CN1003941B - 用海绵铁炼钢的工艺和设备 - Google Patents

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Abstract

为了能经济地及稳定地用酸性脉石含量高的且含磷大于０．３％的海绵铁炼钢，采取如下措施：与度铁一道在酸性电炉中熔炼海绵铁料，将无渣钢液倒入碱性钢包；同时向钢液中加入粒状脱磷剂；除渣后，将钢包移到加热台上，用氧成含氧气体作载气向钢水喷入补充脱磷剂；钢水在加热台上加热调整到要求的脱磷温度１５５０℃至１６００℃；如有必要，可重复上述处理。脱磷完成后加入合金剂，脱氧剂和脱硫剂，调整成分以使钢达到要求。

Description

用海绵铁炼钢的工艺和设备
本发明涉及一种炼钢工艺，其原料采用含磷高于0.3%，含SiO2高于5%及Al2O3超过3%的酸性脉石，以及含碱性脉石CaO-MgO低于5%的海绵铁，如果需要的话，亦可加入约为海绵铁炉料的30%的废铁作为原料。本发明还涉及实施这一工艺的设备。
海绵铁是由直接还原法生产的。通常，它含碳0.20～2.40%，含硫0.01～0.03%以及含磷0.007～0.05%，此外，还有含2～4%的SiO2及0.6～2.7%的Al2O3等的酸性脉石和含CaO-MgO的0.20～3%的碱性脉石，剩余的量基本上是铁和铁的氧化物。
这种成分的海绵铁一般是在碱性炉衬的容器中加入碱性造渣剂熔炼的，通过碱性造渣剂大量吸收磷及各种脉石成分，可使金属熔体直接冶炼成钢。
但是，由含磷矿物如磷灰石量很高的铁矿所制得的海绵铁随直接还原的工艺不同，其成分亦不同：磷大于0.3%最多为1.2%，SiO2大于5%，有的甚至高达7～8%，Al2O3由大于3%最多为6%左右，而其碱性脉石的量，当以CaO-MgO表示时，还不足5%，甚至不足4%。
到目前为止，用这种成分的海绵铁生产出有用的钢仍然是不可能的，或是只有极低的经济效益。因为在碱性炉衬的冶炼装置中冶炼时，不可能接受脱除这些磷所必需的大量碱性脱磷剂，这些脱磷剂熔化时，需要很高的能耗。同时，其装料的时间太长，所形成的渣量也过大，并且，其铁收得率也太低。要使酸性脉石和含磷的伴生矿物在铁矿石直接还原之前就除掉，实际上只有在几种类型的铁矿石，如在磁铁矿石情况下才是可能的，而且在这种处理中，磨矿和其后的杂质的分离的费用，都是极高的。
本发明旨在避开这些缺点，并依据它的目标，对上述至今不能处理的原料提供一种经济的、操作上稳定的炼钢工艺。在北非地区，可制取这类成分异常的海绵铁的矿床正在大量开采，部分虽没有进行，但那里希望在工业规模上利用这些矿藏。
本发明可以完成上述目标的工艺，其特征在于采取如下措施：
-海绵铁，如果需要的话，可和废铁一起在酸性电炉中熔炼，
-把无渣的钢液倒入一个碱性钢包中，并同时向该钢流加入粒状的脱磷剂，
-从钢包中除掉这种含磷渣，随后将该钢包移到钢包加热台上，在此用氧气或含氧气体将补充脱磷剂吹到钢液内，如果需要的话，在扒掉所形成的渣后还可重复进行这种脱磷处理，包中的钢水可加热到1550至1600℃间的理想的脱磷温度，并且，
-脱磷完成以后，加入合金剂如锰铁，脱氧剂如硅和铝，以调整所需的钢成分，如果需要的话，也可加入象钙这样的脱硫剂。
如此，曲含大量酸性的，高磷脉石的海绵铁炼钢，所需的能量和原材料就能维持得非常低。
石英砂通常和海绵铁一起加入，如果需要亦可和废铁一起加入。
在熔化过程中，可用皮带运输机连续地把海绵铁和石英砂装入电炉内。电炉内形成渣中的SiO2含量很容易超过50%，为了防止熔炼过程中不希望的反应发生，熔体的温度要保持在比较低（约1550℃）的水平上。
按照本发明的工艺实施例之一，海绵铁/废铁炉料熔化后，在电炉中吹氧精炼是有效的。
如果需要的话，按照碳和氧化亚铁的平衡进行精炼使达到中等碳含量。
在钢水倒入钢包之前，把它的温度提高到液相线以上90℃，对于补偿出钢和脱磷造成的热损铁是有益的。
在其熔化后的装料时，可以将电炉内所形成的部分酸性渣留在炉内。
