CN101838718A

CN101838718A - 中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺

Info

Publication number: CN101838718A
Application number: CN201010137947A
Authority: CN
Inventors: 刘风雷; 瞿建银; 黄晓贵; 许秋林
Original assignee: WENZHOU KAICHENG MACHINERY CO Ltd
Current assignee: WENZHOU KAICHENG MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其是涉及一种铸造生产线中中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺，为了解决中频电炉冶炼铸钢过程中，在原材料材质波动时，造成钢水成份中磷或硫超标，或采用倾倒出部分钢水，再加低磷硫的废钢重新配料熔化，常常造成较大的损失的问题，包括熔化期脱磷中的钢液的氧化、初渣的制备、扒渣和二次造渣四个环节以及还原期的脱硫过程。操作方便快捷，效果显著，完全能做好中频电炉炼钢时钢液的脱磷脱硫工作，达到净化钢水、降低成本的目的。

Description

中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其是涉及一种铸造生产线中中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺。

背景技术

中频电炉在铸钢行业中的应用极为普遍，特别是在小型砂型铸钢和失蜡熔模精密铸钢中基本上都是采用中频电炉炼钢，现有的技术对中频电炉在熔炼过程中的冶金反应研究较少，以至于形成了一种较为普遍的观点，即中频电炉在钢水熔炼过程中只有较弱的冶金反应，难以进行脱磷、脱硫操作，因此基本上是一种废钢和铁合金的重熔过程。现实生产当中，在使用中频电炉冶炼铸钢材质时，当遇到原材料供应出现波动时，往往造成钢水成份中磷或硫超标现象，解决问题的方法是倾倒出部分钢水，再加低磷硫的废钢重新配料熔化，常造成较大的损失，因此可见，强化中频电炉熔炼过程中的冶金反应，掌握脱磷、脱硫的方法，是一项很有价值的工作。

脱P的冶金反应原理是：磷在钢水中以Fe₂P的形式存在，在钢水中溶解度很高，容易与自炉渣扩散到钢液中的(FeO)作用并释放热量ΔH，反应式：

2[P]+5(FeO)→(P₂O₅)+5[Fe]；ΔH=-260000J

磷的氧化物在钢液中溶解度很低，但易溶于炉渣，并与炉渣中的(FeO)反应生成（3FeO·P₂O₅），反应式如下：

(P₂O₅)+3(FeO)→（3FeO·P₂O₅）；ΔH=-127900J

（P₂O₅）和（3FeO·P₂O₅），都是不稳定的氧化物，在冶炼时，温度稍高就会分解，使磷重回钢液，因此，以FeO为主的炉渣脱磷能力很差，为了取得很好的脱P效果，就必须向炉渣中加入强碱性氧化物CaO(石灰)，与（P₂O₅）结合成稳定的磷酸钙，反应式如下：

（P₂O₅）+4（CaO）→[（CaO）₄·P₂O₅]；ΔH=-689700J

脱P过程综合反应式如下：

2[P]+5(FeO)+4（CaO）→[（CaO）₄·P₂O₅]+5[Fe]；ΔH=-949700J

由以上反应式可知，做好脱P工作，应注意以下几个方面：

<1>钢液氧化性强，炉渣碱度高是脱P的必要条件；

<2>控制钢水温度，由于脱磷是放热反应，因此钢水温度低有利于脱P；

<3>流动性良好的炉渣能提高渣中的CaO活性，有利于脱P；

<4>加强钢液与渣的搅拌，有利于脱P。

脱S的冶金反应原理：硫在钢液与炉渣中均以FeS形态存在，钢液中的[FeS]与炉渣中的（FeS）可以通过扩散互相转移，在一定温度下，两者质量分数比是一个常数，脱S过程，就是利用这一原理。在钢液脱氧还原充分的条件下，促使炉渣中的（FeS）与Ca²⁺作用形成CaS,减少渣中的（FeS），从而导致钢水中的[FeS]往渣中扩散，来达到钢液脱S的目的，反应式如下：

（FeS）+（CaO）=(CaS)+(FeO)

