專利名稱：一種對盛鋼容器內(nèi)夾雜物改性并去除的包芯線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煉鋼所用的包芯線，主要用于鋁鎮(zhèn)靜鋼以及硅鋁鎮(zhèn)靜鋼的精煉、連鑄過程，本包芯線能對盛鋼容器內(nèi)夾雜物進行變性、進而去除細小夾雜物，能解決各種鋁鎮(zhèn)靜鋼以及硅鋁鎮(zhèn)靜鋼絮流、改善夾雜物形態(tài)并減少夾雜數(shù)量。
背景技術：
在連鑄工藝中，連鑄用浸入式水口具有控制中間包至結(jié)晶器鋼水注入量和結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動的功能，對于穩(wěn)定操作及確保質(zhì)量起著非常重要的作用。這種浸入式水口內(nèi)壁若附著上氧化鋁，就會導致水口內(nèi)鋼水偏流和結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動等現(xiàn)象，不僅使鑄坯質(zhì)量惡化，而且還會阻礙多爐連鑄的推進。夾雜物對鋼材的危害主要與夾雜物的數(shù)量和形態(tài)有關，提高鋼水質(zhì)量，首要的是控制夾雜物的數(shù)量和形態(tài)。為了防止氧化鋁附著在浸入式水口內(nèi)壁上，工業(yè)上普遍采用的方法是采用防堵水口和對鋼水進行鈣處理，即通過向鋼液中加入鈣，將Al2O3夾雜變性為12 CaO · 7A1203。由于12 CaO · 7A1203熔點低，在鋼液中呈液態(tài)，因此能有效的減輕水口結(jié)瘤， 同時隨鈣的加入，在凝固過程中能避免長條狀的MnS夾雜生成，而生成球狀的CaS，減小了鋼材的各向異性。但在生產(chǎn)應用中由于鈣的密度低、蒸汽壓大、化學活性高，使得往鋼中加鈣時收得率低，且易受鋼水脫氧、鋼渣氧化性和鋼中硫等因素的影響，使鈣的收得率極不穩(wěn)定。因此造成鋼中鈣含量偏低或偏高，從而導致成本增加。 此外，鋼液中的夾雜物大部分是通過浮力上浮去除的，但是，在全連鑄生產(chǎn)中僅靠自然上浮效率很低，無法滿足生產(chǎn)要求，因此常常采用鋼包底吹攪拌、中間包流場優(yōu)化來滿足夾雜物的吸附上浮。此外大包澆注全程吹氬、穩(wěn)定中包液面等方法能在一定程度上避免鋼液二次氧化，但是大生產(chǎn)主要是對大顆粒夾雜物進行控制。所以通過新型夾雜補集劑去除細小夾雜的問題是當今冶金行業(yè)前沿技術之一。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明旨在提供一種能穩(wěn)定控制鋼液中夾雜物的形成、尺寸和數(shù)量分布的包芯線，本包芯線可以對鋼液中的夾雜物進行有效去除。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種對盛鋼容器內(nèi)夾雜物改性并去除的包芯線，該包芯線的線芯組分中包含有CaO、Al2O3和CaF2,各組分在線芯中的質(zhì)量百分含量為 CaO-20^90% ；Al2O3-9^45 % ；CaF2-Γ35 %。該包芯線的線芯組分中還包含SiO2, SiO2在線芯中的質(zhì)量百分含量小于35%。該包芯線的線芯組分中還包含MgO，MgO在線芯中的質(zhì)量百分含量小于8%。該包芯線的線芯組分中還包含Ca，Ca在線芯中的質(zhì)量百分含量小于30%。該包芯線的線芯組分中還包含F(xiàn)e，F(xiàn)e在線芯中的質(zhì)量百分含量小于20%。
同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果
本包芯線可使渣粉小顆粒氣化，被鋼包或中包內(nèi)的彌散氣泡吸附，增加反應界面積，使得與氧化硅、氧化鋁的碰撞概率高，同時細小渣滴形核快，捕集、吸附微小夾雜的能力增強， 亦能對鋼液中的夾雜物進行有效去除。本包芯線除了可在LF、CAS、VD/VOD、RH精煉過程中添加，并且還可通過中間包等連鑄設備喂入，工藝操作簡便，占地面積小，可以快速使細小夾雜物變形、聚合為大型低熔點夾雜物上浮去除，能減少造渣劑用量、不用或少喂鈣線、縮短軟吹時間，滿足鋼水的質(zhì)量要求。總之，本包芯線可以降低冶煉成本低、提高鋼液的純凈度并取代傳統(tǒng)意義上鋁鎮(zhèn)靜鋼的鈣處理。在鋁鎮(zhèn)靜鋼、硅鋁鎮(zhèn)靜鋼實際應用中可取得明顯效果，具有極大的經(jīng)濟價值。應用表明，本包芯線可控制鋼中非金屬夾雜物的形態(tài)、尺寸和數(shù)量，可將鑄坯中的Al2O3 控制到0. 002%以下，夾雜物的總量降低到0. 003%以下，T
控制到5 20ppm。
