[发明专利]一种应用电场降低炉渣氧化性的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明所采取的解决方案是：

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。

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。

本发明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：

△G_T^θ=-nFE_T^θ

式中，E_T^θ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；n为反应式中得失电子数；△G_T^θ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）