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固≥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 |
|
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 |