CN101519711A - 一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法 - Google Patents

Abstract

一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法，其包括如下步骤：1)首先，铁水在高炉铁沟进行预脱硅、脱锰，烧结矿除尘粉通过喷枪喷射到铁水面上随铁水流进入混铁车内，生成硅、锰氧化物进入渣中；脱硅率60～78％，脱锰率42～46％；铁水扒渣，去除后续处理过程的回锰源；2)继续进行铁水脱硅、脱锰处理，脱硅、脱锰剂通过喷枪吹入铁水中，硅元素全部被氧化，脱锰率达到50～65％；3)进行脱磷、脱硫处理，脱磷率47～80％，脱硫率54～83％，回锰量≤0.03％。本发明结合铁水“三脱”和脱锰的技术，使得普通高炉铁水通过铁水预处理，将铁水中的锰、磷、硫含量同时达到所要求的范围内。

Description

一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法

技术领域

本发明属于铁水预处理技术，特别涉及一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法。

背景技术

目前铁水预处理工艺，主要有铁水预脱硫和铁水“三脱”(脱硅、脱磷、脱硫)处理两大类。在铁水“三脱”处理过程中，现已有多种成熟处理工艺技术能将铁水中的磷、硫元素含量控制在所要求的范围内，其中虽也有少量锰元素的降低，但一般没有相应的要求，也不能同时对铁水中的锰含量进行有效地控制。

新日铁专利提出高炉出铁后向铁水罐或鱼雷罐中加入氧化铁或吹氧进行脱锰，脱锰后将铁水倒出，送转炉吹炼低锰钢。脱锰渣再与脱硅后的铁水混合，加入氧化铁、石灰和萤石将渣中氧化锰还原一部分，所得铁水用于转炉吹炼高锰钢。铁水预脱锰可将[Mn]从0.39％降到0.07％，在转炉吹炼后可得到[Mn]低于0.05％的钢水。但是该专利不能控制铁水中的磷含量与硫含量。(後藤裕規ら，日本专利，特开平7-258714：溶銑予備处理方法)

住友金属专利提出的冶炼低锰钢的方法是用双联顶底复吹转炉，脱磷炉炉渣碱度保持在1.0～1.5，兼顾脱锰与脱磷，处理前铁水锰含量0.35％～0.40％，处理后为0.09％～0.13％。但处理后磷还是较高(0.025％～0.04％)。但是该专利不能控制钢水中的硫含量。(荒井克彦ら，日本专利，特开平3-111511：低マンガン鋼の溶製方法)

武钢二炼钢在转炉吹炼前期利用低温低碱度、炉渣氧化性强、流动性好的特点使锰氧化进入炉渣，在铁水中锰含量最低时除渣，造精炼渣继续吹炼脱碳。如此双渣操作可保证钢水终点锰含量低于0.04％(入炉铁水含锰0.155％～0.175％)。该专利是针对转炉冶炼，也不能控制钢水中的硫含量。(“硅钢冶炼终点锰含量的控制”谢长川，唐继山，于学斌，《钢铁研究》，No.3(2001)，15-18。)

为大规模制造工业纯铁，川崎制铁提出了钢包精炼脱锰的专利。经出铁场脱硅、鱼雷罐脱磷、脱硫处理后的预处理铁水290t，除渣后入转炉精炼。转炉出钢温度1680℃，除去转炉渣后向钢包内添加30％CaO-70％铁矿粉2.5t。钢包底吹Ar100Nl/min保持30min。这期间为防止温降需加热。除去脱锰渣后经RH脱碳脱硫脱氧50分钟。该专利是针对钢包精炼，而且脱锰效果不好。(中戸参ら，日本专利，特开平6-145767：溶鉄中マンガンの除去方法および工業純鉄の製造方法。)