具體實施例方式本發(fā)明包芯線的線芯組分中至少包含有CaO、Al2O3和CaF2,各組分在線芯中的質(zhì)量百分含量分別為CaO — 20 90% ;A1203— 9 45 % ；CaF2-Γ35 %。本包芯線的線芯組分中還可以包含SiO2, SiO2在線芯中的質(zhì)量百分含量小于35%。本包芯線的線芯組分中還可以包含MgO，MgO在線芯中的質(zhì)量百分含量小于8%。本包芯線的線芯組分中還可以包含Ca，Ca在線芯中的質(zhì)量百分含量小于30%。本包芯線的線芯組分中還可以包含F(xiàn)e，F(xiàn)e在線芯中的質(zhì)量百分含量小于20%。上述各組分的粒度控制為0. Olmm、mm。以上組分為有效成分，實際加工采用的原料為
CaO—主要采用鈍化石灰、氧化鈣或氧化鈣與氧化鋁的復合產(chǎn)物，鈍化石灰要求 CaO 彡 90% ；
要采用二氧化硅或二氧化硅與硅酸鹽的復合產(chǎn)物； Al2O3—主要采用氧化鋁或氧化鈣與氧化鋁的復合產(chǎn)物； CaF2+主要采用高純度螢石或者氟化鈣> 95%的化合物； MgO—主要采用氧化鎂或氧化鋁與氧化鎂、碳酸鎂的復合產(chǎn)物； 還可采用由75%的石灰粉和25%的螢石粉構(gòu)成的預混復合粉劑代替上述的CaO和CaF2。所有原料的P、S盡可能地低，避免混入外來雜質(zhì)，粒度范圍為0. Olmm 4mm。本包芯線的制作、使用介紹如下
首先按上述配比備料(各原料粒度為0.01mm 4mm)，再投入混料設備中攪拌均勻以混料，混料時間0. 5h 8h。然后將混好的包芯線芯粉材料烘干處理，烘烤溫度110°C 200°C， 烘烤時間為0. 5h Mh。最后將烘制完畢的上述線芯粉料采用常用的包芯方法，制成的包芯線直徑為Φ9πιπι 16mm，線芯粉料含量在100 400g/m。該包芯線可在鋼包底吹區(qū)、真空室內(nèi)外或中間包湍流器附近應用，主要通過單孔或多孔喂絲機喂入。本發(fā)明采用氧化鈣、氧化鋁及其他化合物的細小顆粒作為鋼液中低熔點復合大顆粒夾雜物的反應生成劑，螢石作為芯粉的熔劑?；痉磻砣缦聜鹘y(tǒng)工藝條件下，在轉(zhuǎn)爐出完鋼、精煉軟吹期以及真空循環(huán)期，一般氬氣攪拌強度較弱，渣金動力學反應條件不是特別充分，難以使鋼中的細小夾雜自由上浮到渣液兩相界面。 尤其是渣量大、溫度低、氬氣站壓力不夠，造成渣層熔化不均勻、氬氣攪拌效果差的時候，特別需要一種能夠捕集、吸附、聚合鋼液中細小夾雜物的精煉預熔渣，通過細小夾雜物之間的碰撞形成簇群，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的渣洗工藝。再者，通過喂入金屬線的方式能夠快速穿透渣層， 進入鋼液脫氧并與鋼液中的Al2O3夾雜物形成低熔點12 Ca0*7Al203，易于上浮到鋼包渣中，不影響鋼中成分，比一般鈣處理工藝的金屬收得率高，從而取消精煉過程的鈣處理。澆注時鋼水翻卷易形成的大量二次氧化產(chǎn)物。卷渣及氧化產(chǎn)生的Al2O3夾雜物的數(shù)量多、尺寸偏大，而且鋼水在中間包停留時間短，沒有充分的夾雜上浮時間。此時在中間包注流沖擊區(qū)喂加低成本夾雜捕集劑，顯得尤為重要，能夠借助鋼水沖擊功促使細小的次生夾雜物長大，更利于其加快排除，縮短排除時間。以下是本發(fā)明包芯線在鋼水精煉、大中包澆注過程中的實際應用例子。實施例1
國內(nèi)某大型鋼廠，鋼種為高強度低合金鋼，鋼包進入LF工位，測溫取樣，合金化，電加熱或喂Al線完畢后，調(diào)小底吹氣量，喂入該包芯線，芯線基本組成為CaO :50%, SiO2 :6%， Ca 7%, CaF2 :15%，Al2O3 :10%，MgO :5%，F(xiàn)e :7%，芯線直徑為 Φ 11mm，喂線速度控制在 1 4m/ s，喂入量900 1100m/爐，喂線結(jié)束后繼續(xù)吹氬3分鐘以上。通過化學分析，喂線前鋼中最大w (S)含量為0.004%，喂線后鋼中w (S)含量降低至0.001%。鑄坯中T
由平均值為40ppm降低到13 17ppm，采用500倍顯微鏡分析鑄坯中夾雜物形貌和數(shù)量，各類夾雜物在鋼中彌散分布，處于(Tl. 0級之間。實施例2
國內(nèi)某大型鋼廠，鋼種為高強度容器鋼，鋼包進入LF工位，測溫取樣，合金化，電加熱或喂Al線完畢后，減弱底吹氣量，喂入該包芯線，芯線基本組成為CaO 40%, SiO2 :15%， Ca 8%, CaF2 :7%，CaO .Al2O3 :25%，MgO :5%，芯線直徑為 Φ 10mm,喂線速度控制在 1 4m/s， 喂入量700 1000m/爐，喂線結(jié)束后繼續(xù)吹氬3分鐘以上。連鑄中間包湍流器內(nèi)喂入同樣芯線，全程保護澆注。通過水口粘結(jié)物的電鏡分析，在該鋼種的正常澆注溫度下基本上只有少量的純Al2O3夾雜物，大多是含鈣的氧化復合夾雜，證明可以將高熔點的Al2O3變性為低熔點的鋁酸鈣(12 CaO · 7A1203)，且有明顯效果。實施例3
