CN104152632B

CN104152632B - 一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法

Info

Publication number: CN104152632B
Application number: CN201410273795.3A
Authority: CN
Inventors: 傅排先; 刘宏伟; 栾义坤; 康秀红; 侯成华; 李殿中
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2034-06-19
Also published as: CN104152632A

Abstract

本发明涉及冶炼过程金属液脱磷领域，具体为一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法。中频炉炉外脱磷的方法主要是通过中频炉熔化，熔化后炉内形成氧化气氛，利用高温进行金属液出炉到钢包内；在金属液出炉过程中随流添加除磷剂；利用金属液的热熔、氧枪加热设备或LF精炼炉进行包内加热熔化除磷剂，充分处理后进行包内清理钢渣达到除磷的目的，最终钢水脱磷率可达到50％以上。该方法有利于降低中频炉冶炼对废钢的要求，提高中频炉熔化钢种的应用范围，提升中频炉熔化金属液的内部品质，还可以用中频感应炉取代电弧炉粗炼钢水，降低冶炼成本，减少废渣、废气的产生，是一种简单高效的脱磷操作方法。

Description

一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法

技术领域

本发明涉及冶炼过程金属液脱磷领域，具体为一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法。

背景技术

磷是钢中有害元素，高的磷含量会导致材料脆化，产生晶间裂纹因此铸件与锻件对磷含量有明确要求，要求磷含量一般在0.04wt％以下，高端产品要求磷低于0.015wt％。对于感应炉熔炼而言，通常只能通过选取磷含量较低的优质废钢与低磷合金以生产高质量的产品，这样导致生产成本增加，产品市场竞争力降低。然而，感应炉熔炼方式却比电弧炉熔炼更加环保，可大大降低熔炼过程中有害气体、粉尘的排放量。此外，由于感应炉熔炼中废钢烧损率低，合金收得率高，并且无需电极加热，其生产成本远低于电弧炉熔炼，采用感应炉熔炼存在明显优势。综上所述，在感应炉熔炼的过程中，如果能够将钢水中磷含量控制在一个较低的水平，将可部分取代由电弧炉熔炼的高质量要求的铸件及钢锭，极大地促进整个炼钢行业节能减排。同时，不但降低了感应炉生产成本，也显著提升了感应炉产品质量。因此，迫切需要一种简单而实用的感应炉脱磷方法。

近几年，随着感应炉设备不断升级与改进，人们也意识到感应炉脱磷对产品品质的提升以及降本增效的重要性。但事实却是，感应炉仍只是一种简单的钢水熔炼工具，不能进行有害元素磷脱除。因此，限制了一些高质量要求的钢种冶炼，也妨碍了企业生产规模的扩大，到目前为止，还没有将感应炉的设备能力发挥到一个真正的水平。这主要归咎于感应炉脱磷仍存在如下问题：1)脱磷效果不明显；2)脱磷剂加入后难熔，容易造成局部钢水过热、漏钢等事故；3)熔炼过程中，由于脱磷剂的加入，导致炉内加料困难，熔炼时间过长；4)操作过于复杂，带来的额外费用高；5)包衬侵蚀严重，降低使用次数，增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法，该方法有利于降低中频炉冶炼对废钢的要求，提高中频炉熔化钢种的应用范围，提升中频炉熔化金属液的内部品质，还可以用中频感应炉取代电弧炉粗炼钢水，降低冶炼成本，减少废渣、废气的产生，是一种简单高效的脱磷操作方法。

本发明的技术方案是：

一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法，包括以下步骤：

(1)中频炉炉外脱磷的方法是通过中频炉熔化，在熔化过程中分步添加氧化铁或进行炉内吹氧，添加的氧化铁为金属液总重量的0.5～10％，每次加入量为氧化铁总重量的5～20％，熔化后在炉内形成氧化气氛，全氧含量300～1000ppm；

(2)利用高温进行金属液出炉到钢包内，出钢前清理炉内废渣，将炉内废渣去除，出钢温度为1620℃～1700℃；钢包预热温度1000℃以上，出钢过程钢包底部吹氩气，氩气流量为30～150m³/min；

(3)在金属液出炉过程中随流添加除磷剂，除磷剂需要加热600℃以上保温3～8h，除磷剂的成分按重量百分比为：氧化钙60～70％，氧化钡10～20％，氟化钙5～10％，氧化镁1～10％；除磷剂的加入量为金属液重量的1～30％，除磷剂的尺寸在10～30mm；出钢钢水为总量的10～20％时，添加除磷剂；

(4)利用金属液的热熔、氧枪或LF精炼炉进行包内加热熔化除磷剂，出钢后包内添加1～2kg/t碳化稻壳，后静置3～25min，出钢后若温度低于1530℃时，利用氧枪或LF精炼炉进行包内进行加热，加热温度小于1560℃；

