專利名稱：：用于爐外精煉脫硫、去除細小夾雜物的復合球體及其制法的制作方法
技術領域：
：本發明涉及微合金鋼以及特殊鋼的爐外精煉方法，特別是一種用于爐外精煉脫硫、去除細小夾雜物的復合球體及其制法，它是各種微合金鋼或特殊鋼精煉脫硫、去除細小夾雜物首選的復合球體。
背景技術：
：一般來說，除個別鋼種如易切削鋼外，硫是鋼中的有害元素，在鋼中形成硫化物夾雜，降低鋼的延展性和韌性，特別是沖擊韌性。當硫以硫化鐵的形式存在時，會引起熱脆，同時，含硫高的鋼抗腐蝕能力大幅度降低，對鋼的焊接性能也不利。奧氏體不銹鋼經點腐蝕可出現硫化物應力腐蝕裂紋(sscc)，其點腐蝕源就在硫化錳夾雜等非金屬夾雜物處；氫誘導裂紋(HIC)是對石油管線危害最大的缺陷，硫化錳系的夾雜物與鋼之間就會產生間隙，使之成為氫誘導裂紋的敏感源。夾雜物對鋼材的危害主要與夾雜物的數量和尺寸有關，對夾雜物進行質量控制，首要的是控制夾雜物的數量和尺寸。由于鋼種不同和冶煉成本限制，對夾雜物的要求也不盡相同，對普通鋼，總氧50ppm、夾雜物大小在50pm以下，通常對鋼材性能不構成嚴重的質量問題。然而，對IF鋼、硅鋼、簾線鋼和管線鋼等，這個指標可能根本達不到要求，例如，鋼簾線要求Al2O3夾雜小于1015nm，才能滿足拉絲過程中20萬米無斷頭的要求。目前有很多脫硫工藝方法，向鋼液中噴吹石灰脫硫劑是一種較為常見的脫硫方法。通常采用石灰作為脫硫劑進行脫硫的處理時，2CaO+2S=2CaS+02,反應產生的氧與鋼液內的硅結合，產生二氧化硅(Si02)。隨著吹入石灰，該二氧化硅形成了硅酸二鈣，而硅酸二鈣形成固體層包裹在石灰粉料表面。結果不利于石灰粉粒的脫硫效果。因此提高石灰粉粒的有效利用率成為提高脫硫效率的關鍵。此外，提高鋼產品質量、生產純凈鋼的關鍵在于控制夾雜物。鋼液中的夾雜物大部分是通過浮力自然上浮去除的，可以說這種情況在整個冶金過程中一直在進行。但是，煉鋼是大規模連續生產，僅靠自然上浮效率很低，無法滿足生產要求，因此常常采用專門的手段，例如爐外精煉、過濾等，強化夾雜物的去除。吹氬攪拌是鋼包爐重要的精煉手段之一，底吹氬可以均勻鋼液的成分和溫度，最重要的功能是促進鋼液中夾雜物的去除。雖然上述方法能在一定程度上去除夾雜物，但是卻不能對細小夾雜物進行有效的控制。
發明內容本發明是針對上述現有技術中存在的問題提供一種能穩定控制鋼液中夾雜物的尺寸和數量分布并脫硫能力強的復合球體，效果明顯、穩定、確保和提高精煉鋼的質量，降低冶煉成本，并且制備工藝簡單，利于使用、操作、運輸和儲存。為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的用于爐外精煉脫硫、去除細小夾雜物的復合球體，它是由球芯和外殼構成，所述的球芯主要由低熔點預熔渣粉劑、碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物構成，所述的外殼主要由氧化鈣或氧化鎂的一種或兩種的混合物構成。所述的球芯由下述原料按重量百分比制備而成低熔點預熔渣粉劑1%70%、碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物1%60%、氟化鈣040%、粘結劑020°/0。所述的球芯由下述原料按重量百分比制備而成低熔點預熔渣粉劑10%50%、碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物10%45%、氟化韓5%30%、粘結劑5%15%。所述的低熔點預熔渣粉劑由如下原料按重量百分比經制備而成:Ca010。/。70%，A120315%50%，Si02010%，MgO010%，CaF2030%，其熔點在1100°C1550°C。所述的外殼還包括020%的粘結劑。所述的粘結劑為粘土、普通水泥、膨潤土、水玻璃中任意一種或兩種以上的混合物。制備所述復合球體的工藝方法，包括以下步驟(1)、制備球芯a、混料按配方配比取芯部的原料進行破碎碾壓、研磨，其粒徑為lnm3.5mm，將上述的粉料與粘結劑放入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為1h3h備用。b、烘干將上述混合后的粉料在烘干機中進行烘干處理，烘干溫度為8(TC15(TC,時間為2h8h。c、制球芯將上述烘干處理后的粉料通過制球設備制球芯，并使球芯的直徑為120mm。(2)、制備復合球體d、外殼混料按配比將外殼所需的原料在混料器中進行充分混合，氧化轉、氧化鎂的活度》200ml，混料時間為lh3h備用。e、復合將上述已制好的球芯與外殼原料在制球設備上進行復合制球，其中制好的復合球體尺寸為560mm。f、整體烘干將上述步驟制好的復合球體在烘干機中進行烘干處理，烘干溫度為6(TC20(TC，時間為10h24h，成品，包裝。本發明的復合球體在各種微合金鋼以及特殊鋼的精煉生產過程中，能使同時脫硫及去除細小夾雜物的愿望成為現實，并通過在RH精煉過程投入即可穩定控制鋼液中硫以及夾雜物的尺寸、數量與分布，而且取得理想的效果。