國內(nèi)某大型鋼廠，鋼種為Q450耐候鋼，鋼包進入LF工位，測溫取樣，合金化，電加熱或喂Al線完畢后，減弱底吹氣量，喂入該包芯線，芯線基本組成為CaO 25%, SiO2 :25%，Ca 15%，CaF2 14%, 3Ca0 · Al2O3 :10%, MgO :6%，F(xiàn)e :5%，芯線直徑為 Φ 13讓，喂線速度控制在 1 4m/s,喂入量1000 1200m/爐，喂線結(jié)束后繼續(xù)吹氬3分鐘以上。通過化學分析，喂線前鋼中最大w (S)含量分別為0.0078%，喂線后鋼中w (S)含量直接降低0.0052%。鑄坯中 T
由平均值為34. Oppm降低到14. 8ppm，采用500倍顯微鏡分析鑄坯中夾雜物形貌和數(shù)量，發(fā)現(xiàn)鑄坯中Al2O3夾雜物平均值由0. 0024%降為0. 0016%，各類夾雜物的級別非常低，均為0.5級，且分布均勻。實施例4
國內(nèi)某大型鋼廠，鋼種為08A1冷鐓鋼，鋼包進入LF工位，測溫取樣，合金化，電加熱或喂Al線完畢后，減弱底吹氣量，喂入該包芯線，芯線基本組成為CaO :20%, SiO2 :35%，Ca 20%，CaF2 5%, Al2O3 :13%，MgO :7%，芯線直徑為Φ 12mm，喂線速度控制在1 4m/s,喂入量 800 IOOOm/爐，喂線結(jié)束后繼續(xù)吹氬3分鐘以上。通過中包水口粘結(jié)物的掃描電鏡分析， 在該鋼中僅發(fā)現(xiàn)有少量的CaS及純Al2O3夾雜物，大多是含鈣鋁的氧化復合夾雜，證明可以將高熔點的純氧化物變性為低熔點的鈣鋁黃長石或鋁酸鈣鹽，在實際應用中效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種對盛鋼容器內(nèi)夾雜物改性并去除的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中包含有CaCKAl2O3和CaF2,各組分在線芯中的質(zhì)量百分含量為CaO—20 90% ；Al2O3—9 45 % ；CaF2-Γ35 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中還包含SiO2, SiO2在線芯中的質(zhì)量百分含量小于35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中還包含 MgO, MgO在線芯中的質(zhì)量百分含量小于8%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中還包含Ca， Ca在線芯中的質(zhì)量百分含量小于30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中還包含Ca，Ca 在線芯中的質(zhì)量百分含量小于30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中還包含F(xiàn)e，F(xiàn)e 在線芯中的質(zhì)量百分含量小于20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的包芯線，其特征在于該包芯線的線芯組分中還包含F(xiàn)e，F(xiàn)e 在線芯中的質(zhì)量百分含量小于20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的包芯線，其特征在于所述各組分的粒度為0.Olmm 4mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包芯線，其特征在于所述包芯線直徑為Φ9mnTl6mm，線芯每米質(zhì)量為10(T400g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對盛鋼容器內(nèi)夾雜物改性并去除的包芯線，該包芯線的線芯組分中包含有CaO、Al2O3和CaF2，各組分在線芯中的質(zhì)量百分含量為CaO—20~90%；Al2O3—9~45%；CaF2—1~35%。本包芯線能穩(wěn)定控制鋼液中夾雜物的形成、尺寸和數(shù)量分布，可以對鋼液中的夾雜物進行有效去除；可以降低冶煉成本低、提高鋼液的純凈度并取代傳統(tǒng)意義上鋁鎮(zhèn)靜鋼的鈣處理。
文檔編號C21C7/04GK102312047SQ20111030425
公開日2012年1月11日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者何生平, 李玉剛, 楊穎 , 王謙, 趙爍, 魯永劍 申請人:重慶大學