO 40 48%，SiO2 O. 5 6%，MgO 6 10%，Al2O3 38 45%，Fe2O3 O. I 2%。產品質量好，殘余元素(如Cu、Sn、Ni、Pb、Sb等)含量低,但并未提及具體氣體含量和夾雜控制情況。在現有技術中，廣泛采用的高壓鍋爐管鋼鋼水精煉用的合成渣均未嚴格控制精煉合成渣中的FeO+MnO含量，合成渣氧化性高。二次氧化較為嚴重且渣吸收夾雜物能力較差，二次氧化產生的夾雜物未得到及時上浮去除，鑄坯中存在不規則Al2O3夾雜和大量的硫化物，抗蒸汽、氫、堿等腐蝕以及抗氧化性能較差。

發明內容
本發明的目的在于提供一種既能提高鋼水潔凈度，降低鋼中氣體和夾雜物含量，尤其是降低氧含量，又能控制去除夾雜物的高壓鍋爐管鋼鋼水爐外精煉用低堿度合成渣。本發明的技術方案是一種鍋爐管鋼爐外精煉用低堿度合成渣，該合成渣以CaO、A1203、MgO、SiO2, CaF2為基本成分，控制合成渣堿度范圍、Fe0%+Mn0%，其具體的化學成分的重量百分比如下
CaO 48 55%，Al2O3 18 25%，MgO :6 8%，SiO2 14 18%，CaF2 5%，Mn0+Fe0〈l% ;其中，合成渣中堿度3 3. 5。
本發明化學成分的各組分均屬常規精煉渣的一般組分。但在本發明中，部分組分的含量范圍與傳統精煉渣有較大不同。其中堿度R控制在3 3. 5，文獻(呂同軍，倪友來，張雪松，等.50t鋼包爐(LF)用精煉渣的研制[J]·特殊鋼，2002，23(5) : 41 42)指出，精煉初渣堿度在2. 5^3范圍內爐渣既有良好的脫氧、脫硫能力，又有較好的吸附夾雜物的能力。
MnO+FeO小于1%，一般用FeO+MnO的含量來衡量爐渣的氧化性，爐渣中(FeO+MnO)含量減少，會促使與之平衡的鋼水氧活度降低，有利于精煉脫氧脫硫；CaF2控制在5%左右，CaF2可以降低精煉渣的粘度，使爐渣的流動性得到改善，增加了渣-鋼間的界面反應速度，目前爐外精煉渣中的CaF2含量通常控制在1(Γ40%，但隨著渣中CaF2含量的增加，爐渣對堿性耐火材料的侵蝕加劇，并產生環境污染等問題，因此，本發明中CaF2控制在5%左右減小CaF2造成的不良影響；Mg0控制在6 8%，一般認為渣中Mg0〈10%，渣系脫硫能力較高且對延長耐火材料的壽命有益。MgO還有降低精煉渣熔點的作用。本發明合成渣的生產方法與常規的爐外精煉用合成渣的生產方法相似。本發明和現有技術相比所具有的有益效果在于
(I)本發明按照 CaO 48 55%，Al2O3 18 25%，MgO 6 8%，SiO2 14 18%，CaF2 5%,Mn0+Fe0〈l%，渣中堿度3 3. 5配料制成合成渣。與傳統鍋爐管鋼鋼水精煉用合成渣相比，嚴格控制精煉渣氧化性，使Mn0+Fe0〈l%，促使與之平衡的鋼水氧活度降低，可將鋼中全氧控制在 12 15ppm。(2)本發明合成渣堿度保持在3 3. 5之間，精煉渣在具有良好的脫氧、脫硫能力的同時保持良好地熔化，流動和吸附夾雜物吸附去除能力?？蓪㈠仩t管鋼鋼水精煉、鈣處理、二次氧化過程中產生并上浮的非金屬夾雜吸附去除。避免了鑄坯中存在的不規則Al2O3和硫化物夾雜對產品抗蒸汽、氫、堿等腐蝕以及抗氧化性能的影響破壞。
實施例根據本發明所述的化學成分范圍，配制了 4批高堿度合成渣。釆用合成渣在IOkg真空感應爐中分別對4爐鋼水進行了精煉試驗。按合成渣批號加入到相應爐號的鋼水中。合成渣加入后，吹氬攪拌鋼水15分鐘，隨后加入硅鈣線進行鈣處理，吹氬弱攪拌8分鐘后澆錠。分別對精煉渣加入前鋼水和最終鑄錠取鋼樣。對所取鋼樣進行全氧含量分析，并采用掃描電鏡(SEM) +能譜儀(EDS)分析鋼中夾雜物形貌與成分；采用光學顯微鏡分析剛中夾雜物形貌與數量。結果表明精煉前。鋼水中的主要夾雜物為Al2O3夾雜和少量硫化物夾雜，此類夾雜熔點高，易造成水口堵塞，且影響產品的抗蒸汽、氫、堿等腐蝕以及抗氧化性能。精煉后鑄錠中的夾雜主要為細小彌散分布的球狀或近似球狀Al2O3-SiO2-CaO系為基礎復合了MgO的復合夾雜物。夾雜物數量為9. 6個/mm2。合成渣控制吸收夾雜物能力強。精煉后鑄錠全氧含量12 15ppm，精煉脫氧率76. 9^83. 3%，精煉合成渣脫氧效果好。表一為實施例低堿度合成渣的化學成分、堿度。表二為實施例低堿度合成渣對鋼水的脫氧效率。經過合成渣精煉，鋼中全氧含量為12 15ppm，脫氧率76. 9^83. 3%。合成渣脫氧效果好。
表I實施例低堿度合成渣的化學成分，%
權利要求
1.一種鍋爐管鋼爐外精煉用低堿度合成渣，該合成渣以CaO、A1203、MgO、SiO2, CaF2為基本成分，控制合成渣堿度范圍、Fe0%+Mn0%，其具體的化學成分的重量百分比如下CaO 48 55%，Al2O3 18 25%，MgO :6 8%，SiO2 14 18%，CaF2 5%，Mn0+Fe0〈l% ;其中，合成渣中堿度3 3. 5。
全文摘要
本發明一種鍋爐管鋼爐外精煉用低堿度合成渣，該合成渣以CaO、Al2O3、MgO、SiO2、CaF2為基本成分，控制合成渣堿度范圍、其具體的化學成分的重量百分比如下CaO48~55%，Al2O318~25%，MgO6~8%，SiO214~18%，CaF25%，MnO+FeO<1%；其中，合成渣中堿度3~3.5。與傳統鍋爐管鋼鋼水精煉用合成渣相比，嚴格控制精煉渣氧化性，使MnO+FeO<1%，促使與之平衡的鋼水氧活度降低，可將鋼中全氧控制在12~15ppm。合成渣堿度保持在3~3.5之間，精煉渣在具有良好的脫氧、脫硫能力的同時保持良好地熔化，流動和吸附夾雜物吸附去除能力。
文檔編號C21C7/076GK102912082SQ201210414179
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者孫彥輝, 方忠強, 熊輝輝, 羅磊 申請人:北京科技大學