本發明采用碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物超細粉料作為微小氣泡的原位生成劑，碳酸鈣、碳酸鎂的分解過程如下CaC03—C02t+CaO(1)MgC03—C02t+MgO(2)當碳酸鈣、碳酸鎂粉料足夠細小時，產生氣泡的尺寸與粉料的大小相當。因此可以在鋼水中引入超細氣泡(氣泡的尺寸在1030(Him之間)。氣泡的尺寸越細小，夾雜物的去除效率越高。此外，加入的氧化鈣、氧化鎂或氧化鈣與氧化鎂的混合物+低熔點預熔渣+氟化鈣+碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物的本發明復合球體分解反應后的另一產物氧化鎂或氧化鈣尺寸細小，能夠在鋼液中迅速熔化形成渣滴并與鋼液中的Al203夾雜物形成低熔點鈣鋁酸鹽，易于上浮到鋼包渣中，從而降低精煉產生的Al203夾雜物的數量與尺寸。本發明復合球體與現有技術相比，由于配方科學合理當其加入鋼水中產生微小氣泡，與夾雜物的碰撞概率高，同時細小渣滴具有渣洗功能，亦能對鋼液中的夾雜物進行有效去除，并經應用證明，本發明的復合球體可控制鋼中非金屬夾雜物的尺寸和數量，可將鋼中總氧控制到315ppm，夾雜物的當量直徑為0.59pm,夾雜物平均面積在0.0020.008%;同時，發明復合球體的脫硫能力強，脫硫率為60%~90%，可實現鋼水精煉脫硫，鋼水脫硫后低于0.0012%。制備工藝簡單、方便，明顯提高鋼水的純凈度降低冶煉成本。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行進一步詳細說明，但本發明的保護范圍不受具體的實施例所限制，以權利要求書為準。另外，以不違背本發明技術方案的前提下，對本發明所作的本領域普通技術人員容易實現的任何改動或改變都將落入本發明的權利要求范圍之內。實施例1低熔點預熔渣按配方配比取CaO粉40kg、八1203粉35kg、&02粉10kg、MgO粉10kg、CaF2粉5kg放入混料器中進行均勻混料，然后在鎂砂坩堝中熔化、冷卻，然后破碎碾壓及氣流微粉磨研磨制備成為lnm3.5mm的粉料，其熔點在1100155(TC備用；再按配方配比分別取其粒徑為1nm3.5mm的低熔點預熔渣粉35kg、氟化鈣粉30kg、碳酸鈣粉20kg、粘土15kg入立式混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh3h，上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為80~110°C，時間為26h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鈣的活度》200ml，混料時間為l3h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm，最后將其在6012(TC烘干，烘干時間1024h，冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。實施例2按配方配比取CaO10kg、Al2O350kg、Si025kg、MgO5kg、CaF230kg制備低熔點預熔渣，其方法同實施例l;再按配方配比分別取其粒徑為lnm3.5mm的制備好的低熔點預熔渣1kg、碳酸鎂60kg、氟化鈣29kg、膨潤土10kg入立式混料器中進行均勻混料lh3h，上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為90~120°C，時間為25h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鈣、氧化鎂的活度》200ml，混料時間為l3h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm，最后將其在8020(TC烘干，烘干時間1012h,冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。實施例3按配方配比取CaO70kg、Al20315kg、Si023kg、MgO2kg、CaF2l0kg制備低熔點預熔渣，其方法同實施例l;再按配方配比分別取其粒徑為lnm3.5mm的制備好的低熔點預熔渣50kg、碳酸鈣與碳酸鎂的混合物35kg(兩者的配比不嚴格要求)、氟化鈣10kg、粘土5kg入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh3h,上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為100~150°C，時間為25h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鈣、氧化鎂的活度》200ml，混料時間為13h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm，最后將其在9015(TC烘干，烘干時間1018h，冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。