[发明专利]一种生产钒微合金化螺纹钢的增氮精炼渣

说明书

本发明提供了一种生产钒微合金化螺纹钢的增氮精炼渣，是以含有氮化铝的铝灰为主要组分，并配以辅料石灰石和粘接剂，与水混合均匀后，用模具压制成型后烘干而得；各组分的质量百分比如下：铝灰50‑90%，石灰石10‑30%，粘结剂5‑25%。在精炼过程，将本发明增氮精炼渣分批加入钢包精炼炉中，利用高温电弧分解增氮精炼渣中的AlN，调整炉渣中的黏度使精炼炉炉渣中的氮维持在一定的水平，通过钢渣间的扩散来提高钢中氮含量，稳定钢水中氮的收得率，提高钒微合金效果，提升钢材力学性能，节约生产过程成本。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种生产钒微合金化螺纹钢的增氮精炼渣。

背景技术

钒微合金化是目前使用最广泛的螺纹钢微合金化生产方法。钒以固溶和化合物两种形态共存于钒微合金化的螺纹钢中，固溶态的钒对钢材的强化作用不明显，化合态的钒在钢中主要以V（C，N）的形式存在，这些化合物广泛分布在钢材的基体和晶界，对基体和晶界的滑移产生强烈的钉扎效果，对钢材的性能起到很好的强化作用。钢中钒的存在形态与钢水中氮的含量有关，氮含量越高，以化合态的形式析出的钒越多，强化效果越好。

目前钒氮合金化生产螺纹钢的过程中，通常使用VN16合金作为微合金强化剂。由于钒合金的性质比较稳定，可将其收得率稳定控制在95-97%之间，而钢中的氮受转炉终点、钢中氧含量、转炉温度、转炉底吹及钢中氧含量等因素的影响，其收得率在60-80%之间波动。当钢中氮含量较低时，强化合金钒大多以固溶的形态存在于钢中，不能充分发挥强化作用，造成钒的浪费。为解决钢中氮含量较低时钒的微合金强化效果较差的问题，通常采用加入含氮合金的方法来稳定和提升钢中的氮含量，但这会增加冶炼过程成本和控制难度。

我国铝产量位居世界第一位，是世界最大的铝生产国，约占全球产能的一半。电解铝生产过程中会产生大量铝灰，铝灰中含有大量的金属铝、氧化铝、氮化铝、盐及其他金属氧化物，这些铝灰不经过回收处理直接堆存或填埋，会导致铝灰中的有毒有害离子和颗粒物进入水体、土壤和大气，造成资源浪费和污染环境，如何资源化的利用这些工业废弃物，减少其对环境的危害，已经成为众多工业生产者共同的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产钒微合金化螺纹钢的增氮精炼渣，增氮精炼渣是以含有氮化铝（AlN）的铝灰为的主要组分，并配以辅料和粘接剂造成的粒径为20-50mm的精炼渣。利用精炼过程中电极的能量和钢渣中的氧将精炼渣中的AlN分解，并使分解的氮持续稳定存在于钢渣中，通过钢渣间的扩散向钢水增氮，能够明显提升和稳定微合金钢中氮含量。利用铝灰中的其他组元，可将精炼过程中炉渣的黏度控制在合理的范围内,增加氮在炉渣中的含量和停留时间，同时降低顶渣和钢水的氧化性,消除氧化性元素对钢水增氮的不良影响，增加过程增氮速度，从而提高钢水中氮的含量和稳定钢水中氮含量收得率。利用这种增氮精炼渣可使钢中的钒以化合物的形式析出，充分发挥钒的析出强化效果。

本发明的生产钒微合金化螺纹钢的增氮精炼渣，是以含有氮化铝的铝灰为主要组分，并配以辅料石灰石和粘接剂，与水混合均匀后，用模具（对辊式压球机）压制成型后烘干，得到粒径为20-50mm的生产钒微合金化螺纹钢的增氮精炼渣，其中原料组分的质量百分比如下：铝灰50-90%，石灰石10-30%，粘结剂5-25%。

所述铝灰的成分按质量百分比计：氧化铝30-70%、氮化铝10-35%、金属铝1-10%、盐类（主要包括KCl、MgCl₂、NaCl、NaF、KF）20%-30%、其余为氧化物（主要包括SiO₂、CaO、MgO、Na₂O、FeO、Fe₂O₃）及不可避免的杂质，粒度为0-3mm。

所述辅料石灰石是指符合YB/T 5279-2016的冶金用普通石灰石，粒度为0-3mm。

所述粘结剂为淀粉、钠基膨润土和水玻璃的混合物，其中各成分的质量百分比如下：淀粉10-20%、钠基膨润土10-50%、水玻璃10-50%。