复合精炼剂多媒体概要

1、钢水复合精炼剂应用,技术,重庆大学,重钢集团,2,钢水复合精炼剂应用,技术,1,复合精炼剂理化指标,2,复合精炼剂使用工艺,3,复合精炼剂与同等量,BaAlSi,合金脱氧效果比较,4,复合精炼剂改质效果比较,5,复合精炼剂脱氧、改质原理,6,复合精炼剂脱氧冶金特点,7,复合精炼剂顶渣改质冶金特点,8,结语,3,前言,钢水复合精炼剂是一种,集钢液、钢渣脱氧,吸附夹杂等精炼功能的新型冶金辅助材料,出钢时向钢包内加入,能起到合金脱氧作,用,在钢包渣面上加入,能对转炉下渣脱氧,改质，有效改变转炉下渣氧化性高带来的一系,列质量问题,同时该精炼剂,熔点低，聚合能力强,对硫,化物夹杂、氮化物夹杂、氧化物夹杂

2、，特别是,SiO,2,Al,2,O,3,夹杂具有强的吸附能力,这对提高,钢水质量具有十分重要的作用,4,1,复合精炼剂理化指标,表,1,复合精炼剂理化指标,成分,CaO,Al,2,O,3,Si,Al,Ba,Ca,SiC,合金,SiO,2,C,H,2,O,16,25,14,18,45,70,5,46,0.5,5,2,复合精炼剂使用工艺,1,作为预脱氧剂,在转炉出钢过程中，利用其混,冲时良好的动力学条件加入钢包中,代替,等量,合金,BaAlSi,等对钢水进行预脱氧,加料顺序,合成渣用量大条件：复合精炼剂,少部分合成渣,合金化合金（硅铁、锰铁,等,增碳剂,补加合成渣,合成渣用量小条件：复合精炼剂,合

3、金化合,金（硅铁、锰铁等,增碳剂,合成渣,加入量,120Kg,即,1.5,Kg,吨钢,2,作为顶渣改质剂,在出完钢后加入钢包渣中对,炉渣改质,加入量,4060 Kg,即,0.50.75 Kg,吨钢,6,3,复合精炼剂与同等量,BaAlSi,合金脱氧,效果比较,Q235B,高,脱氧剂类型,脱氧剂,氩前氧平,均,PPm,氩后氧平,均,PPm,硅回,收率,锰回,收率,加入量,Kg,统计炉数,炉,BaAlSi,120,5,73,21.1,64.08,78.8,复合精炼剂,120,12,65.98,14.1,64.69,80,比较,7.02,7,0.61,1.2,7,4,复合精炼剂改质效果比较,Q235

4、B,高,脱氧剂类型,改质,氩前,FeO+MnO,氩后,FeO+MnO,结晶器,PPm,加入量,Kg,试验炉数,炉,To,N,BaAlSi,120,5,11.56,4.53,160.3,38.3,BaAlSi,100,3,10.31,8.7,复合精炼剂,60,11,6.99,3.76,157.1,46.3,复合精炼剂,40,3,5.71,5.02,8,由上述检验结果得,开发的复合精炼剂能起到代替合金,预脱氧、钢包渣改质（钢包渣,FeO)+(MnO)5,目的,脱氧、改质效果稳定。使用中观察,复合精炼剂熔化良好，钢包液面不结团,渣态疏松。复合精炼剂加入过程中无烟,尘飞扬，包内、渣面反应平稳,9,12

5、0kg,复合精炼剂脱氧效果能达到同等,量,BaAlSi,合金脱氧效果,氩前,O,平均,为,65.98PPm,氩后平均,O,为,14.1PPm,平均结果略好于,BaAlSi,合金脱氧,氩前,O,平均为,73PPm,氩后平均,O21.1PPm,由于脱氧效果略好于,BaAlSi,合金脱氧,因此使用复合精炼剂，硅、锰合金收得,率也略有提高。虽由于后续保护浇注工,艺不完善，结晶器内取气体样，测试全,氧,To,量波动大,但平均值低于,BaAlSi,合,金脱氧条件,喂丝脱氧，每米线脱氧量,两种工艺相当,10,60Kg,0.75 Kg,吨钢）复合精炼剂,用于钢渣改质，能达到氩后渣,FeO)+(MnO)5,的改