實施例4按配方配比取CaO50kg、Al2O340kg、Si025kg、MgO5kg制備低熔點預熔渣，其方法同實施例l;再按配方配比分別取其粒徑為1nm3.5mm的制備好的低熔點預熔渣70kg、碳酸鈣10kg、粘土10kg、水玻璃10kg入立式混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh3h，上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為80~140°C，時間為27h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鎂的活度》200ml，混料時間為13h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm，最后將其在7018(TC烘干，烘干時間1015h，冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。實施例5按配方配比取Ca055kg、Al20325kg、CaF220kg制備低熔點預熔渣，其方法同實施例1;再按配方配比分別取其粒徑為lnm3.5mm的制備好的低熔點預熔渣15kg、氟化鈣40kg，碳酸鈣45kg入立式混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh3h，上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為90~130°C，時間為28h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鎂的活度》200ml，混料時間為13h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm,最后將其在10020(TC烘干，烘干時間1015h，冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。實施例6按配方配比取Ca035kg、Al20345kg、Mg05kg、CaF215kg制備低熔點預熔渣，其方法同實施例l;再按配方配比分別取其粒徑為1nm3.5mm的制備好的低熔點預熔渣30kg、碳酸鎂50kg、粘土6kg、水玻璃4kg入立式混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh3h，上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為95~120°C，時間為28h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鎂的活度》200ml，混料時間為13h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm，最后將其在90160'C烘干，烘干時間1022h，冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。實施例7按配方配比取CaO20kg、Al2O330kg、SiO210kg、MgO10kg、CaF230kg制備低熔點預熔渣，其方法同實施例1;再按配方配比分別取其粒徑為1nm3.5mtn的制備好的低熔點預熔渣60kg、氟化鈣5kg、碳酸鎂30kg、普通水泥4kg、水玻璃lkg入立式混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為lh3h,上述混合后的原料再在烘干設備中進行烘干處理，烘干溫度為100~140°C，時間為24h。上述烘干處理后的原料采用滾動方法在圓盤造球機上制球芯，圓盤造球機的轉速為4001600r/min，球芯大小的控制通過篩分進行確定，得到其直徑為120mm。按上述配比取外殼所需的粉料在混料器中進行充分混合，氧化鈣的活度》200ml，混料時間為13h。將已制好的球芯與外殼原料通過滾動方法在圓盤造粒機上進行復合制球，通過篩分對球體大小進行控制確定，制好的復合球體尺寸為560mm，最后將其在7015(TC烘干，烘干時間1024h，冷卻至室溫將其包裝1030kg/袋，并在20天內使用。下面為本發明的復合球體在各種微合金鋼及特殊鋼的爐外精煉脫硫、去除細小夾雜物中的應用。