因此，做好脱硫工作要注意以下方面：

<1>钢水脱氧越充分越好，钢水在还原期必须做好脱氧工作，这是脱硫的必要前提条件。

<2>增加渣的碱度，以使渣有足够的（CaO）参与反应。一般认为炉渣碱度以2.5～3.5最佳。

<3>适当的较高的钢水温度。提高钢液的温度可以降低炉渣的黏度，利于FeS的扩散，提高脱硫效率。

<4>加强钢液与渣的搅拌作用。脱硫过程是缓慢的扩散过程，加强搅拌、增强钢液与炉渣的接触面积是提高脱硫效率的最有效的措施。基于此，出钢时的“钢渣混出”是一种有效的操作方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决中频电炉冶炼铸钢过程中，在原材料材质波动时，造成钢水成份中磷或硫超标，或采用倾倒出部分钢水，再加低磷硫的废钢重新配料熔化，常常造成较大的损失的问题，提供一种中频电炉熔炼过程的冶金反应中，脱磷、脱硫的冶炼工艺。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺，其特征在于以下步骤：

（一）熔化期的脱磷：包括钢液的氧化、初渣的制备、扒渣和二次造渣四个环节；所述的钢液的氧化，是在熔化前加炉料时将氧化铁皮或铁矿石与废钢一起放入炉中熔化，每吨钢水准备氧化铁皮或铁矿石8～10Kg，先期加入废钢总量所需的氧化铁皮或铁矿石量的一半，若无氧化铁皮或铁矿石，可以在熔化初期吹氧，以使钢液氧化；所述的初渣的准备，是废钢开始熔化后即可进行造初渣，取总炉料的0.5～1.0%的石灰与萤石混合物，边熔化边随废钢一起加入，至废钢熔化至要求总量的60～75%时，准备扒渣，以便造二次渣更好地脱磷；所述的扒渣是钢液化至要求的60～70%时停止加料并降低功率，维持熔化状态，搅拌渣液，倾炉出渣；所述的二次造渣是待渣基本出净后，重新加入废钢，加大功率熔化，并取总炉料0.5%的渣料与剩余的氧化铁皮或铁矿石加入炉内，使废钢全部熔清后，倾炉扒渣。

（二）还原期的脱硫包括以下步骤：

（1）熔化后期出尽氧化渣后，加入适量的石灰和萤石，以能覆盖整个液面为准，防止钢液吸气氧化，待稀薄渣形成后，用硅钙粉预脱氧，然后加入内控标准各种合金，调整成份，使除硫以外的钢液化学成份符合内控标准，随后撒Si-Ca粉预脱氧为造还原渣脱硫做好准备；内控标准各种合金主要是按铸钢产品技术要求设定的各种合金数据。

（2）将准备好的占钢液总量1.5%的还原渣分批加入，还原渣为生石灰∶三氧化二铝∶碳酸钠∶萤石=20∶5∶2∶2，提升钢液至相对高温，并不断搅拌渣液，维持20～30分钟，为了渣液的稳定，需间隔5至10分钟左右往渣面撒入Si-Ca粉。提升钢液至相对高温主要是指钢液温度在中频电炉熔化时，不同钢质按其自身的技术要求温度范围内相对的高温区域。

（3）出钢时，终脱氧在包内进行，将铝放入钢包内，铝量按0.3Kg/t计算，坚持钢渣同出，若需脱去的硫量较多，将包内的渣扒除，钢水重新回炉，重复第二步骤的造渣过程。

钢液脱氧操作的好坏，直接影响到脱硫效果。由于中频电炉的熔炼特性，炉渣直接曝露在空气中，相对于电弧炉在造还原渣时可关闭炉门减少炉内气氛与外界交换的机会，中频电炉造还原渣的外部条件比较差，因此，中频电炉脱硫操作有其特殊性。

作为优选，所述的废钢开始熔化后，进行造初渣取总炉料的0.5～1.0%的石灰与萤石混合物时，石灰与萤石的比例为10∶1。

作为优选，所述的初渣的准备过程中，造渣用的石灰为干燥的有粒度的状态，石灰须随烘随用，氧化铁皮和萤石须经烘干后使用。干燥的有粒度状态的石灰是相对于粉状石灰而言，颗粒度是一种不规则形状，一般粒度尺寸小到1cm³，大至50cm³不等，粉状的石灰由于吸潮，严禁使用，因此石灰必须随烘随用。

本发明的有效效果是：本发明的冶炼操作工艺，操作方便快捷，效果显著，脱磷效果可以达50%，完全能做好中频电炉炼钢时钢液的脱磷脱硫工作，达到净化钢水、降低成本的目的。