6、质目标,FeO)+(MnO,平均为,3.76,40Kg,复合精炼剂,钢渣改质条件,接近,氩后渣,FeO)+(MnO)5,的改质目标。因,此要达到钢包改质氩后渣中,FeO)+(MnO)5,的目标，用于改质的复,合精炼剂应大于,40Kg,即大于,0.5Kg/t,钢,11,由钢包渣不同时期成分变化分析，加入,120KgBaAlSi,合金脱氧剂，在钢水脱氧过程中,还有过剩脱氧元素存在，过剩脱氧剂上浮到钢,包面上与顶渣结合，还原钢包渣中氧，起降低,钢包渣氧化性作用，因此在,120KgBaAlSi,合金,脱氧剂加入量条件下，氩后钢包渣氧化性虽高,于用复合精炼剂改质条件，但能达到,FeO)+(MnO)5,F

7、eO)+(MnO,平均为,4.53,后续工艺要求,BaAlSi,合金脱氧剂在,100Kg,加入量条件下,由于没有过多过剩脱氧元素存在，氩后渣,FeO)+(MnO)8,这易造成后续工艺中钢水的,二次氧化现象，所以须增加合金加入量或,加入,复合精炼剂改质钢渣,12,5,复合精炼剂脱氧改质原理,5,1,钢中夹杂物评价,转炉炼钢是一个氧化过程：把纯,O,2,吹入铁水熔池，使,C,Si,Mn,P,氧化成为不同含碳量的钢液，当吹炼终点时,钢中溶解了过多的氧，称为,O,溶,或,a,O,在出钢时，必须,进行脱氧，把,O,溶,转变成氧化物夹杂，所以钢中氧可表示,为,TO=O,夹杂,O,溶,出钢时,O,夹杂,0,

8、TO,O,溶,400-1000ppm,O,溶,决定于,钢中,C,转炉吹炼终点钢中,C,与,aO,关系,渣中,FeO,钢水温度,13,钢包脱氧合金化,精炼后,O,溶,0,TO,O,夹杂,O,夹杂,决定于,夹杂物类型,夹杂物传输到钢,渣界面,渣相吸附夹杂物,14,5.2,夹杂物控制原理,5.2.1,夹杂物类型,就脱氧而言，分为下列情况,1,用,Si+Mn,脱氧,形成的脱氧产物有,纯,SiO,2,固体,MnO,SiO,2,液体,MnO,FeO,固溶体,控制合适的,Mn/Si,比，得到液相,MnO,SiO,2,容,易上浮排除。但往往由于脱氧不良，铸坯会产,生皮下气孔,15,2,用,Si+Mn+Al,脱

9、氧,形成的脱氧产物可能有,蔷薇辉石,2MnO,2Al,2,O,3,5SiO,2,硅铝榴石,3MnO,Al,2,O,3,3SiO,2,纯,Al,2,O,3,Al,2,O,3,30,要把夹杂物成分控制在相图中的阴影区,则必须钢中,Al,S,=0.006,钢中,O,溶,可达,20ppm,而无,Al,2,O,3,沉淀，钢水可浇性好，不堵水,口，铸坯不产生皮下气孔,16,3,用过剩铝脱氧,对,于,低,C,Al,镇,静,钢,钢,中,Al,S,0.02,0.04,则脱氧产物全部为,Al,2,O,3,Al,2,O,3,熔点高，钢水中呈固态,可浇性差，堵水口,可塑性差，不变形，影响钢材性能,4,钙脱氧,生成低熔

