[发明专利]一种强化钢水脱碳的氧化性粉剂

说明书

技术领域

本发明涉及炼钢工艺，特别涉及一种强化钢水脱碳的氧化性粉剂。

背景技术

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。

目前，超低碳钢普遍采用的生产路线是：转炉→真空循环脱气(RH)→连铸。然而RH真空处理时，当钢液中的碳含量降至15～30ppm后，碳氧反应速率急剧降低，存在脱碳滞止现象，反应的体积传质系数很快减少，采用常规的真空循环脱碳方式很难进一步降低钢水中的碳含量，必须寻求其他的手段来提高脱碳反应速率。

现有的钢水脱碳工艺一般采用真空处理，不采用喷粉脱碳工艺。主要受设备功能和粉剂性能的限制。国外专利涉及过喷粉脱碳工艺，虽然也取得了一定的脱碳效果，其一般采用烧结矿粉、含氢的氧化铁粉剂、含氧化铁和氧化镍等的单一组成粉剂等，这些粉剂的喷吹性能、防潮性能、脱碳效果一般，且对耐火材料的侵蚀也较严重，无法满足超低碳钢真空脱碳工艺的要求。

发明内容

针对超低碳钢的真空脱碳工艺，本发明的目的开发一种强化钢水脱碳的氧化性粉剂，具有良好的防潮性和喷吹性能；能够强化钢水在低碳区(50ppm以下碳含量)的真空脱碳反应，使钢水的碳含量达到10ppm以下。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种强化钢水脱碳的氧化性粉剂，其成分质量百分比为，

Fe₂O₃    56％～73％

MnO      3％～8％

CaO      16％～26％

MgO      2％～6％

SiO₂     2％～6％

Al₂O₃    0.5％～2.0％

有机溶剂硅油，外加，0.3％～1.0％

余量为不可避免杂质。

进一步，本发明的粉剂中的水分H₂O≤0.3％；粉剂的粒度范围在0.1mm～0.5mm。

在真空脱碳反应的低碳区(钢液中碳含量在0.01％以下)向钢液中喷吹氧化物粉剂是一种增加体积传质系数的有效方式。即在RH真空室内通过喷枪向循环钢水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，以此来促进脱碳反应。喷吹的氧化物粉剂绝大部分直接进入并分散于钢液中，粉料颗粒与钢液的反应界面积大大增加，同时氧化物粉剂作为氧源表面氧位较高且可作为CO气泡的形核核心，大大促进碳氧反应的进行。

在本发明中，强化钢水脱碳的氧化性粉剂中的Fe₂O₃和MnO属于氧化性物质，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。Fe₂O₃在高温下先生成FeO，再参加脱碳反应，其反应式分别为：

Fe₂O₃+Fe＝3FeO

(FeO，MnO)+[C]＝[Fe，Mn]+CO

因此，粉剂中Fe₂O₃和MnO是真空下钢水脱碳反应的主要组元，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，必须保证其含量达到一定的比例。但粉剂中Fe₂O₃和MnO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，都会影响真空脱碳的工艺效果。

为了改善强化钢水脱碳的氧化性粉剂的喷吹性能，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，否则真空脱碳的氧化性粉剂的真空脱碳效果会受到削弱。

SiO₂含量为2％～6％、Al₂O₃含量在0.5％～2.0％，SiO₂和Al₂O₃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。