CN102816893A - 一种酸性感应电炉炉外脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，将高温铁水快速冲入脱硫浇包内，组分为工业纯碱和石灰的脱硫剂，利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫，脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除。本发明所述方法解决酸性感应电炉熔炼铸铁难于脱硫的问题，提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本、并且对酸性炉衬材料无损坏，具有简便、易于操作、不添加任何设备，其脱硫剂购买方便，制作便利等优点。

Description

一种酸性感应电炉炉外脱硫方法

技术领域

本发明涉及酸性感应电炉熔炼铸铁铁水领域，特别是一种酸性感应电炉炉外脱硫方法。

背景技术

熔炼金属用的感应电炉一般有有芯感应电炉和无芯感应电炉，有芯感应电炉一般用于铸铁和非铁合金的熔炼，而无芯感应电炉主要用于铸铁熔炼、炼钢和高温合金的熔炼。依照坩埚材料的性质不同，可分为酸性感应电炉和碱性感应电炉：酸性感应电炉的坩埚是用硅砂筑成的，碱性感应电炉的坩埚是用镁砂筑成的。

酸性感应电炉熔炼铸铁铁水时，受熔炼设备限制，其炉前含硫量由各种熔炼的原辅材料的含硫量所决定，无法在熔炼过程中进行控制，特别是在生产球墨铸铁和蠕墨铸铁时，因含硫量严重影响其球化剂和蠕化剂的吸收率，容易造成球化和蠕化不良或衰退，最终导致铸件报废。特别是一些高要求的铸件（如球化率要求不低于90％的铸件或厚大铸件等），其炉前含硫量一般都要求控制在0.020％以下，而受原辅材料的限制，含硫量均在0.025～0.035％之间，为到达要求，炉前控制含硫量变为极其重要。而铁液脱硫反应必须在碱性较强的条件下进行，由于酸性感应电炉不适合造高碱度渣，因此不能达到其脱硫的基本条件，炉渣的脱硫能力非常有限，现有的脱硫措施包括炉内脱硫和炉外脱硫。

目前的炉内脱硫以向炉内加入金属钙、镁及其合金为主，金属钙、镁具有很强的脱硫能力，但是，钙、镁元素的沸腾温度偏低，在熔炼高温下，钙、镁元素在钢中的溶解度很低，因此钙、镁及其合金在炉内的实际脱硫效果并不高，另外，为避免钙、镁元素引起的炉内大沸腾和提高脱硫效果、节约脱硫成本，脱硫剂需要分批多次加入，重复操作多次，冶炼时间延长。对于传统的钢铁企业，炉外精炼脱硫技术很多，包括合成渣洗、喷粉脱硫、造渣脱硫等，但这些精炼工艺一般是针对几十吨至几百吨的钢包进行，工艺成熟且自动化控制水平高，但设备庞大、投资巨大，不适合生产规模小、生产周期及间歇长的感应炉冶炼，因此，针对感应炉的炉外精炼脱硫报道很少。

发明内容

本发明的目的是针对以上对感应炉的炉外精炼脱硫的诉求，提供一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，解决酸性感应电炉熔炼铸铁难于脱硫的问题，提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，包括如下步骤：

1）将脱硫剂放入脱硫浇包中，所述脱硫剂组分为工业纯碱75-85%，石灰15%-25%；

2）将铁水加热，铸铁铁水温度达到1490～1510℃时，将高温铁水快速冲入脱硫浇包内，脱硫剂利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫，脱硫时间控制在3～5分钟；

3）脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除，避免返硫的现象；

4）铁水返回炉内进行还原处理，对于脱硫过程中的温度和硅含量损失进行调整，然后进行球化、蠕化处理及孕育处理。

作为优选，所述脱硫剂组分为工业纯碱80%，石灰20%。

作为优选，将粉状工业纯碱通过压力机压成板块状。

聚渣剂一般选用珍珠岩等。

将粉状工业纯碱通过普通的压力机压成板块状，其目的是避免工业纯碱在使用时粉状颗粒漂浮在空气中，引起对人体呼吸道的刺激，并可提高其吸收的效率。

步骤1）中所述脱硫剂的使用量按照铁水的重量、铁水初始硫含量与目标硫含量等因素确定，其计算公式为:

W=M×(S_b-S_d)÷0.5%×k kg

W:脱硫剂加入量，kg

M：铁水重量，kg

S_b：铁水初始硫含量，重量%

S_d：铁水目标硫含量，重量%

K：为系数，当铁水初始硫含量＞0.040%时，其值为0.75～0.90，当铁水初始硫含量＜0.040%时，其值为0.60～0.75。

本工艺的设计原理：

炉外脱硫是靠铁水加入脱硫剂而达到脱硫的目的。炉外脱硫应具备如下的条件：一是足够高的铁水温度；二是脱硫剂与硫的亲和力大，并能形成稳定的硫化物，此硫化物易上浮进入炉渣而被排除；三是脱硫剂与铁水充分接触并相对运动，有足够的反应时间，即良好的动力学条件；四是脱硫产物进入熔渣及时与铁水分离。而纯碱就具备以上条件，并且其价格便宜、购买方便、制作简单易行等优点。

脱硫剂采用工业纯碱与石灰的脱硫原理：脱硫必须在一定的碱度下进行，而工业纯碱与石灰均属于碱性物质，满足其基本条件，而工业纯碱与铸铁铁水中的硫（主要以FeS的形式存在）的化学反应为：

Na₂CO₃→Na₂O+CO₂

Na₂O+FeS→Na₂S+FeO

Na₂CO₃分解析出的CO₂引起铁水剧烈搅动，加之铁水快速冲入引起的搅拌作用，促进脱硫过程快速进行。Na₂S渣极易流动很快上浮，脱硫反应时间很短，并在脱硫反应完毕后及时将Na₂S渣排除，其脱硫效率高，不易很快回硫。在加入20%的石灰的情况下，其脱硫效果可达到50～70%。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