應用實施例1(1)調節RH下降管與下料管的位置，使之處于下料管的異側；(2)鋼包運到RH工位后，測溫取樣，冶煉過程鋼水實際溫度高于正常生產溫度510°C，調節成份，當脫氧合金化結束后，并且當真空室真空度在80300Pa時，由合金料倉投入復合球體，加入量為0.82.5kg/t，單次加入量在50130kg，兩次加入間隔在15min;球體加入后循環110min;連鑄采用全程保護澆注。該復合球體抗壓強度5358MPa，熱穩定性高，160(TC延時爆裂時間在10s以上。沿鑄坯內弧1/4處取樣在500倍顯微鏡下分析夾雜物形貌和粒度，并采用定量金相分析夾雜物面積含量(分析面積為10X10mm)，采用氮氧儀分析全氧含量，采用化學分析的方法測定S含量分析結果如表2所示。表2應用實施例與對比例的試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>應用實施例2a)調節RH下降管與下料管的位置，使之處于下料管的異側。(2)鋼包運到RH工位后，測溫取樣，調節成份，當真空度在80240Pa時且a。^0.0003。/。時，從合金料倉投入復合球體，復合球體的粒度為560mm，加入量為0.53.5kg/t,單次加入量在50130kg，兩次加入間隔在5min。球體加入后至少循環110min。連鑄采用全程保護澆注。釆用化學分析的方法測定S含量分析結果如表結果見表2。'表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1、用于爐外精煉脫硫、去除細小夾雜物的復合球體，其特征在于它是由球芯和外殼構成，所述的球芯主要由低熔點預熔渣粉劑、碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物構成，所述的外殼主要由氧化鈣或氧化鎂的一種或兩種的混合物構成。2、根據權利要求1所述的復合球體，其特征在于所述的球芯由下述原料按重量百分比制備而成低熔點預熔渣粉劑1%70%碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物1%60%氟化鈣040%粘結劑020%。3、根據權利要求1所述的復合球體，其特征在于所述的球芯由下述原料按重量百分比制備而成低熔點預熔渣粉劑碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物氟化鈣粘結劑10%50%10%45%5%300/05%15°/0。4、根據權利要求1、2或3所述的復合球體，其特征在于所述的低熔點預熔渣粉劑由如下原料按重量百分比經制備而成CaO10%70%，A120315%50%，Si020~10%，MgO010%,CaF2030%，其熔點在U00。C1550。C。5、根據權利要求1所述的復合球體，其特征在于所述的外殼還包括020%的粘結劑。6、根據權利要求2、3或5所述的復合球體，其特征在于所述的粘結劑為粘土、普通水泥、膨潤土、水玻璃中任意一種或兩種以上的混合物。7、制備權利要求1所述復合球體的工藝方法，其特征在于包括以下步驟(1)、制備球芯a、混料按配方配比取芯部的原料進行破碎碾壓、研磨，其粒徑為lnm3.5mm，將上述的粉料與粘結劑放入混料器中進行充分攪拌混合，混料時間為1h3h備用。b、烘干將上述混合后的粉料在烘干機中進行烘干處理，烘干溫度為80。C150。C，時間為2h8h。c、制球芯將上述烘干處理后的粉料通過制球設備制球芯，并使球芯的直徑為120mm。(2)、制備復合球體d、外殼混料按配比將外殼所需的原料在混料器中進行充分混合，氧化"、氧化鎂的活度》200ml，混料時間為lh3h備用。e、復合將上述已制好的球芯與外殼原料在制球設備上進行復合制球，其中制好的復合球體尺寸為560mm。f、整體烘干將上述步驟制好的復合球體在烘干機中進行烘千處理，烘干溫度為60°C200°C，時間為10h24h即得成品。全文摘要本發明涉及微合金鋼以及特殊鋼的爐外精煉方法，特別是一種用于爐外精煉脫硫、去除細小夾雜物的復合球體及其制法，它是各種微合金鋼或特殊鋼精煉脫硫、去除細小夾雜物首選的復合球體。它是由球芯和外殼構成，所述的球芯主要由低熔點預熔渣粉劑、碳酸鈣、碳酸鎂或碳酸鈣與碳酸鎂的混合物構成，所述的外殼主要由氧化鈣或氧化鎂的一種或兩種的混合物構成。本發明具有配方科學工藝簡單合理，對鋼液中的夾雜物進行有效去除，同時經應用證明可實現鋼水快速精煉脫硫至硫含量低于0.0030％，且效率高、穩定、時間短。可滿足不同鋼水對硫含量的要求。大大提高了精煉鋼的質量降低冶煉成本。文檔編號C21C7/064GK101319267SQ20081001238公開日2008年12月10日申請日期2008年7月17日優先權日2008年7月17日發明者任子平,劉萬山,唐復平,群孫,孟勁松,軍張,張曉軍,鎮李,李德剛,紅栗,王仁貴,王文仲,王曉峰,陳本文申請人:鞍鋼股份有限公司