一種電化學脫碳用預熔渣及其制備方法技術

本發明專利技術公開一種電化學脫碳用預熔渣及其制備方法，其組成CaO：30%～45%，Al2O3：<3%，MgO：6%～12%，SiO2：<1%，FeO：1%～10%，Fe2O3：30%～50%，BaO：0.1%～5%，其它為不可避免的雜質。原料為小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末；將不同的原料經破碎制成粒度小于100目的粉劑；小粒白灰，20%～40%、二次鋁灰，<3%、軋鋼氧化鐵皮，40%～60%、輕燒白云石，15%～30%、碳酸鋇粉末，0.2%～6%；放入混料機內混料5～100min；加熱爐內升溫至1300~1500℃下?10～100min，空冷至室溫；破碎成粒度為0.5～100mm的預熔渣塊。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于煉鋼工藝
，具體涉及一種適合電化學脫碳用預熔渣及其制備方法。
技術介紹
隨著科學技術的不斷進步，超低碳冷軋薄板( ( 30X 10_6)廣泛應用于汽車、家電、電子領域。眾所周知，固溶碳嚴重影響了鋼的深沖性能，為了得到表面質量和加工性能良好的冷軋薄板鋼，必須降低鋼中固溶碳含量。傳統的脫碳方法是將氧供入熔池，將鐵碳熔體里的碳氧化。在反應過程中，熔池中的碳與氧發生反應，生成的CO氣體以氣泡形式從熔池中排出。脫碳反應過程一般由以下幾個環節組成 I)碳由金屬內部向金屬/氣相界面傳遞；2)在金屬汽相界面發生化學反應；3)氣體產物由金屬汽相界面向氣相渣相界面遷移；4)在氣相渣相界面發生化學反應；5)鐵氧化物在渣相邊界層中的傳遞；6)鐵氧化物在渣相中傳遞。脫碳結束后，鋼液里留存有過量的氧，因此還需加入大量的脫氧劑對鋼液進行脫氧處理。這就帶來一系列不利的影響，例如使用脫氧劑會增加冶煉成本，再者脫氧產物會造成連鑄水口堵塞，脫氧產物還會造成冷軋薄板表面質量問題等等。所以對鋼質純凈化要求越來越高的情況下，急需尋找其它潔凈、無污染、低成本地脫碳方法。因此許多工作者致力于潔凈地低成本的脫碳新方法的研究。其研究思路主要體現在一些文獻中，如文獻“Fe-C熔體與熔渣反應的電化學機理”和“鐵碳金屬顆粒與熔渣的反應”，以及申請號為201110077874. 3的中國專利技術專利，利用電化學反應機理，在鐵液、鋼液和熔渣間外加導體或施加電場，無需向鋼液中供氧即可實現脫碳的目的，同時還避免鋼液過氧化，使用脫氧劑、污染鋼液等問題。 對于應用電化學脫碳法來講，選擇合理熔渣體系，是整個技術的關鍵之一，關系著是否能夠將熔體中的碳脫到預期的水平。這就要求熔渣具有良好的氧離子遷移能力、良好的導電性、合適的黏度、合適的熔點、均勻穩定的化學成分等特點。目前應用的熔渣體系主要為Ca0、Si02、Al203和FeOx，其中CaO、Si02、Al2O3的質量百分數之比為較固定，且熔渣熔點較高，黏度稍大。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種高效無污染的具有良好的氧離子遷移能力、良好的導電性、合適的黏度、合適的熔點、均勻穩定的化學成分等特點的適合電化學脫碳用預熔渣及其制備方法。本專利技術目的是通過下面的技術方案實現的設計渣系時，主要考慮以下因素a、熔渣需具有良好的氧離子遷移能力，如果熔渣中氧離子在外加導體或外加電場作用下的遷移速度太慢，這種脫氧方法就沒有實際應用的價值。另外氧離子在渣中陰陽離子遷移中所占的比例越大越好，即氧離子的遷移數越大越好，它關系到實驗的成功與否。b、熔渣需具有良好的導電性，選用導電能力強的渣系，則渣中離子較多，有利于電化學反應的進行。C、選用陽離子電解電位比較高的渣系，使外加電場的調節范圍更寬。 d、考慮熔渣成分的蒸氣壓，在實驗溫度下應不易揮發或者少量揮發；否則揮發造成渣成分的變化，影響脫氧，同時不利于實操作。e、熔渣應具有合適的黏度，黏度太大，熔渣流動性不好，不適宜離子遷移；黏度太小也不利于脫碳的控制。f、熔渣的成分要均勻一致，保證化學性質穩定。I、按上述設計思路進行本預熔渣的開發，本專利技術一種電化學脫碳用預熔渣，其組成按質量百分比為CaO :30% 45%, Al2O3 :〈3%，MgO :6% 12%，Si02 <l%,FeO :1% 10%，Fe2O3 :30% 50%，BaO :0. 1% 5%，其它為不可避免的雜質，以上各組分質量百分比之和為100% ；此預熔渣料粒度為O. 