解决了酸性感应电炉熔炼铸铁铁水难于脱硫的问题，提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本、并且对酸性炉衬材料无损坏，具有简便、易于操作、不添加任何设备，其脱硫剂购买方便，制作便利等优点，每吨铸铁铁水脱硫成本仅有45元左右。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1： 

本实施例中，对2.5吨球墨铸铁QT400-18铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为：C3.85%、Si1.45%、Mn0.25%、P0.042%、S0.035%，目标硫含量是低于0.020%，计算脱硫剂的加入量为：W=2500×（0.035%-0.020%）÷0.5%×0.72=54kg，其中工业纯碱为43.2kg,石灰为10.8kg。将工业纯碱43.2kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1490℃时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为：C3.83%、Si1.18%、Mn0.23%、P0.034%、S0.016%。达到理想的脱硫效果，并经过球化孕育处理后，单铸试块的性能为：抗拉强度445MPa，屈服强度275 MPa，伸长率23%，球化率为92%，石墨大小为6级，珠光体为珠10.

实施例2： 

本实施例中，对1.5吨蠕墨铸铁RuT300铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为：C3.91%、Si1.65%、Mn0.28%、P0.047%、S0.042%，目标硫含量是低于0.025%，计算脱硫剂的加入量为：W=1500×（0.042%-0.025%）÷0.5%×0.78=40kg，其中工业纯碱为32kg,石灰为8kg。将工业纯碱32kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1500℃时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为：C3.89%、Si1.48%、Mn0.24%、P0.036%、S0.022%。达到理想的脱硫效果，并经过蠕化孕育处理后，单铸试块的性能为：抗拉强度355MPa，屈服强度265 MPa，伸长率3%，蠕化率为蠕85，石墨大小为6级，珠光体为珠15。

实施例3： 

本实施例中，对1.5吨球墨铸铁QT400-18AL铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为：C3.95%、Si0.75%、Mn0.20%、P0.035%、S0.025%，目标硫含量是低于0.018%，计算脱硫剂的加入量为：W=1500×（0.025%-0.018%）÷0.5%×0.72=15kg，其中工业纯碱为11.3kg,石灰为3.7kg。将工业纯碱11.3kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1510℃时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为：C3.90%、Si0.52%、Mn0.18%、P0.032%、S0.016%。达到理想的脱硫效果，并经过球化孕育处理后，40mm厚的附铸试块的性能为：抗拉强度425MPa，屈服强度265 MPa，伸长率23%，-20℃的冲击功为15J，球化率为92%，石墨大小为6级，珠光体为＜珠5。

实施例4：

本实施例中，对4.5吨球墨铸铁QT700-2A（材质为70mm厚的附铸试块上的球化率达到85%以上，并且铸件冷却速度缓慢，铸件平均壁厚达到100mm以上）铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为：C3.80%、Si1.32%、Mn0.55%、P0.045%、S0.032%，目标硫含量是低于0.018%，计算脱硫剂的加入量为：W=4500×（0.032%-0.018%）÷0.5%×0.72=91kg，其中工业纯碱为72.8kg,石灰为18.2kg。将工业纯碱72.8kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1495℃时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为：C3.78%、Si1.08%、Mn0.50%、P0.035%、S0.014%。达到理想的脱硫效果，并经过球化孕育处理后，70mm厚的附铸试块的性能为：抗拉强度755MPa，屈服强度455 MPa，伸长率6%，球化率为95%，石墨大小为6级，珠光体为珠95。

实施例5：

本实施例中，对2吨蠕墨铸铁RuT300铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为：C3.93%、Si1.70%、Mn0.26%、P0.052%、S0.045%，目标硫含量是低于0.025%，计算脱硫剂的加入量为：W=2000×（0.052%-0.025%）÷0.5%×0.80=86kg，其中工业纯碱为73.1kg,石灰为12.9kg。将工业纯碱73.1kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1500℃时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为：C3.89%、Si1.65%、Mn0.24%、P0.048%、S0.024%。达到理想的脱硫效果，并经过蠕化孕育处理后，单铸试块的性能为：抗拉强度355MPa，屈服强度275 MPa，伸长率4%，蠕化率为92%，石墨大小为6级，珠光体为珠15。 

Claims (4)

1.一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将脱硫剂放入脱硫浇包中，所述脱硫剂组分为工业纯碱75-85%，石灰15%-25%；（此处将纯碱80%，石灰20%作为权利要求2.）

2）将铁水加热，铸铁铁水温度达到1490～1510℃时，将高温铁水快速冲入脱硫浇包内，脱硫剂利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫，脱硫时间控制在3～5分钟；

3）脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除，避免返硫的现象；

4）铁水返回炉内进行还原处理，对于脱硫过程中的温度和硅含量损失进行调整，然后进行球化、蠕化处理及孕育处理。

2.根据权利要求1所述的酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于：步骤1）中所述脱硫剂组分为工业纯碱80%，石灰20%。

3.根据权利要求2所述的酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于：将所述粉状工业纯碱通过压力机压成板块状。

4.根据权利要求1所述的酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于：步骤1）中所述脱硫剂的使用量按照铁水的重量、铁水初始硫含量与目标硫含量等因素确定，其计算公式为:

W=M×(S_b-S_d)÷0.5%×k kg

W:脱硫剂加入量，kg

M：铁水重量，kg

S_b：铁水初始硫含量，重量%

S_d：铁水目标硫含量，重量%

K：为系数，当铁水初始硫含量＞0.040%时，其值为0.75～0.90，当铁水初始硫含量＜0.040%时，其值为0.60～0.75。