新日铁专利“方向性電磁用溶鋼の製造方法”中的部分内容与本发明内容相近。该专利提出，为生产取向电工钢，对所用铁水先进行脱锰处理，脱锰处理采用的熔剂为：氧化铁、石灰、硅石和萤石。专利中的实施例为：处理前铁水成分：C：4.50％、Si：0.70％、Mn：0.70％、P：0.105％、S：0.030％；处理铁水量：101t；加15Kg/tp氧化铁、1Kg/tp萤石、5Kg/tp硅石；处理后的铁水成分为C：4.50％、Si：0.30％、Mn：0.25％、P：0.105％、S：0.030％。由专利内容和实施例可知，其铁水处理剂能进行铁水的脱锰处理，但没有脱磷、脱硫能力。(松永久，日本专利，特开昭50-10211：方向性電磁用溶鋼の製造方法。)

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法，结合铁水“三脱”和脱锰的技术，使得普通高炉铁水通过铁水预处理，将铁水中的锰、磷、硫含量同时达到所要求的范围内；解决取向硅钢冶炼、高级球墨铸铁件生产等对铁水锰、磷、硫成分同时有要求的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法，其包括如下步骤：

1)首先，铁水在高炉铁沟进行预脱硅、脱锰，采用喷吹法，预脱硅、脱锰剂为烧结矿除尘粉，处理采用喷吹法，烧结矿除尘粉通过喷枪喷射到铁沟铁水面上，随铁水流进入混铁车内，在铁流的冲击、搅拌下，烧结矿除尘粉中的氧化铁与铁水中硅、锰迅速反应，生成硅、锰氧化物进入渣中；上述处理过程中加入25～35Kg/吨铁的烧结矿除尘粉，脱硅率达到60～78％，脱锰率达到42～46％；高炉预脱硅、脱锰处理后的铁水经扒渣扒去全部铁水渣，去除后续处理过程的回锰源；

2)铁水在预处理站继续进行铁水的脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理；先在铁水中加入脱硅、脱锰剂进行脱硅、脱锰处理；所述的脱硅、脱锰剂包括氧化铁、硅石、石灰；脱硅、脱锰剂的加入采用喷吹法，脱硅、脱锰剂通过喷枪吹入铁水中，同时吹入氧气加快硅、锰的氧化反应、减少处理过程的温降；处理过程中氧化铁的加入量为18～27Kg/tp(吨铁)，硅石的加入量为1.5～3.5Kg/tp，石灰的加入量为1.5～5.0Kg/tp，处理后铁水中的硅元素全部被氧化，脱锰率达到50～65％；

3)喷吹脱硅、脱锰剂结束后继续进行脱磷、脱硫处理，选择碳酸钠作为进一步脱磷、脱硫处理的熔剂，加入量为6.5～13Kg/tp，脱磷率为47～80％，脱硫率为54～83％；脱磷、脱硫处理后回锰量≤0.03％。

所述的氧化铁包括轧钢氧化铁皮、铁矿粉。

铁水的脱硅、脱锰、脱磷、脱硫可有以下所示的几个反应式：

2(FeO)+[Si]＝(SiO₂)+2[Fe]  lgK_Si＝18360/T-6.68             (1)

(FeO)+[Mn]＝(MnO)+[Fe]     lgK_Mn＝6440/T-2.95              (2)

5(FeO)+2[P]+4(CaO)＝(4CaO·P2O5)+5[Fe]lgK_P＝51875/T-33.16  (3)

CaO_(S)+[S]+[C]＝CaS_(S)+CO    lgK_S＝-1801/T+0.86             (4)

Na₂CO_3(S)+[S]+2[C]＝Na₂S_(S)+3CO    lgK_S＝-23022/T+19.14      (5)

3Na₂CO₃+2[P]+5[O]＝2(Na₃PO₄)+3CO₂ lgK_P＝51069/T-12.83       (6)

由以上反应式和热力学可知，铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的热力学条件各不相同，脱硅、脱锰、脱磷都要求低温、高氧化性，但脱硅、脱磷需要较高的碱度，而脱锰要求有相对低的碱度；对于脱硫则要求有较高的温度和碱度。

根据以上特性，本发明将整个铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理过程分为二个部分进行，完整的工艺路径如下：

