CN102352421B - 用转炉废渣粒铁冶炼工业纯铁的工艺 - Google Patents

Abstract

一种用转炉废渣粒铁冶炼工业纯铁的工艺，属于钢铁冶金的纯铁冶炼技术领域。包括以下步骤：原料准备；采用碱性炉衬的中频感应炉或真空感应炉进行冶炼；第一炉应采用含铁量大于90wt％的粒铁原料或添加大于20％的返回原料进行熔炼；出铁水时，采用留铁水操作；感应炉熔炼时，根据熔化速率连续补充加入原料粒铁，燃氧枪助熔；在熔炼过程中，加入石灰或萤石调渣，换渣；除完全渣；真空提纯；真空取样。优点在于，冶炼成本、工艺过程损耗等都有明显降低，所以采用本发明生产工业纯铁的成本比传统工艺大幅度降低。

Description

用转炉废渣粒铁冶炼工业纯铁的工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶金的纯铁冶炼技术领域，特别是提供了一种用转炉废渣粒铁冶炼工业纯铁的工艺。

背景技术

纯铁是一种含碳量和杂质极低，含铁量大于99.6的金属物。是(软硬)磁性材料、高温合金和特种铁基金属材料冶炼生产的基本原料。广泛应用于国民经济、科学技术、航天航空和国防建设的各个领域。如：电子工业、电气元件、变压器、继电器、传感器、钕铁硼磁性材料、非晶体制品、制动器、电磁阀门、纺机和电工仪表等。而且，随着我国科学技术水平的发展，工业纯铁的应用将会更加广泛。

目前，纯铁冶炼生产工艺主要有两种，第一种是用铁矿石，经“高炉-转炉-RH精炼装置”冶炼而成，另一种是用废钢，经“电弧炉-VOD精炼炉”冶炼而成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用转炉废渣粒铁冶炼工业纯铁的工艺，解决了转炉废渣粒铁的有效利用问题；充分发挥转炉废渣粒铁本身的特点(即：低碳，低磷、硫，碱性和含氧量高。)，提高转炉废渣粒铁的利用价值，减少资源浪费，节能减排。

本发明所提及的转炉废渣粒铁，是在转炉废渣中通过磁选筛分等工序回收的铁和炼钢氧化渣的混合物，其含铁量在60％～90％之间。根据我国的转炉钢产量测算，我国每年可从转炉废渣中提取至少4000万吨以上的粒铁。据不完全统计，目前约有150～200万吨转炉废渣粒铁在废钢市场流通。主要用于搭配其他炼钢原料进行粗钢生产。虽然这种方式可以替代部分炼钢原料，但是由于能耗、环保和炼钢操作工艺等因素的影响，转炉废渣粒铁的再利用还是受到了一定程度的限制。本发明的技术方案如下：

1.原料准备：原料为转炉废渣粒铁，其含铁量≥65wt％。

2.采用碱性炉衬的中频感应炉或真空感应炉进行冶炼(即：炉衬采用氧化镁、氧化钙或三氧化二铝等碱性耐材打结)。

3.初次冶炼应采用经过精选含铁量较高(大于90wt％)的粒铁原料并添加大于20％的返回原料进行熔炼。出铁水时，采用“留铁水”操作(即留铁水15～50wt％，用于下一炉冶炼)。

4.感应炉熔炼时，根据熔化速率(熔化速率V熔：单位时间炉料熔化的公斤数，其数值的大小与炉型吨位D、电能输入功率P和燃氧助熔强度Q及原料密度ρ有关。炉型越大、电能输入功率越高、燃氧助熔强度越大、原料密度越大、则熔化速率越大。)连续补充加入原料粒铁(单位时间补充加入原料粒铁的公斤数小于等于单位时间炉料熔化的公斤数，V≤V_熔)。

5.燃氧枪助熔：采用燃氧枪助熔提高熔化速率(V_熔＝单位时间炉料熔化的公斤数)

6.在熔炼过程中，加入石灰(CaO)、萤石(CaF₂)调渣，换渣。炉渣碱度控制在2.5～3.5。总渣量根据磷、硫含量控制(一般为总铁水量的20～30wt％)。

7.除完全渣，并经检验磷(P)等残余元素达标(即达到GB/T9971-2004或订货标准范围)后，即可加脱氧剂(硅锰、硅铁、铝块和硅粉、硅钙粉、铝粉)还原，还原时间20～30min。同时，造还原渣，搅拌去硫。然后二次除全渣。