10、点,2CaO,Al,2,O,3,SiO,2,或,12CaO,7Al,2,O,3,5,钡脱氧,生,成,低,熔,点,SiO,2,BaO,Al,2,O,3,SiO,2,BaO.MnS,由此采用,Ca,Ba,Al,Si,复合脱氧剂可得,原子团半径大、熔点低的复杂化合物,17,5.2.2,夹杂物向钢,渣界面传输,夹杂物传输到钢,渣界面决定于,夹杂物尺寸，夹杂物的形核，长大速度,根据斯托克斯定律：脱氧产物的上升速度与脱氧,产物离子半径的平方成正比,液体流动，搅拌，夹杂物碰撞、聚合,夹杂物性质：液态或固态,夹杂物上浮：静止溶池，还是搅拌溶池,18,5.2.3,渣相吸附夹杂物,渣相吸附夹杂物决定于,钢,渣界面

11、能,夹杂物溶于渣相,液体夹杂完全溶解于渣相，而固体夹杂在渣中是,有限溶解，决定于渣成分、温度和渣量,19,6,复合精炼剂冶金特点,6.1,复合精炼剂的基本组成,根据上述夹杂物控制原理建立了如下复合精,炼剂的基本组成,1,采用,Ca,Ba,Al,Si,复合脱氧剂得到原子,团半径大、熔点低的复杂化合物,2,加入,SiC,是应用,SiC,中的碳在脱氧过程中,产生,CO,气体，加强熔池中的搅拌，促使脱氧产,物聚合长大、上浮排除,3,为保证液相渣对夹杂物的有效吸附，复活,精炼剂基料是富氧化钙的低熔点物质,C,3,A,故：复合精炼剂具有高效脱氧、净化夹杂,功能,20,6.2,复活精炼剂基料,C,3,A,的

12、作用,1,当,C,3,A,与钢水中的脱氧产物,Al,2,O,3,SiO,2,相聚时,将生成低熔点的,C,12,A,7,1450）和低,熔点共晶物,C,2,S-C,12,A,7,CA,1335），因此对钢,水中脱氧产物,Al,2,O,3,SiO,2,具有很强的吸附、聚,合、排除能力,解决了高熔点脱氧产物不易被,快速排除的问题，实现了钢水净化的目的,2,由于脱氧产物,Al,2,O,3,SiO,2,与富氧化钙,的,C,3,A,形成了低熔点的化合物,降低了脱氧产物,的活度,有利于脱氧元素的有效利用,因此,在少量的合金元素条件下，可获得高效率的脱,氧效果，有利于钢水纯净度的提高,21,3,基料富氧化钙的

13、,C,3,A,的存在,使精炼剂属还,原、碱性渣系,脱氧及炉渣改质后不仅有低的,氧化性，而且保持了较高碱度，这不仅避免了,氧化性顶渣对钢水直接氧化带来的一系列质量,问题，同时也,有效地防止了低碱度下,SiO,2,对钢,水的间接氧化,有利于钢中酸溶铝含量的提高,同时保证一定的碱性对防止回磷有益,22,6.3,复合精炼剂脱氧冶金效果,1,在出钢过程加入时，由于钢水混冲搅拌作,用，复合精炼剂中,Ca,Al,Ba,SiC,等还原,剂与钢中氧反应，达到钢液、钢渣脱氧的目的,2,复合精炼剂中基渣配制在,CaO-Al,2,O,3,渣系的,低熔点范围，具有强的夹杂物吸附能力，可有,效吸附钢中氧化物夹杂，硫化物夹

14、杂、氮化物,夹杂、并快速上浮排出钢液，从而起到降低钢,液氧活度及夹杂的净化作用,23,3,在钢液中呈液态的钢水复合精炼剂基料,能有效吸收脱氧产物,降低了脱氧产物的活度,有利于脱氧反应的充分进行，提高了脱氧剂的,脱氧效率，实现了在少量的合金元素条件下,可获得高效率的脱氧效果，这减少了脱氧产物,的污染源,有利于钢水纯净度的提高,4,复合精炼剂对硫化物夹杂有较强的吸附能力,并且属于高碱性还原性渣系,还具有一定的脱,硫能力,5,复合精炼剂所用碱性基料不含游离,CaO,具,有储藏时间长的特点。并且不含氟，有利环境,保护,6,由于综合脱氧剂及,C,3,A,的应用，金属铝在其中,占的比例很小，并且不生成游离