(5)充分处理后进行包内清理钢渣，温度1540～1550℃时进行扒渣；扒渣需达到95wt％以上，达到除磷的目的，最终钢水脱磷率可达到50wt％以上。

所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，步骤1)中，所提的氧化铁的尺寸小于50mm，随金属料分批加入，金属液完全熔化后添加氧化铁时，每次加入量为氧化铁总重量的5～10％，温度低于1550℃防止金属液飞溅。

所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，步骤1)中，进行炉内吹氧时，吹氧管的直径为φ5～φ20mm，吹氧流量为20～150m³/h，吹氧深入金属液面以下100mm内或吹金属液表面，防止飞溅。

所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，步骤2)中，高温出钢前炉内废渣需要去除95wt％以上，出钢速度为0.5t～5t/min。

所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，步骤3)中，金属液出钢后随流添加除磷剂加入速度20～100kg/min，金属液出钢后要求钢包内渣面距离钢包上端为200～400mm。

所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，步骤4)中，金属液出钢后包内的氩气流量控制在30～100m³/min，避免金属液面剧烈飞溅。

所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，步骤5)中，清理包内钢渣后进行取样分析，检验成分。

本发明的设计思想是：

本发明中频炉炉外脱磷的方法适用于1吨～150吨金属冶炼，主要是通过中频炉进行熔化，通过分批量添加氧化剂或吹氧，在熔化后炉内形成氧化气氛；通过高温进行金属液出炉到钢包内，防止金属液降温；在金属液出炉过程中随流添加除磷剂，有利于进行充分反应，避免了对炉衬的侵蚀。利用金属液的热熔、氧枪加热设备或LF精炼炉进行包内加热熔化除磷剂，充分处理后进行包内清理钢渣达到除磷的目的，最终钢水脱磷率可达到50wt％以上。

本发明具有如下优点及有益效果：

1、本发明是一种高效实用的炉外钢水脱磷方法，主要采用合适比例的高碱度氧化渣系及渣量、渣料高温烘烤制度、分阶段分批次加入渣料方式、合理的熔炼温度控制制度等一系列技术措施，可以有效地进行炉外钢包内钢水中磷含量的脱除，为提升中频炉冶炼生产的铸钢件和钢铁大铸坯内部质量提供了一种简单而实用的脱磷操作方法。

2、本发明所采用的钢水包内脱磷方法，能够将最终钢水中的磷含量控制在0.01wt％以下，脱磷率达50％以上，为发展中频炉高效脱磷提供了一种简单而实用的脱磷操作方法。

3、本发明所采用的感应炉钢水脱磷方法，一方面降低生产成本，另一方面通过中频感应炉冶炼炉外脱磷技术可取代电弧炉粗炼钢水，能够实现工业节能减排，对环境保护有益。

4、本发明通过分阶段分批次合理添加不同配比的脱磷剂，既保证了脱磷效果，又解决了中频感应炉钢水脱磷所引起的其它技术难题。

总之，针对生产实践暴露出的一系列感应炉脱磷存在的问题及脱磷操作的难点，本发明在充分依据钢水脱磷原理很好地解决了感应炉钢水脱磷难题的基础上，开发一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法，将熔炼钢水中磷含量控制水平达到低于0.01wt％，满足高品质钢的生产需要。

具体实施方式

在具体实施方式中，本发明中频炉冶炼炉外脱磷的方法，包括以下步骤：

(1)中频炉炉外脱磷的方法主要是通过中频炉熔化，在熔化过程中分步添加氧化铁或进行炉内吹氧，添加的氧化铁为金属液总重量的0.5～10％，每次加入量为氧化铁总重量的5～20％，熔化后在炉内形成氧化气氛，全氧含量300～1000ppm。其中，

氧化铁的尺寸小于50mm，随金属料分批加入，金属液完全熔化后添加氧化铁时，每次加入量为氧化铁总重量的5～10％，温度低于1550℃防止金属液飞溅。

在进行炉内吹氧时，吹氧管的直径为φ5～φ20mm，吹氧流量为20～150m³/h，吹氧可深入金属液面以下100mm内或吹金属液表面，防止飞溅。

其中，高温出钢前炉内废渣需要去除95wt％以上，出钢速度为0.5t～5t/min(每分钟出钢0.5～5吨)。

(3)在金属液出炉过程中随流添加除磷剂，除磷剂需要加热600℃以上保温3～8h。按重量百分比计，除磷剂的主要成分为：氧化钙60～70％，氧化钡10～20％，氟化钙5～10％，氧化镁1～10％；除磷剂的加入量为金属液重量的1～30％，除磷剂的尺寸在10～30mm；出钢钢水为总量的10～20％时，添加除磷剂。

其中，金属液出钢后随流添加除磷剂加入速度20～100kg/min，金属液出钢后，要求钢包内渣面距离钢包上端为200～400mm。

(4)利用金属液的热熔、氧枪或LF精炼炉进行包内加热熔化除磷剂，出钢后包内添加1～2kg/t(每吨钢水中加入1～2公斤)碳化稻壳，后静置3～25min。出钢后若温度低于1530℃时，利用氧枪或LF精炼炉进行包内进行加热，加热温度小于1560℃。