8.真空提纯：真空度20000Pa以下，真空提纯时间15～30min

9.真空取样，成份达标(GB/T9971-2004或订货标准范围)后进行出铁准备，温度控制在1600～1670℃。

10.在有条件的情况(即具备真空出铁水的硬件条件——“全真空感应炉”)下进行真空出铁水浇铸成型，其效果更佳。

本发明与传统纯铁生产技术的区别在于：

1.生产原料不同；传统工艺采用的是我国目前比较紧缺的铁矿石、废钢原料。而本发明所采用的是转炉废渣中分离出的粒铁，应被国家产业政策鼓励。

2.生产工艺不同；采用感应炉熔炼加真空提纯精炼，属于短流程超高纯铁冶炼工艺。而且，更适合纯铁市场所反应出的，“小批量、多品种、大量非标协议订货”的供需要求。

3.生产成本不同；由于原料成本、冶炼成本、工艺过程损耗等都有明显降低，所以采用本发明生产工业纯铁的成本比传统工艺大幅度降低。

附图说明

图1为转炉废渣粒铁回收生产工艺流程图。

图2为纯铁生产工艺流程图。

具体实施方式

实例1：熔炼、提纯在同一真空感应炉内进行：

采用镁砂打结炉衬的1t真空感应炉。第一炉初炼按总容量的30％，加入300kg返回料，准备含铁量为80wt％的转炉粒铁924kg(每炉)，先添加部分粒铁将缝隙填实。然后通电升温，当首批炉料熔化并温升至1600℃以上时，开始连续由慢渐快的加入原料粒铁，直至将剩余原料粒铁全部加完为止。

全部熔清后，继续冶炼20min调渣去磷并除全渣。经取样分析成份合格(C＝0.043、P＜0.005)，加入还原剂和还原渣料，搅拌、脱氧、除硫操作20分钟。经取样分析硫成份合格(S＜0.02)后，除全渣，然后进行真空提纯精炼作业。

真空度2000Pa，保持时间20分钟，温度控制1650℃。经取样分析全部成份合格(C≤0.006)后，出铁水700kg，并在包内加入覆盖剂，浇铸成型。

剩余铁水300kg用于下一炉熔炼预热。

第二炉以后，由于炉内存有剩余铁水，初始熔化速率会加快。后面的冶炼方式与第一炉基本相同。

实例2；采用两台中频感应炉和一台真空感应炉组合配置冶炼：

真空感应炉的容量500kg，中频感应炉容量1t。两台中频感应炉经初步熔炼后，配合真空感应炉的生产节奏，轮流交替出铁水，再由铁水包运至真空炉工位进行真空提纯精炼。留存铁水量为500kg，用于预热下一炉原料。

中频感应炉初步熔炼：采用镁砂打结炉衬的中频感应炉。首炉按总容量的50％加入500kg返回料，准备含铁量为80wt％的转炉粒铁660kg(每炉)，先添加部分粒铁将缝隙填实，然后通电升温，当首批炉料熔化并温升至1600℃以上时，开始连续由慢渐快的加入原料粒铁。直至将剩余原料粒铁全部加完为止。

全部熔清后，继续冶炼20min调渣去磷并除全渣。经取样分析成份合格(C＝0.040、P≤0.005)，加入还原剂和还原渣料搅拌脱氧除硫操作20分钟。温度控制1670℃。经取样分析(S≤0.04)，出铁水500kg(每炉)，用经过烘烤的铁水包承载运送至真空炉工位进行真空提纯精炼。炉内留存的500kg铁水，重复进行加入原料粒铁操作，开始下一炉冶炼。

真空提纯精炼：500kg铁水全部倒入真空炉后，关闭真空室，接通电源，开始真空提纯操作。真空度3000Pa，保持时间30分钟，温度控制1630℃。取样分析(C≤0.004)，然后出铁水(出净)并在包内加入覆盖剂，浇铸成型。真空炉清理完毕，准备接收下一包铁水。

本发明能达到的最佳效果

应用本发明，可将转炉废渣粒铁将其转化成高纯工业纯铁。其化学成份可以满足用户的要求并达到或超过“GB/T9971-2004”的化学成分要求。并且，可大幅提高转炉废钢粒铁再利用的经济价值，是废渣处理的优良方案。

Claims (2)

1.一种用转炉废渣粒铁冶炼工业纯铁的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）原料准备：原料为转炉废渣粒铁，转炉废渣粒铁含铁量大于65wt%；转炉废渣粒铁是指在转炉废渣中通过磁选筛分工序回收的铁和炼钢氧化渣的混合物；

（2）采用碱性炉衬的中频感应炉或真空感应炉进行冶炼，炉衬采用氧化镁、氧化钙或三氧化二铝碱性耐材打结；

（3）第一炉应采用含铁量大于90wt%的粒铁原料或添加大于20%的返回原料进行熔炼；出铁水时，采用留铁水操作，留铁水量15～50 wt%，用于下一炉冶炼；

（4）感应炉熔炼时，根据熔化速率连续补充加入原料粒铁，单位时间补充加入原料粒铁的公斤数小或等于单位时间炉料熔化的公斤数，

（5）燃氧枪助熔：采用燃氧枪助熔提高熔化速率；

（6）在熔炼过程中，加入石灰或萤石调渣，换渣；炉渣碱度控制在2.5～3.5；根据磷、硫含量控制总渣量为总铁水量的20～30wt%；

（7）除完全渣，并经检验磷残余元素达到GB/T9971-2004或订货标准范围后，加脱氧剂还原，还原时间20～30min；同时，造还原渣，搅拌去硫；然后二次除全渣；

（8）真空提纯：真空度20000Pa以下，真空提纯时间15～30min；

（9）真空取样，成份达标GB/T9971-2004或订货标准范围后进行出铁，温度控制在1600～1650℃。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的脱氧剂为硅锰、硅铁、铝块、硅粉、硅钙粉或铝粉中的一种或几种。

Images