近年来,硅质多元合金作为炼钢终脱氧剂使用,已成为钢水炉外精炼、连续铸造工艺配套的相关技术。硅铝钙钡(SiAlCaBa)多元复合脱氧剂是新近开发的高效脱氧剂。该新产品的应用,不仅进一步提高了钢水脱氧和脱氧产物的排除效果,而且兼有脱硫、防止回磷、夹杂物改性和细化晶粒的作用。因此,硅铝钙钡合金的推广应用可以进一步稳定炼钢生产终脱氧工艺制度,提高产品质量和降低炼钢综合成本。

本文旨在采用“一步法”工艺进行了硅铝钙钡铁合金的工业生产试验。结果表明,产品质量符合国家标准。

1.1设备主要参数

主要生产试验是在2.2MVA矿热炉内进行的,电炉设备主要参数如下:

变压器容量   2.2MVA

一次侧电压   10kV

二次电压    72-88V

电极直径    520mm

极心圆直径   1350mm

炉膛直径    2900mm

炉膛高度    1400mm

极心圆面积功率密度1076kW/m2

为了提高炉膛有功功率,保证炉内反应区温度要求,对变压器结构和短网布置进行了部分改造,使矿热炉作业时,极向电压降控制在0.9-1.1V/mm,功率因数控制在0.65-0.70。

1.2 硅铝钙钡铁合金质量技术标准

参照国家暂行硅铝钙钡合金标准(YB/T067-95),结合钢铁企业用户的特殊要求,确定了硅铝钙钡铁的质量技术标准,见表1。

表1 硅铝钙钡铁合金牌号及化学成分(Q/MYH002-1999)

牌号
化学成分/%
Si
Al
Ca
Ba
Mn
C
P
S
范围
±1
Al12 Ca10Ba12Si
50-55
12
10
12
0.04
0.04
0.05
0.05
Al10 Ca10Ba12Si
50-55
10
10
12
0.04
0.04
0.05
0.05
Al8 Ca10Ba12Si
50-55
8
10
12
0.04
0.04
0.05
0.05
Al6 Ca10Ba12Si
50-55
6
10
12
0.04
0.04
0.05
0.05

1.3 入炉原料要求和配料原则

生产硅铝钙钡铁合金的原料技术要求见表2。

根据合金成分要求,配料(全料)原则为:

碳/矿   0.56∶1

(CaO+BaO)/SiO20??36∶1

BaO/CaO1??28∶1

Al2O3/SiO20??12∶1
表2 入炉原料成分及粒度要求

原料名称
原料成分/%
粒度/mm
硅石
SiO2≥98
20~80
石灰
CaO≥90
10~100
重晶石
BaSO4≥85
10~80
硅线石
Al2O3≥30,SiO2 <50
5~30
铁屑
Fe≥70
≯100(卷曲长度)
焦炭
C≥75,H2O≤12
2~18

1.4工艺操作

为了减少原矿之间产生的成渣反应,提高熔渣中被还原氧化物的有效浓度,降低相应还原产物在中间合金中的活度,我们在硅铝钙钡铁合金生产中采用半分层法操作,即将硅石、石灰、重晶石和硅线石等原料按一定比例分成A料和B料两种混合原料,分别加入矿热炉内。

如发现电极下放速度过快(同正常生产硅钙钡合金比较)时,应用大铲铲开电极根部的闷盖,加铁屑15kg,然后盖料焖烧。

出炉时,如发现炉渣过粘,排渣不畅,则在加入B料之前,先加石灰30kg(粒度5~30mm),再按正常工艺制度操作。

出铁时,不允许出铁车晃动,让合金自然地从挡渣墙一侧流向锭模内,每次出铁后用粗钎子拉扩炉眼,避免挂渣堵眼。

1.5产品质量及品级率

合金中钙、钡、铝元素的回收率

表3 合金成分及产量统计

炉次
产品成分/%
产量t
Ca
Ba
Al
合量
0-1
10.37
13.50
5.52
29.39
0.48
0-2
11.51
12.08
5.94
29.53
0.48
0-3
40.99
11.01
5.66
27.66
0.57
8-1
9.44
11.37
6.21
27.02
0.45
8-2
10.89
10.66
4.28
25.83
0.42
8-3
10.68
10.66
5.93
27.27
0.45
4-1
10.37
12.43
5.24
28.04
0.42
4-2
11.936
12.43
6.35
30.71
0.45
4-3
11.72
13.50
5.93
31.15
0.48
合计
 
 
 
 
4.20
表4 入炉矿物投料量
名称
成分
指标/%
耗用量/t
硅石
SiO2
98
4.485
重晶石
BaSO4
98.07
1.44
白灰
CaO
85.93
1.20
硅线石
Al2O3
32.74
2.25

经计算,得到钙、钡、铝合金元素的回收率分别为:62.0%、60.5%和61.3%。由表3、表4的统计数据可以估算出新工艺生产硅铝钙钡铁合金的矿铁比约为2.35∶1,渣铁比约为0.075∶1。

表5  合金铸块不同部位成分分析

取样位置
化学成分/%
 
Ca
Ba
Al
Si
Fe
顶部
1.17
13.38
8.14
56.29
7.20
底部
9.83
13.61
8.36
55.93
7.09
由于新工艺采用半分层加料的方式,与原工艺比较,炉前操作相对繁琐一些,但减少了捣炉次数,相对减轻了工人的劳动强度,而且炉内坩埚区炉底上涨和结瘤现象基本消除,大大减少了停炉处理时间,提高了产量。