高炉铁沟预脱硅、脱锰—扒渣机扒去脱硅、脱锰渣—预处理脱硅、脱锰、脱磷、脱硫—扒渣机扒去脱硅、脱锰、脱磷、脱硫渣—转炉。

首先，铁水在高炉铁沟进行预脱硅、脱锰，预脱硅、脱锰剂为烧结矿除尘粉，处理采用喷吹法，烧结矿除尘粉通过喷枪喷射到铁沟铁水面上，随铁水流进入混铁车内，在铁流的冲击、搅拌下，烧结矿除尘粉中的氧化铁与铁水中硅、锰迅速反应，生成硅、锰氧化物进入渣中。处理中加入25～35Kg/tp的烧结矿除尘粉，脱硅率达到60～78％，脱锰率达到42～46％；高炉预脱硅、脱锰处理后的混铁车通过机车运行至扒渣站，经机械扒渣机扒去全部铁水渣，去除后续处理过程的回锰源。

铁水在预处理站继续进行铁水的脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理。由于铁水已在高炉进行预脱硅、脱锰，而且预脱硅、脱锰渣得到充分去除，因此有利于铁水的进一步脱硅、脱锰。先在铁水中加入脱硅、脱锰剂进行脱硅、脱锰处理，脱硅、脱锰剂的组成为氧化铁(轧钢氧化铁皮、铁矿粉等)、硅石、石灰等。氧化铁与硅、锰反应生成硅、锰氧化物，进一步降低铁水中的硅、锰含量，硅石、石灰用于调节铁水渣的碱度，主要稳固锰的氧化物，减少后续脱磷、脱硫过程中的回锰。脱硅、脱锰剂的加入采用喷吹法，脱硅、脱锰剂通过喷枪吹入铁水中，同时吹入氧气加快硅、锰的氧化反应、减少处理过程的温降。处理过程中氧化铁的加入量为18～27Kg/tp，硅石的加入量为1.5～3.5Kg/tp，石灰的加入量为1.5～5.0Kg/tp，处理后铁水中的硅元素全部被氧化，脱锰率达到50～65％。喷吹脱硅、脱锰剂结束后不需中断处理即可继续进行脱磷、脱硫处理，在该阶段，铁水渣的氧化性高、铁水温度低，有利于抑制回锰，但已不利于进一步的脱磷、脱硫处理，这时如用常规的石灰(CaO)来处理就起不到作用，由此本发明选择了碳酸钠(Na₂CO₃)作为进一步脱磷、脱硫处理的熔剂。由于Na₂CO₃本身的熔点较低，在低温条件下有较强的反应能力，且能够同时进行脱磷、脱硫，由此解决了铁水脱硅、脱锰后继续脱磷、脱硫的问题。该阶段碳酸钠的加入量为6.5～13Kg/tp，脱磷率为47～80％，脱硫率为54～83％。脱磷、脱硫处理后回锰量≤0.03％。

本发明的有益效果

在铁水预处理过程中能同时完成铁水的脱硅、脱锰、脱磷、脱硫，大大拓展了铁水的预处理功能，解决了普通高炉铁水满足取向硅钢、高级球墨铸铁材料等生产的需要。

具体实施方式

转炉冶炼取向硅钢要求入炉铁水成分如表1所示：

表1 入炉铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				—	≤0.10％	≤0.050％	≤0.030％

实施例1：

(1)高炉出铁沟取样的铁水成分如表2所示：

表2 高炉原始铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				0.20％	0.28％	0.087％	0.037％

(2)在高炉摆动溜嘴处，在铁水面上喷吹6.5t烧结矿除尘粉进行预脱硅、脱锰，混铁车受铁量255.5t。铁水预脱硅、脱锰后的铁水成分如表3所示：

表3 高炉预脱硅、脱锰后的铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				0.08％	0.15％	0.085％	0.044％

(3)对预脱硅、脱锰后的铁水进行扒渣处理。

(4)继续进行铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理。先向铁水内喷吹685Kg石灰、685Kg硅石、5482Kg轧钢氧化铁皮，同时吹入200m³O₂，最后喷吹2000Kg碳酸钠。处理结束后铁水成分如表4所示：