如将钢液倒入可从包底吹入氩气搅拌或净化的钢包，则更好。为了充分利用所形成的渣液对磷的吸收能力，可在钢水出炉期间和入包后吹入氩气或其他惰性气体。
＆＆
一种主要含CaF2、氧化铁及CaO-CaCO3混料的混合物首先被用作为*和/或造渣剂。
本发明设备的特征是：包括有一座带有可形成钢水注流的流钢槽的酸性电炉，一个碱性钢包和一个钢包加热台，这个钢包可在注流区内的初脱磷台和钢包加热台之间移动。
在初脱磷台和钢包加热台上都装有为脱磷剂和钢包底吹气体所需的相应的给料、供气装置。
而且，在初脱磷台和钢包加热台之间的适当位置还配备了一个扒渣台。
钢包的上部直径和钢包的高度之比以大于0.8为有利。
本发明用附图加以详细说明。
酸性可倾式电弧炉（一般用1标记）包括三个电极（用2，2′，2″标记）。电炉除装有穿过炉门的氧仓4外，还备有加入海绵铁和石英砂的加料口3。在炉的底部位置上安有流钢槽5。
在流钢槽5的下面，是初脱磷台6碱性钢包7装在台车8上。这个钢包的轴截面不是正方形，它的上部直径大于其高度。此外，在初脱磷台上装有吹氩所用的输送管路9和用虚线表示的向浇注钢流中加入脱磷剂用的滑槽10，电弧炉1的出钢位置也同样用虚线表示。在图中的供给管路9可和钢包7的底部的透气砖相连接。
而且，这套设备有一座钢包加热台11，钢包7可用台车8移到11。在钢包加热台11上装有钢包7的包盖12，它可升可降，还可绕轴转动，在11上还有一个喷枪14的入口13。这只喷枪与输送脱磷剂和输送氧气或含氧气体，如空气的管路（图中未标出）相连接。在钢包盖12上，还备有一个装入辅助造渣剂的孔15。处理中所产生的废气可经气体排放管16排放。在钢包加热台上除装有为搅拌或净化钢包内
钢水的供氩管线18外，还装有在需要时可加热钢包中的钢水的电极17、17′、17″、这些电极既可上升、下降，又可绕轴转动。
在初脱磷台6和钢包加热台11之间，有一扒渣台19。在初脱磷台6和在钢包加热台11处理期间所形成的含磷渣，在19处从钢包7内除去，并可方便地用渣罐20将渣运走。这套设备还可配备排除处理期间所形成的烟气的附属装置（图中未画出）。可以将电炉1及初脱磷台6一起放入外罩中，并从这外罩抽出烟气。
下面的实施例更详尽地说明了本发明。
实施例
144吨具有如下成分的海绵铁（%）：Fe78，Fe*70.0（其金属化程度为90%），C1.50，S0.02，P1.10，SiO27.50，Al2O35.20，CaO+MgO4.90.及痕量Cu，Cr，Mo，Sn，与33.5吨加工后的废铁以及11吨石英砂一起装入一座140吨的电炉内，如同在图中所描述的那样，在约0.7的低功率因数下熔化，直到熔池被吹氧精炼中的温度达到1550℃为止。
经过短期加热，温度达1640℃后，倾动电炉，将无渣的钢水注入处于初脱磷台6的钢包7内，将成分（%）为CaO/CaCO357，CaF218，Fe2O325的脱磷剂，在出钢时加入到钢水注流之中，其加入量为每吨钢水20公斤。同时，为了使钢水激烈搅动，从钢包7的底部吹入氩气。
从电炉1的流钢槽5流出的钢液，含磷约0.8～0.9%，在初次脱磷之后，钢包7中钢水的磷含量就约为0.4～0.5%，这时钢水的温度为1570℃左右。
于是，把钢包7由初脱磷台6移到扒渣台19，倾动钢包直到渣溢出为止，将这种渣除掉，这时渣温约1560℃。
扒渣后，钢包7被移到钢包加热台11上，将其钢水加热到1600℃，并作第二次或更多次的脱磷作业。在这些进一步的脱磷步骤中，用喷检14以氧或含氧气体作载气向熔体中喷入每吨钢水20公斤的上述粒状或粉状脱磷剂。与其同时通过加料口15再外加与该脱磷剂同一成分的造渣剂，加入量为每吨钢水30公斤。
在进一步脱磷之后，将钢包7放入扒渣台19，除渣，再将钢包7返回到钢包加热台11，除加入如＊铁，硅铁这样的合金剂外，还可作脱氧或脱硫处理，以期获得所希望的钢成分。所获得的140吨钢液的成分如下：
P：0.04%，
Si：0.3%，
C：0.2%，
Mn：0.7%，
余额为铁和冶炼中所形成的杂质。