15、的,Al,2,O,3,因此,可防止水口堵塞,同时对,Al,2,O,3,的控制又不同于,Ca,处理的方法，因此也可,防止水口的侵蚀,24,总之：复合精炼剂能有效起到钢水预,脱氧剂作用，而且对脱氧产物,Al,2,O,3,SiO,2,能有效控制，因此用于对夹杂物有,严格要求的，特别是对,Al,2,O,3,夹杂要求高,的高碳硬线钢的脱氧优势更为显著,25,6.4,复合精炼剂,顶渣改质,冶金效果,6.4.1,顶渣改质的意义,从炼钢,精炼,连铸对于钢洁净度的控制包含很多因,素，在出钢过程中的控制为,1,控制炼钢炉下渣量,挡渣法：（偏心炉底出钢、气动法、挡渣球,扒渣法：目标是钢包渣层厚,50mm,下渣,2K

16、g/t,26,2,钢包渣氧化性控制,出钢渣中高,FeO+MnO,是渣子氧势量度,FeO+MnO,上升，板坯,TO,上升,FeO+MnO,上升,冷轧板卷缺陷增大,渣成分控制方法,渣稀释法：钢包加石灰、萤石或铝矾土造低,熔点渣,渣还原改质处理：出钢时加还原改质剂，使,渣中,FeO+MnO,小于,5,铸坯中有,TO,小于,15ppm,冷轧板缺陷大大降低,27,6.4.2,复合精炼剂改质冶金特点,1,复合精炼剂由于,有一定量强脱氧剂及低熔,点的,CaO-Al,2,O,3,系基料组成,起到了上述渣,稀释,法、渣还原改质处理,的综合作用。因此,能有,效地对钢包顶渣改质，降低其氧化性,并且改,质后的顶渣在保

17、持较高碱度下有好的熔化性能,这对脱氧产物等夹杂具有很强的吸附能力,2,精炼剂属还原、碱性渣系,炉渣通过改质,后不仅有低的氧化性，而且保持了较高碱度,这不仅避免了氧化性顶渣对钢水直接氧化带来,的一系列质量问题，同时也有效地防止了低碱,度下,SiO,2,对钢水的间接氧化，有利于钢中酸溶,铝含量的提高。同时保证一定的碱性对防止回,磷有益,28,总之：复合精炼剂熔点低，还原性强,加入钢渣中能保证快速熔化，起到还原,氧化性渣，对钢渣改质的作用。改质后,的钢包渣属,CaO-Al,2,O,3,SiO,2,三元渣系,该渣碱度高、熔点低、氧化性弱，为钢,液净化，保证足够的酸溶铝含量创造了,良好的热力学条件,如果

18、对进,LF,炉前的钢渣用复合精炼剂,提前改质造还原渣，及进行预脱氧，这,不仅可节省,LF,炉精炼处理时间，提高了,LF,炉处理效率，而且可减少,LF,炉高成本,复合脱氧剂的应用,29,钢包精炼渣成分控制,不管采用何种精炼方法（如,RH,LF,VD,合,理,搅拌强度和合理精炼渣,组成是获得洁净钢水的基础,合适的钢包渣成分,CaO/ Al,2,O,3,1.5,1.8,CaO/SiO,2,8,13,FeO+MnO,小于,5,高碱度，低熔点、低氧化铁,富,CaO,钙铝酸盐的精炼渣，能有效吸收大颗粒夹杂物,降低总氧,30,LF,精炼渣成分如表,表,精炼渣成分,Al-K,钢,Si-K,钢,CaO,56-62,56-62,SiO,2,6-10,15-20,Al,2,O,3,20-25,5-8,F