其中，金属液出钢后包内的氩气流量控制在30～100m³/min最佳，避免金属液面剧烈飞溅。

其中，清理包内钢渣后进行取样分析，检验成分。

实施例1

试验所用的中频感应炉容量为20吨(t)，原始配料化学成分如表1所示。通过中频炉熔化，添加的氧化铁为金属液总重量的3％，即为600kg。在熔化过程中分步添加氧化铁，每次加入量为氧化铁60kg，熔化后在炉内形成氧化气氛，全氧含量600ppm左右。完全熔化后出钢，钢包温度为1050℃，出钢温度为1650℃，出钢过程钢包底部吹氩气，氩气流量为70m³/min；

在金属液出炉过程中随流添加除磷剂(按重量百分比计，本实施例除磷剂的主要成分为：氧化钙70％，氧化钡20％，氟化钙8％，氧化镁2％)，除磷剂加热700℃，保温5h。除磷剂的加入量为100kg，除磷剂的尺寸10～30mm；出钢钢水约为4t时添加除磷剂。高温出钢前炉内废渣需要去除95wt％以上，出钢速度为1t/min。出钢后包内添加20kg碳化稻壳，后静置10min，温度1545℃时进行扒渣；此时取钢水样进行成分测定，其化学成分如表2所示，最终钢水脱磷率达到72wt％以上。

表1熔炼用废钢的化学成分(wt％)

C	Si	Mn	S	P	Fe
						0.18	0.25	0.50	0.018	0.025	余量

表2采用炉外脱磷方法钢水化学成分的测定(wt％)

C	Si	Mn	S	P	Fe
						0.12	<0.1	0.15	0.012	0.007	余量

实施例2

试验所用的中频感应炉容量为5t，原始配料化学成分如表3所示。通过中频炉熔化，添加的氧化铁为金属液总重量的4％，即为200kg。在熔化过程中分步添加氧化铁，每次加入量为氧化铁20kg，熔化后在炉内形成氧化气氛，全氧含量800ppm左右。完全熔化后出钢，钢包温度为1000℃，出钢温度为1680℃，出钢过程钢包底部吹氩气，氩气流量为50m³/min；

在金属液出炉过程中随流添加除磷剂(按重量百分比计，本实施例除磷剂的主要成分为：氧化钙65％，氧化钡25％，氟化钙6％，氧化镁4％)，除磷剂加热680℃，保温3h。除磷剂的加入量为50kg，除磷剂的尺寸10～30mm；出钢钢水约为1.5t时添加除磷剂。高温出钢前炉内废渣需要去除95wt％以上，出钢速度为0.5t/min。出钢后包内添加7kg碳化稻壳，后静置7min，温度1540℃时进行扒渣；此时取钢水样进行成分测定，其化学成分如表4所示，最终钢水脱磷率达到68wt％以上。

表3熔炼用废钢的化学成分(wt％)

C	Si	Mn	S	P	Fe
						0.28	0.25	0.6	0.018	0.022	余量

表4采用感应炉的钢水脱磷方法熔炼钢水化学成分的测定(wt％)

C	Si	Mn	S	P	Fe
						0.14	<0.1	0.15	0.013	0.007	余量

实施例结果表明，本发明中频炉冶炼炉外脱磷的方法适用于重量为1t～150t的钢水冶炼，通过中频炉熔化，熔化后炉内形成氧化气氛，利用高温进行金属液出炉到钢包内；在金属液出炉过程中随流添加除磷剂；利用金属液的热熔、氧枪加热设备或LF精炼炉进行包内加热熔化除磷剂，充分处理后进行包内清理钢渣达到除磷的目的，最终钢水脱磷率可达到50wt％以上。

Claims

1.一种中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，步骤1)中，所提的氧化铁的尺寸小于50mm，随金属料分批加入，金属液完全熔化后添加氧化铁时，每次加入量为氧化铁总重量的5～10％，温度低于1550℃防止金属液飞溅。

3.按照权利要求1所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，步骤1)中，进行炉内吹氧时，吹氧管的直径为φ5～φ20mm，吹氧流量为20～150m³/h，吹氧深入金属液面以下100mm内或吹金属液表面，防止飞溅。

4.按照权利要求1所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，步骤2)中，高温出钢前炉内废渣需要去除95wt％以上，出钢速度为0.5t～5t/min。

5.按照权利要求1所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，步骤3)中，金属液出钢后随流添加除磷剂加入速度20～100kg/min，金属液出钢后要求钢包内渣面距离钢包上端为200～400mm。

6.按照权利要求1所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，步骤4)中，金属液出钢后包内的氩气流量控制在30～100m³/min，避免金属液面剧烈飞溅。

7.按照权利要求1所述的中频炉冶炼炉外脱磷的方法，其特征在于，步骤5)中，清理包内钢渣后进行取样分析，检验成分。