Claims (16)

1、一种以海绵铁为原料的炼钢工艺，该海绵铁含有高于0.3%的磷，含有相当于含5%以上的SiO2及3%以上的Al2O3的酸性脉石，以及含有相当于低于5%的CaO-MgO的碱性脉石，如果需要时，可最多按海绵铁炉料的30%加入废铁，其特征在于下列措施的组合：
-在酸性电炉中熔炼海绵铁炉料，如需要时，亦可加入废铁同时熔炼，
-将无渣的钢水注入一个碱性钢包中，并在出钢时向钢水注流中加入粒状脱磷剂，
-去掉钢包中所形成的含磷渣，随后将钢包移到钢包加热台，在此，用氧气或含氧气体将补充脱磷剂喷入钢水中，在除掉所形成的渣后，如有必要，可重复这种处理，钢包中的钢液可加热以调整到1550～1600℃所希望的脱磷温度，以及
-在脱磷完成后，加入如锰铁等合金剂，硅和铝等脱氧剂，以调整所需钢液的成分，如需要时，可加入象钙这样的脱硫剂。
2、根据权利要求1的工艺，其特征在于石英砂通常和海绵铁，如需要时还可与废铁一起入炉中。
3、根据权利要求1和2的工艺，其特征在于在海绵铁/废铁在电弧炉内熔化后，往钢液中吹氧精炼。
4、根据权利要求1的工艺，其特征在于注入到钢包中的钢水，用包底吹氩搅拌。
5、根据权利要求1的工艺，其特征在于除向钢水注流中加入粒状脱磷剂外，向钢包中再加更多的脱磷剂或造渣剂。
6、根据权利要求1的工艺，其特征在于处于加热台上的钢包以包底吹氩搅拌钢液。
7、根据权利要求1的工艺，其特征在于为了形成覆盖钢液溶池表面的顶渣，除用氧气或含氧气体向钢水中喷入脱磷剂外，还向处于加热台上的钢包中加入更多的造渣剂。
8、根据权利要求1的工艺，其特征在于使用主要含有CaF2、氧化铁及CaO-CaCO3混料的混合物作为脱磷剂或造渣剂。
9、实施权利要求1所述工艺的设备，其特征在于带有可形成钢水注流的流钢槽（5）的酸性电炉（1），碱性钢包（7），以及钢包加热台（11），而钢包（7）可在处于钢水注流区的初脱磷台（6）和钢包加热台（11）之间移动。
10、根据权利要求9的设备，其特征在于初脱磷台（6）和钢包加热台（11）都装有输送脱磷剂的设备（10，14，15）和钢包（7）底部吹气的气体的输送管路（9，18）。
11、根据权利要求9和10的设备，其特征在于在初脱磷台（6）和钢包加热台（11）之间有一扒渣台（19）。
12、根据权利要求9的设备，其特征在于钢包（7）的上部直径和其高度之比大于0.8。
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