一种精炼化渣剂、制备方法及应用于低碳钢线材的冶炼方法与流程

本发明涉及一种精炼化渣剂、制备方法及应用于低碳钢线材的冶炼方法，属于冶金，尤其是炼钢精炼控制相关。

背景技术：

1、低碳钢线材以硅镇静钢为主，低碳钢线材冶炼的典型工艺路线为电炉/转炉冶炼→钢包精炼→连铸浇注，精炼过程炉渣氧化性较高是其主要特点，高氧化性炉渣对钢包耐材侵蚀作用显著，而且不利于脱硫反应的进行。为了确保钢水硫含量达标，低碳钢线材精炼造渣以高碱度cao-sio2脱硫渣系为主，因此在低碳钢线材精炼过程中通常需要加入萤石快速熔化高熔点的cao-sio2系炉渣，实现快速脱硫。如申请cn202211364600.7公开了一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，该工艺方法要求在精炼过程加入萤石球300-360kg，改善钢渣的流动性，实现快速脱硫，缩短冶炼周期。

2、与高碳钢不同，低碳钢钢包精炼过程的钢水及炉渣氧化性较强，这将进一步加剧钢包耐火材料的侵蚀行为，因此在减少钢包耐材侵蚀方面，则通过加入轻烧氧化镁球提高渣中mgo含量来减少耐材中mgo的溶解。如申请cn202210172431.0公开了一种生产螺纹钢降低钢包渣线侵蚀速率的方法，该技术方法采用电熔预熔渣替代萤石，提高了化渣速度和顶渣发泡性能，再通过配加轻烧氧化镁球100-120kg，石英砂60-100kg，降低钢包渣线侵蚀。

3、关于萤石，其作为一种不可再生资源，价格较高；通过使用大量的萤石来实现精炼快速化渣的技术方法存在造渣成本较高，含氟固废污染大的问题，而且萤石及氧化性炉渣的复合作用下，钢包耐材侵蚀速度较快，导致耐材成本升高和钢水洁净度下降。采用预熔渣替代萤石协助化渣，并通过额外加入轻烧氧化镁球和石英砂等辅料，虽然能够一定程度的降低耐材侵蚀速度，但该方法使炉渣黏度升高，碱度降低，脱硫效果变差，难以质量控制要求，同时将进一步推高精炼造渣成本，不利于降本增效。

4、因此，低碳钢线材的冶炼需要一种低成本的、无污染的精炼化渣剂，来实现快速化渣和脱硫，并避免钢包耐材侵蚀较快的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种精炼化渣剂、制备方法及应用于低碳钢线材的冶炼方法，既可以满足低成本、无污染的产品要求，还能够实现精炼快速化渣、脱硫以及减轻钢包耐火材料侵蚀的冶金功能。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种精炼化渣剂，包括铝镇静钢精炼废渣和废旧镁碳砖，按照质量百分比计，两者的混合比例范围为铝镇静钢精炼废渣：废旧镁碳砖=8：2-9：1；

4、其中，所述铝镇静钢精炼废渣中按照质量百分比计s≤0.3%，sio2＜3%；

5、所述废旧镁碳砖中按照质量百分比计mgo≥60%，c为5-15%，其余为cao及其它不可避免杂质组分；

6、进一步的，所述精炼化渣剂中的主要成分按照质量百分比计包括，cao为50-55%，al2o3为25-30%，mgo为10-15%，feo与mno的总量≤0.5%，sio2≤3%，c为0.8-2%，s≤0.1%；

