复合精炼剂-多媒体

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2）用Si+Mn+Al脱氧 形成的脱氧产物可能有：
• 蔷薇辉石（2MnO • 2Al2O3 • 5SiO2）；
• 硅铝榴石（3MnO • Al2O3 • 3SiO2）；
• 纯Al2O3（Al2O3 >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 Al2O3 沉淀，钢水可浇性好，不堵水 口，铸坯不产生皮下气孔。
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• 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C3A的应用，金属铝在其中 占的比例很小，并且不生成游离的Al2O3，因此 可防止水口堵塞.同时对Al2O3的控制又不同于 23 Ca处理的方法，因此也可防止水口的侵蚀。
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•
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。 •
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3）用过剩铝脱氧 对 于 低 C—Al 镇 静 钢 ， 钢 中 [Al]S =0.020.04%，则脱氧产物全部为Al2O3： • Al2O3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 • 生成低熔点 2CaO • Al2O3 • SiO2 或 12CaO • 7Al2O3 5）钡脱氧 生 成 低 熔 点 SiO2.BaO 、 Al2O3 • SiO2.BaO.MnS 由此采用 Ca 、 Ba 、 Al 、 Si 复合脱氧剂可得 16 原子团半径大、熔点低的复杂化合物。
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。
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5.2.3渣相吸附夹杂物
10
•
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%（(FeO)+(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。
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•
• •
6.2复活精炼剂基料C3A的作用。 1）当C3A与钢水中的脱氧产物Al2O3、SiO2
相聚时，将生成低熔点的C12A7（1450℃）和低 熔点共晶物C2S-C12A7-CA（1335℃），因此对钢 水中脱氧产物Al2O3、SiO2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Al2O3、SiO2与富氧化钙 的C3A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。
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钢包脱氧合金化+精炼后：
[O]溶=>0 [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 T[O]= [O]夹杂
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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SiO2（固体）： • MnO • SiO2（液体）； • MnO • FeO（固溶体）。 控制合适的Mn/Si比，得到液相MnO •SiO2 容 易上浮排除。但往往由于脱氧不良，铸坯会产 生皮下气孔。
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1、复合精炼剂理化指标
表1复合精炼剂理化指标/%
成分 %
Hale Waihona Puke CaO16～25Al2O3
14～18
Si、Al、Ba、Ca、 SiC合金
45～70
SiO2
<5
C
4~6
H2O
<0.5
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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：40~60 Kg,即0.5~0.75 Kg/吨钢。 5
复合精炼剂
40
3
5.71
5.02
7
• 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。
钢水复合精炼剂应用技术
重庆大学
重钢集团
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
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• 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，特别是 SiO2、Al2O3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。
• 渣相吸附夹杂物决定于：
• 钢/渣界面能；
•
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。
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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C3A。 故：复合精炼剂具有高效脱氧、净化夹杂 功能。
3、复合精炼剂与同等量BaAlSi合金脱氧 效果比较（Q235B高）
脱氧剂
脱氧剂类型
加入量 Kg BaAlSi 复合精炼剂 120 120 统计炉数 炉 5 12
氩前氧平 均，PPm
氩后氧平 均，PPm
硅回 收率 %
锰回 收率 %
73 65.98
21.1 14.1
64.08 64.69
78.8 80
比较
－7.02
－7
+0.61
+1.2
6
4、复合精炼剂改质效果比较（Q235B高）
改质 脱氧剂类型 加入量 Kg BaAlSi BaAlSi 复合精炼剂 （120） （100） 60 试验炉数 炉 5 3 11 氩前 FeO+MnO % 氩后 FeO+MnO % To 11.56 10.31 6.99 4.53 8.7 3.76 157.1 46.3 160.3 结晶器 PPm N 38.3
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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O2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： T[O]=[O]夹杂+[O]溶 出钢时：[O]夹杂 → 0，T[O] → [O]溶=400-1000ppm [O]溶决定于： • 钢中[C]，转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系； • 渣中（FeO）； • 钢水温度。
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• 3）基料富氧化钙的C3A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SiO2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。