5 100mm。2、制備上述電化學脫碳用預熔渣的方法，由以下步驟組成( I)備料本預熔渣使用的原料為小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末。(2)原料破碎將不同的原料經破碎制成粒度小于100目的粉劑。(3)配料將原料按如下比例配料，不同原料配料的質量百分比為小粒白灰，20% 40%、二次鋁灰，〈3%、軋鋼氧化鐵皮，40% 60%、輕燒白云石，15% 30%、碳酸鋇粉末，O. 2% 6%。(4)混料將按比例配好的原料放入混料機內混料5 lOOmin，使其充分混勻。(5)加熱熔融將混好的原料裝入加熱爐內，升溫至130(Tl50(TC高溫下，并持續10 IOOmin使其完全熔融，確保爐渣成分均勻，在熱態下把渣空冷至室溫，得到熔塊。(6)破碎將熔塊破碎成粒度為O. 5 IOOmm的預熔渣塊。所述小粒白灰,主要成分為Ca0，85% 93% (質量百分數)、MgO，〈5% (質量百分數)、P2O5, <0. 05 (質量百分數)、SiO2,〈1% (質量百分數)；二次鋁灰，主要成分為Al2O3, >92% (質量百分數)、金屬鋁，〈3% (質量百分數)、其他雜質〈6% (質量百分數);軋鋼氧化鐵皮，主要成分為Fe2O3,85% 93% (質量百分數)、FeO，6% 15% (質量百分數)、其他雜質〈1% (質量百分數)；輕燒白云石，主要成分為Ca0，40% 50% (質量百分數)、MgO, 35% 45% (質量百分數)、其他為雜質；碳酸鋇,主要成分為BaC03>99. 5% (質量百分數)、其他為雜質。本專利技術預熔渣的成分均勻穩定性好，具有低熔點(1200 1300°C)，黏度適宜(O. I 2 Pa *S)，流動性好，熔化速度快，電導率高等特點。渣中合適的CaCKFe2O3含量，致使預熔過程中生成低熔點的CaO · Fe2O3, 2Ca0 · Fe2O3和CaO · 2Fe203相保證此預熔渣具有較低的熔點和較快的熔化速度，同時由于Fe2O3的存在，為熔渣提供了大量電子空位，增大了熔渣電子電導率，再加上熔渣適宜的FeO含量，從而使熔渣具有很好的氧離子電導率；預熔渣中適量的MgO，能夠提高熔渣的電導率，并且可以控制熔渣的黏度；SiO2屬于酸性氧化物，在熔融渣中主要與氧離子形成硅氧根離子，這對氧離子遷移是不利的，但少量的SiO2可以提高熔渣流動性，保證此預熔渣具有適宜的黏度；此外渣中還含有一定量的BaO，此種堿性氧化物的加入可以提高預熔渣的電導率，同時還可以提高預熔渣的硫容量和磷容量，對凈化熔體有一定優勢；此預熔渣料為塊狀(粒度0. 5 100mm)，表面張力小，使用過程中能迅速被熔體熔侵、熔化，使用過程中無粉塵污染，利用率、收得率高，具有良好的節能和環保效果。·將此預熔渣加入到Fe-C熔體里進行電化學脫碳，可實現高效無污染脫碳，30min之內可將Fe-C熔體中碳含量由初始的4. 3% (質量百分數)脫至O. 5% (質量百分數)以下。使用此預熔渣進行電化學脫碳，操作方便，成本低廉，可以實現環保、高效、低成本的脫碳目的。附圖說明圖I :實施例2電化學脫碳用預熔渣熔點(半球點)測試圖；圖2 :實施例2電化學脫碳用預熔渣熔速圖；圖3 :實施例2電化學脫碳用預熔渣黏度測試圖。具體實施例方式結合下面以幾個具體實施例來說明本專利技術的方法及其產生的效果。實施例I :將小粒白灰、二次鋁灰、軋鋼氧化鐵皮、輕燒白云石以及碳酸鋇粉末先按要求破碎至-100目，然后取破碎后的原料小粒白灰，20%、二次鋁灰，1.5%、軋鋼氧化鐵皮，58%、輕燒白云石，15%、碳酸鋇粉末,5. 5%,放入混料機內混料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電化學脫碳用預熔渣，其組成按質量百分比為：CaO：30%～45%，？Al2O3：<3%，？MgO：6%～12%，SiO2：<1%，FeO：1%～10%，Fe2O3：30%～50%，BaO：0.1%～5%，其它為不可避免的雜質，以上各組分質量百分比之和為100%。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈吉祥，廖相巍，趙剛，曹東，李廣幫，郭慶濤，朱曉雷，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：