7、将铝镇静钢精炼废渣和废旧镁碳砖混合后，其混合物的矿物相组成中，12cao•7al2o3 和3cao•al2o3的总量≥65%，半球点温度≤1380℃；

8、所述精炼化渣剂的制备方法，具体包括以下步骤：

9、第一步，将熔融态的铝镇静钢精炼废渣倒入混合渣罐，再喷入废旧镁碳砖颗粒，充分混合后自然冷却；

10、第二步，重复第一步的步骤，直至渣罐装满混合渣；

11、第三步，将渣罐内冷却至室温的混合渣倒出，依次经过两级破碎、除铁，制成粉渣，并对粉渣进行筛分，符合筛分标准的粉渣装入原料仓；

12、第四步，在原料仓内，启动辊压机将粉渣干压成枕状渣球，即为所述精炼化渣剂；

13、进一步的，第一步中，废旧镁碳砖颗粒的粒径为1-5mm；

14、铝镇静钢精炼废渣和废旧镁碳砖的单次混合量≤800kg，设定混合前温度≥1200℃，

15、充分混合后冷却时间设定持续30-40分钟；

16、进一步的，第三步中，筛分标准具体为，按照质量百分比计，粉渣粒径≤3mm的占比大于或者等于90%，粉渣粒径＞6mm的占比小于3%；

17、第四步中，设定辊压机压力为2500-3000mpa，挤压辊辊缝最小距离≤2mm，采用强制给料工艺，设定给料速度为50-60kg/min；

18、将精炼化渣剂应用于低碳钢线材的冶炼方法，具体包括以下步骤：

19、步骤s1，电炉/转炉冶炼结束后进行出钢，在出钢达到总量的1/3时，向钢水中依次加入硅锰合金、硅铁、碳粉和活性石灰，出钢结束后向渣面加入精炼化渣剂，同时开启炉后钢包底吹搅拌；

20、步骤s2，钢包进入精炼工序，对钢水进行取样测温，接着加入石灰，同时开启精炼底吹搅拌，再插入电极通电升温；

21、步骤s3，升温结束后空搅3-5min，二次加入精炼化渣剂，并根据测量的钢水成分补加硅锰合金、硅铁和碳粉，将钢水成分调至目标成分范围内，接着向渣面加入电石，经过软搅拌后进入步骤s4；

22、步骤s4，进入连铸工序，采用断面150mm×150mm 的小方坯连铸机浇注钢水，全程保护浇注工艺；

23、进一步的，步骤s1中，所述硅锰合金加入量为1.6-1.8kg/t，所述硅铁加入量为2-3kg/t，所述碳粉加入量为0-1.5kg/t，所述活性石灰加入量为2-2.5kg/t，所述精炼化渣剂加入量为1.5-2kg/t；

24、开启炉后钢包底吹搅拌的气体流量为600-800nl/min，搅拌时间持续8-10min；

25、进一步的，步骤s2中，所述石灰加入量为1-3kg/t；

26、开启精炼底吹搅拌的气体流量为400-600nl/min；

27、进一步的，步骤s3中，空搅底吹的气体流量为600-800nl/min，精炼化渣剂的二次加入量为0.5-1kg/t，电石加入量为0.4-0.6kg/t，软搅拌的气体流量为150-200nl/min，软搅拌的时间持续5-8min；

28、进一步的，步骤s4中，全程保护浇铸工艺中，设定钢水过热度为20-30℃，连铸坯拉速为2.5-3.5m/min，二冷比水量1.1-1.5l/kg。

29、通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

30、1、本发明提供的精炼化渣剂，以钢铁制造过程产生的铝镇静钢精炼废渣和废旧镁碳砖为原料，成本低，其组成中不含氟化物，使用不会造成氟化物污染问题；该化渣剂物相组成中含有较高质量分数的低熔点物相12cao•7al2o3 和3cao•al2o3，使用后能够将精炼渣由原cao-sio2渣系转变为cao-al2o3-sio2-mgo渣系，可实现精炼快速化渣和脱硫；

31、2、本发明提供的精炼化渣剂，存在较高含量的mgo及部分残碳，使用后能够将精炼渣中的mgo提高到合理范围，结合后续冶炼方法中对炉渣进行的部分脱氧改质，降低钢包耐火材料侵蚀速度；

32、3、本发明提供的精炼化渣剂的制备方法，基于廉价易得的原料，利用精炼废渣的余温完成炉渣改质，再经过破碎和造球即得，加工流程短，能耗低；

33、4、本发明提供的将精炼化渣剂应用于低碳钢线材的冶炼方法，基于提供的精炼化渣剂，利用残碳进行脱氧改质，其脱氧产物为气体碳氧化物，未对炉渣和钢水构成不利影响，能够实现针对硅镇静钢炉渣的二次脱氧改质技术，提高精炼渣的脱硫能力。