CN102925688B - 一种高纯硅铁的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高纯硅铁的精炼方法，采用如下工艺步骤：选用可控硅中频感应电炉作为硅铁合金的加热、搅拌的精炼装置，坩埚位于精炼装置之中；坩埚选用石英砂、硼酸、水玻璃材料，按不同粒度对炉底、炉壁、炉领-炉嘴分区进行干法，采用合成渣渣洗、精炼工艺：送电加热，在硅铁合金完全熔化后，加入合金总质量的3%～5%合成渣，经加热30～40min待合成渣料完全熔化后，经感应搅拌15~30min、镇静4~10min，进行除渣和出炉浇铸硅铁合金。本发明优点在于，该精炼方法，工艺、设备简单、安全、高效，技术上可行，经济上合理，可以取得很好的精炼效果，另外，其添加的合成渣中不含有氯化物不会对环境造成污染，不会对人身造成危害，安全、环保。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于合金技术，具体涉及一种低铝、低钙、低碳高纯硅铁的精炼方法。
背景技术
硅铁在炼钢中的主要作用作脱氧剂和合金添加剂，随着高纯钢和专用钢种的开发，对硅铁杂质要求越来越严格，对高纯硅铁的需求量有所增加，硅铁的传统生产方式是在矿热炉中加硅石、钢屑和碳质还原剂冶炼制得。随着炉料中主要元素硅还原，其它元素铝、钙等也同时被还原进入合金，故硅铁中存在着多种杂质元素，影响产品的品质。目前，控制硅铁杂质含量的生产方法主要是精料法和炉外精炼法，具体如下：
1.精料法：即精料入炉，一是原料质量好，成分稳定，粒度均匀；二是确保炉料精确计量，准确搭配，均匀混和入炉。硅铁生产中，Al2O3主要来源于还原剂中的灰分，约占70%～80%，硅石中杂质带入20%～30%的Al2O3，另外，钢屑和电极糊也带入少量Al2O3。在生产中，可通过合理地选取搭配碳质还原剂，尽可能地选取品位高，粒度均匀合适，并且热稳定性好的硅石，另外，对硅石进行净化处理等，精料入炉可控制降低硅铁杂质含量，但由于实际原料条件、操作水平和管理水平不同其降低硅铁杂质含量效果一般，其中降铝率一般在20%～55%不等。
2.炉外精炼法：国内外常采用的方法是合成渣氧化法、气体氧化法和氯化法等。合成渣氧化法：是应用选择性氧化原理，选择合适的氧化性造渣剂，使合金中铝最大限度地氧化成Al2O3，同时尽可能减少硅的氧化损失，已达到降铝保硅的目的；气体氧化精炼法：气体氧化精炼是利用硅铁液中Ca、Al、Si、Fe与O2的亲合力差异，当O2通入液体合金时，Ca、Al优先于氧结合生成氧化物而从合金中分离出来；吹氯精炼法：是使合金中的杂质氯化生成氯化物而去除。
中国专利（专利号CN02115469.4）公开了一种名称为“一种生产高纯硅铁的方法”其特征是：在吹氧包中通入氧气，在硅铁冶炼过程中，即冶炼时加入12～18kg/t（混合炉料的氯化物催化剂）,在硅铁水出炉的同时不断加入混合渣,直至出炉结束前的3～6分钟范围内加完,精炼时向吹氧包中吹入量为3～10kg、压力为0.1～0.6兆帕的压缩空气,其吹入依据硅铁熔液沸腾的落差在80～110毫米,吹入时间为4～8分钟,在精炼的一开始,就吹入量为25～35kg、压力为0.2～0.6兆帕的氧气,吹入时间为20～80分钟。该专利采用加入混合炉料的氯化物催化剂，虽然可减少对环境的污染但在处理过程中还是对环境造成一定的污染和容易造成人身危害，其吹氧处理时间较长，生产工艺复杂。
总之，目前硅铁的精炼方法，其中精料法由于实际原料条件、操作水平和管理水平不同其降低硅铁杂质含量效果一般，其中降铝率一般在20%～55%不等；.炉外精炼法，处理周期长、工艺复杂，对环境造成一定的污染和容易造成人身危害等不足，因此，急需开发一种工艺简单、处理周期短、安全可靠、不污染无染环境，降低硅铁杂质含量效果好的硅铁精炼方法。
发明内容
针对目前硅铁的精炼方法“精料法”及“炉外精炼法”存在的技术问题，本发明公开一种工艺简单、处理周期短、安全可靠、不污染环境，降低硅铁杂质含量效果好的高纯硅铁的精炼方法。
为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：
采用如下工艺步骤：