因此本发明是一种可操作性强、实用价值高的中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

脱P实例，利用3吨中频电炉脱磷，实际钢水量2700Kg，在熔化期脱磷，分钢液的氧化、初渣的制备、扒渣和二次造渣四个环节。

钢液的氧化是在熔化前加炉料时将氧化铁皮与废钢一起放入炉中熔化，2700Kg钢水准备氧化铁皮27Kg，先期加入氧化铁皮13.5Kg。

初渣的准备，废钢开始熔化后马上进行造初渣，取220Kg的石灰与萤石混合物，其中石灰200Kg，萤石20Kg，边熔化边随废钢一起加入，注意，石灰为干燥的有粒度的状态，石灰须随烘随用，氧化铁皮和萤石必须经烘干后使用。

待废钢熔化至放入总量的70%时，准备扒渣，以便造二次渣更好地脱磷。

钢液化至要求的70%时停止加料并降低中频电炉的功率，维持熔化状态，搅拌渣液，倾炉出渣。

二次造渣是待渣基本出净后，重新加入废钢，加大中频电炉功率进行熔化，并取总炉料0.5%的渣料与剩余的氧化铁皮加入炉内，使废钢全部熔清后，倾炉扒渣。

由于脱磷扒渣后的钢液氧化严重，为了取样对照，加入了少许碳粉和硅钙粉，导致对比样略微增碳增硅。

还原期的脱硫实施例，使用3吨中频电炉冶炼标准铸钢1.6760，材质水量3200Kg，包括以下步骤：

首先，熔化后期出尽氧化渣后，加入适量的石灰和萤石，以能覆盖整个液面为准，防止钢液吸气氧化，待稀薄渣形成后，用硅钙粉预脱氧，再加入各种合金，调整成份，使除硫以外的钢液化学成份符合企业内控标准，随后撒Si-Ca粉预脱氧为造还原渣脱硫做好准备。

然后，将准备好的50g还原渣分批加入，还原渣中生石灰34.5Kg,三氧化二铝8.6Kg，碳酸钠和萤石各3.45Kg，提升钢液至此实施例钢水的相对高温点，不断搅拌渣液，维持半小时，为了渣液的稳定，需间隔5分钟往渣面撒入Si-Ca粉。

出钢时，终脱氧在包内进行，将0.96Kg铝放入钢包内，坚持钢渣同出，当脱去的硫量较多时，将包内的渣扒除，钢水重新回炉，重复分批加入还原渣的造渣过程。

中频电炉在铸钢熔炼过程中的冶金反应，还需注意以下几个方面的问题：

一是选购合适的炉衬材料，因为熔炼过程中的脱磷脱硫冶金反应对炉衬侵蚀严重，选用中性耐火材料烧结坩埚为佳，因中性料耐急冷急热，不易开裂。

二是脱磷操作过程中钢水氧化严重，与氧结合比铁亲和力更强的合金元素会大量烧损，在扒除脱磷渣时会去除掉，因此同材质的合金钢浇冒口在脱磷工作完成以后加入。

三是炉渣曝露于空气中，做好钢液的脱氧操作，造好还原渣，是提高中频电炉脱硫效率的关键。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺，其特征在于以下步骤：

（二）还原期的脱硫包括以下步骤：

（1）熔化后期出尽氧化渣后，加入适量的石灰和萤石，以能覆盖整个液面为准，防止钢液吸气氧化，待稀薄渣形成后，用硅钙粉预脱氧，然后加入内控标准的各种合金，调整成份，使除硫以外的钢液化学成份符合内控标准，随后撒Si-Ca粉预脱氧为造还原渣脱硫做好准备；

（2）将准备好的占钢液总量1～2%的还原渣分批加入，还原渣为生石灰∶三氧化二铝∶碳酸钠∶萤石=20∶5∶2∶2，提升钢液至相对高温，并不断搅拌渣液，维持20～30分钟，为了渣液的稳定，需间隔5至10分钟往渣面撒入Si-Ca粉；

（3）出钢时，终脱氧在包内进行，将铝放入钢包内，铝量按0.3Kg/t计算，坚持钢渣同出，若需脱去的硫量较多，将包内的渣扒除，钢水重新回炉，重复上一步骤的造渣过程。

2.根据权利要求1所述的中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺，其特征在于所述的废钢开始熔化后，进行造初渣取总炉料的0.5～1.0%的石灰与萤石混合物时，石灰与萤石的比例为10∶1。

3.根据权利要求1所述的中频电炉炉内脱磷脱硫的冶炼工艺，其特征在于所述的初渣的准备过程中，造渣用的石灰为干燥的有粒度的状态，石灰须随烘随用，氧化铁皮和萤石须经烘干后使用。