表4 脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理后的铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				—	0.06％	0.039％	0.009％

(5)对预处理后的铁水进行扒渣处理。

实施例2：

(1)高炉出铁沟取样的铁水成分如表5所示：

表5 高炉原始铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				0.36％	0.31％	0.095％	0.040％

(2)在高炉摆动溜嘴处，在铁水面上喷吹7.2t烧结矿除尘粉进行预脱硅、脱锰，混铁车受铁量234t。铁水预脱硅、脱锰后的铁水成分如表6所示：

表6 高炉预脱硅、脱锰后的铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				0.08％	0.17％	0.086％	0.062％

(3)对预脱硅、脱锰后的铁水进行扒渣处理。

(4)继续进行铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理。先向铁水内喷吹434Kg石灰、434Kg硅石、4342Kg轧钢氧化铁皮，同时吹入100m³O₂，最后喷吹1536Kg碳酸钠。处理结束后铁水成分如表7所示：

表7 脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理后的铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				—	0.06％	0.045％	0.028％

(5)对预处理后的铁水进行扒渣处理。

实施例3：

(1)高炉出铁沟取样的铁水成分如表8所示：

表8 高炉原始铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				0.28％	0.28％	0.094％	0.042％

(2)在高炉摆动溜嘴处，在铁水面上喷吹6.8t烧结矿除尘粉进行预脱硅、脱锰，混铁车受铁量235.6t。铁水预脱硅、脱锰后的铁水成分如表9所示：

表9 高炉预脱硅、脱锰后的铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				0.08％	0.16％	0.083％	0.060％

(3)对预脱硅、脱锰后的铁水进行扒渣处理。

(4)继续进行铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理。先向铁水内喷吹1137Kg石灰、801Kg硅石、6410Kg轧钢氧化铁皮，同时吹入120m³O₂，最后喷吹3059Kg碳酸钠。处理结束后铁水成分如表10所示：

表10 脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理后的铁水成分

 

Si	Mn	P	S
				—	0.08％	0.016％	0.010％

(5)对预处理后的铁水进行扒渣处理。

Claims (2)

1.一种铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法，其包括如下步骤：

1)首先，铁水在高炉铁沟进行预脱硅、脱锰，采用喷吹法，预脱硅、脱锰剂为烧结矿除尘粉，处理采用喷吹法，烧结矿除尘粉通过喷枪喷射到铁沟铁水面上，随铁水流进入混铁车内，在铁流的冲击、搅拌下，烧结矿除尘粉中的氧化铁与铁水中硅、锰迅速反应，生成硅、锰氧化物进入渣中；上述处理过程中加入25～35Kg/吨铁的烧结矿除尘粉，脱硅率达到60～78％，脱锰率达到42～46％；高炉预脱硅、脱锰处理后的铁水经扒渣扒去全部铁水渣，去除后续处理过程的回锰源；

2)铁水在预处理站继续进行铁水的脱硅、脱锰、脱磷、脱硫处理；先在铁水中加入脱硅、脱锰剂进行脱硅、脱锰处理；所述的脱硅、脱锰剂包括氧化铁、硅石、石灰；脱硅、脱锰剂的加入采用喷吹法，脱硅、脱锰剂通过喷枪吹入铁水中，同时吹入氧气加快硅、锰的氧化反应、减少处理过程的温降；处理过程中氧化铁的加入量为18～27Kg/tp，硅石的加入量为1.5～3.5Kg/tp，石灰的加入量为1.5～5.0Kg/tp，处理后铁水中的硅元素全部被氧化，脱锰率达到50～65％；

3)喷吹脱硅、脱锰剂结束后继续进行脱磷、脱硫处理，选择碳酸钠作为进一步脱磷、脱硫处理的熔剂，加入量为6.5～13Kg/tp，脱磷率为47～80％，脱硫率为54～83％；脱磷、脱硫处理后回锰量≤0.03％。

2.如权利要求1所述的铁水脱硅、脱锰、脱磷、脱硫的方法，其特征是，所述的氧化铁包括轧钢氧化铁皮、铁矿粉。