1）选用可控硅中频感应电炉作为硅铁合金的加热、搅拌的精炼装置，坩埚位于精炼装置之中；
2）坩埚选用石英砂、硼酸、水玻璃材料，按不同粒度对炉底、炉壁、炉领-炉嘴分区进行干法打结；
3）采用合成渣渣洗、精炼工艺：坩埚打结完成后，将硅铁合金放在坩埚中，送电加热，在硅铁合金完全熔化后，加入合金总质量的3%～5%合成渣，经加热30～40min待合成渣料完全熔化后，经感应搅拌15~30min、镇静4~10min，进行除渣和出炉浇铸硅铁合金。
本发明所述其合成渣由石英砂、白云石、萤石、苏打、铁精矿粉组成，具体其组成为：
合成渣原料及质量百分比组成
| 原料 | 石英砂 | 白云石 | 萤石 | 苏打 | 铁精料 |
| 成分 | SiO2 | CaO.MgO | CaF2 | NaCO3 | Fe2O3 |
| 组成/% | 45～55 | 10～20 | 5～15 | 10～20 | 5～15 |
所述合成渣的熔化温度为1050～1150℃，熔渣温度为1300℃时的粘度之为0.4pa.s以下，具有较好的传氧和吸收杂质能力。
本发明坩埚各部位的材料配方及粒度组成如下表：质量百分比
本发明采用可控硅中频感应电炉加热搅拌坩埚中硅铁的精炼装置：该加热装置的电效率高，可自动调频，启动无冲击，并可跟据精炼要求方便地调整功率。
采用中频炉电磁搅拌：有利于合成渣熔液和硅液间的传质过程进行，即熔渣中氧不断向硅液中反应地点传递和将反应区中产物（氧化物、碳化物）带出硅合金被熔渣吸收。
采用合成渣精炼工艺：合成渣的功能主要是向硅熔液中传氧，从而使硅熔液中杂质铝、钙等氧化而硅却较少烧损，同时吸收上浮的氧化物、碳化物杂质，以及保护硅液面免受二次氧化合起保温作用。
本发明与现有技术相比其优点，该精炼方法，工艺、设备简单、安全、高效，技术上可行，经济上合理，可以取得很好的精炼效果，另外，其添加的合成渣中不含有氯化物不会对环境造成污染，不会对人身造成危害，安全、环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明：
实验采用500kg中频感应炉进行，其坩埚采用分区干法打结其坩埚打结，材料配比见表1，将两种不同成分的硅铁，分为甲、乙两组，每组作3次，共计6次实验，将合金装入感应炉的坩埚内，其装入量为300kg，送电加热，当硅铁熔化后加入合成渣其组成配比见表2，加入量按合金装入量的3%～5%，30～40min渣料完全熔化后，经感应搅拌15～30min、镇静4~10min，进行除渣和出炉浇铸，其实施方式及实施效果如下：见表3
表1：坩埚打结材料配比质量百分比
表2：合成渣组成配比质量百分比%
表3：实施方式及实施效果
从上述实验结果可以看出：
1.该合金精炼方法采用中频感应炉，配加合成渣工艺，其工艺、设备简单，安全、高效；其处理时间55min～65min，处理周期短；其合成渣中不含有氯化物不会对环境造成污染，不会对人身造成危害，安全、环保。
2.该合金精炼方法，其去除杂质效果较好，通过添加合金装入量3%～5%的合成渣，在55min～65min时间内，可将硅铁合金中的杂质元素Al去除70%以上，最高为76.8%，将杂质元素Ca去除70%以上，最高为78.8%、将杂质元素C去除65%以上，最高为74.07%，其中合金元素Si烧损率较小均小于0.7%，最低为0.26%。
Claims (1)
1.一种高纯硅铁的精炼方法，其特征在于，采用如下工艺步骤：
1)选用可控硅中频感应电炉作为硅铁合金的加热、搅拌的精炼装置，坩埚位于精炼装置之中；
2)坩埚选用石英砂、硼酸、水玻璃材料，按不同粒度对炉底、炉壁、炉领-炉嘴分区进行干法；
3)采用合成渣渣洗、精炼工艺：坩埚打结完成后，将硅铁合金放在坩埚中，送电加热，在硅铁合金完全熔化后，加入合金总质量的3％～5％合成渣，经加热30～40min待合成渣料完全熔化后，经感应搅拌15～30min、镇静4～10min，进行除渣和出炉浇铸硅铁合金；
其坩埚的部位打结方式如下：质量百分比，
1)炉底原料配比及粒度组成为：
2)炉壁原料配比及粒度组成为：
3)炉领、炉嘴原料配比及粒度组成为：
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |