CN106282484A - 钛渣炉副产物冶炼工业纯铁及其方法 - Google Patents

钛渣炉副产物冶炼工业纯铁及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种钛渣炉副产物冶炼工业纯铁及其方法。针对现有技术没有利用冶炼高钛渣的副产物铁水冶炼工业纯铁的问题，本发明提供一种钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法。本发明采用电炉对铁水进行升温脱氧，电炉出钢后将铁水置于VD炉内进行真空深脱碳，脱碳后的铁水进行LF深脱硫。本发明能有效脱除铁水的碳、硅、锰、磷、硫，并且碳含量稳定在较低水平，生产工艺简单、设备要求不高，所得产品品质良好，有效的解决了钛渣炉副产物高附加值的利用问题。

Description

钛渣炉副产物冶炼工业纯铁及其方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种钛渣炉副产物冶炼工业纯铁及其方法。
背景技术
纯铁是很软的金属，有银白色金属光泽，工业纯铁是钢的一种，其化学成分主要是铁，含量在99.50％－99.90％，含碳量在0.04％以下，其他元素愈少愈好。因为它实际上还不是真正的纯铁，所以称这一种接近于纯铁的钢为工业纯铁。一般工业纯铁质地特别软，韧性特别大，电磁性能很好。常见的有两种规格，一种是作为深冲材料的，可以冲压成极复杂的形状；另一种是作为电磁材料的，有高的感磁性和低的抗磁性，广泛用于电子电工，电器元件，磁性材料，非晶体制品，继电器，传感器，汽车制动器，纺机，电表电磁阀等产品。工业纯铁熔点比铁高，在潮湿的空气中比铁难生锈，在冷的浓硫酸中可以钝化。
工业纯铁主要由电弧炉、氧气转炉、电弧炉加炉外真空脱碳、氧气转炉加炉外真空脱碳等方法生产。不同工艺生产的工业纯铁各具特点：
1、电弧炉纯铁的特点：是最早生产纯铁的方法，最低含碳量为0.025％，含氮量较高，受石墨电极增碳的影响，不能生产更低含碳量的纯铁。
2、氧气转炉纯铁的特点：可以生产含碳量小于0.01％的低碳纯铁，但其含氧量高，含氮量较低，只能生产品质一般的工业纯铁。
3、电弧炉或氧气转炉与炉外精炼双联法生产高品质纯铁的特点：纯铁含碳量为0.005％，磷、硫、氧、氮以及非金属夹杂物含量低，是目前品质最好的纯铁，国内很多钢铁企业都可以生产高品质纯铁。
当采用大型电炉、使用钛精矿及焦炭为原料进行高钛渣的生产时，会产生一种副产物——铁水，这种铁水的特点是除了碳、硫元素外其余元素含量均低于0.05％，是生产工业纯铁的优质原料，但该铁水的碳含量为2.5％左右、硫为0.26％左右，脱硫任务重，LF炉脱硫处理时间长，冶炼成品纯铁中碳含量较高，严重阻碍了其在纯铁生产中的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题是冶炼高钛渣的副产物铁水如何用于冶炼工业纯铁的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为提供一种钛渣炉副产物冶炼工业纯铁及其方法。该方法包括以下步骤：
a、将钛渣炉副产物铁水转入电炉，升温铁水至1500～1550℃，采用氧枪进行吹氧脱碳、磷、硅、锰；
b、待铁水碳<0.02％、磷<0.005％时，调节铁水温度为1680～1700℃，出铁至铁水包，将铁水包转入VD炉，抽真空、利用铁水中的氧活度进行深脱碳，真空度≤16Pa，脱碳时间10～15min；
c、当碳含量<0.01％时，将铁水运至LF炉进行深脱硫，待铁水硫含量<0.005％时结束脱硫；
d、待步骤c脱硫结束后，出铁浇铸，得到工业纯铁。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤a中所述的钛渣炉副产物铁水的组成为：按重量百分比计，C 1.6～2.8％、Si 0.05～0.15％、Mn 0.10～0.20％、P 0.03～0.05％、S 0.22～0.28％，余量为铁和不可避免的杂质。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤a中所述氧枪氧流量为0.05～0.20Nm3/(t·min)。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤c中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫。
优选的，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤c中所述高碱度铝酸钙系精炼渣的组成为：按重量百分比计，CaO 50～60％、Al2O3 25～30％、SiO2<5％、MgO<10％、S<0.05％,余量为杂质。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤d中所述出铁浇铸温度为1580～1620℃。
本发明还提供一种工业纯铁，由上述冶炼方法制备而成。
其中，上述工业纯铁的组成为：C<0.02％、Si<0.05％、Mn<0.05％、P<0.005％、S<0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明的有益效果为：本发明有效的利用了钛渣冶炼炉在冶炼钛渣过程的副产物——铁水，采用电炉、LF炉、VD炉等炼钢设备进行纯铁的冶炼。本发明能够有效将钛渣炉副产物铁水的硅、锰、磷、硫进行脱除，特别的，本发明利用电炉吹氧所得铁水自身含有的溶解氧通过VD抽真空的方式脱碳，无需额外加入氧化铁皮增加氧活度，有效的将铁水中碳含量降到了0.02％以下，还减少了铁水温度损失和氧化铁皮的消耗，节约了生产成本。本发明生产工艺简单、设备要求不高，所得产品品质良好，有效的解决了钛渣炉副产物高附加值的利用。
具体实施方式
本发明提供了一种利用钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，包括以下步骤：
a、将钛渣炉副产物铁水转入电炉，升温铁水至1500～1550℃，采用氧枪进行吹氧脱碳、磷、硅、锰；
b、待铁水碳<0.02％、磷<0.005％时，调节铁水温度为1680～1700℃，出铁至铁水包，将铁水包转入VD炉，抽真空、利用铁水中的氧活度进行深脱碳，真空度≤16Pa，脱碳时间10～15min；
c、当碳含量<0.01％时，将铁水运至LF炉进行深脱硫，待铁水硫含量<0.005％时结束脱硫；
d、待步骤c脱硫结束后，出铁浇铸，得到工业纯铁。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤a中所述铁水的组成为：按重量百分比计，C 1.6～2.8％、Si 0.05～0.15％、Mn 0.10～0.20％、P 0.03～0.05％、S0.22～0.28％，余量为铁和不可避免的杂质。
为了有效的脱除铁水中的碳、磷、硅、锰，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤a中所述氧枪氧流量为0.05～0.20Nm3/(t·min)。
为了将铁水硫含量降低至<0.005％，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤c中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫，所述的高碱度铝酸钙系精炼渣的组成为：按重量百分比计，CaO 50～60％、Al2O3 25～30％、SiO2<5％、MgO<10％、S<0.05％,余量为杂质。
为了冶炼得到低碳工业纯铁，上述钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法中，步骤d中所述出铁浇铸温度为1580～1620℃。
本发明还提供一种工业纯铁，由上述冶炼方法制备而成。
其中，上述工业纯铁的组成为：C<0.02％、Si<0.05％、Mn<0.05％、P<0.005％、S<0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。
钛渣炉副产物铁水中的碳含量和硫含量高，脱碳和脱硫任务重，本发明采用VD炉进行脱碳，VD炉中抽真空，利用铁水中的氧活度进行脱碳，不加入氧化铁皮等物质，节约生产成本。由于VD炉内保持真空度≤16Pa，生成的气体很快被抽出VD炉，使得VD炉内的脱碳反应持续进行，能将铁水中的碳降到较低水平。脱硫采用LF炉，本发明特有的高碱度铝酸钙系精炼渣进行脱硫效果显著，能有效的将硫脱除到0.005％以下。
下面将结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例和对比例中所述的钛渣炉副产物铁水的组成为：C 2.61％、Si 0.08％、Mn0.05％、P 0.023％、S 0.285％，余量为铁和不可避免的杂质；所用的高碱度铝酸钙系精炼渣的成分为：CaO 52％、Al2O3 26％、SiO2 4％、Al 10％、MgO 8％,余量为杂质。
实施例1 用本发明技术方案冶炼工业纯铁
钛渣炉出铁水后，将铁水兑入电炉内，电炉升温铁水至1520℃的温度后，采用炉门氧枪进行吹氧脱碳、磷、硅、锰，氧枪氧流量控制在0.05Nm3/(t·min)，吹氧40min后，铁水碳降到0.016％、磷0.003％，待温度达到1680℃后，将铁水出铁至铁水包内，将铁水包运至VD炉内，VD炉抽真空，真空度控制在16Pa以下，利用铁水中的氧活度进行深脱碳处理，处理10min；真空处理完后将铁水运至LF炉，采用高碱度铝酸钙系精炼渣进行深脱硫，待铁水硫含量降到0.005％以下后，出铁并浇铸，出铁温度控制在1580℃左右。所得纯铁碳0.012％、磷0.002％、硫0.003％，其余元素为痕量。
实施例2 用本发明技术方案冶炼工业纯铁
钛渣炉出铁水后，将铁水兑入电炉内，电炉升温铁水至1550℃的温度后，采用炉门氧枪进行吹氧脱碳、磷、硅、锰，氧枪氧流量控制在0.20Nm3/(t·min)，吹氧20min后，铁水碳降到0.021％、磷0.004％，待温度达到1700℃后，将铁水出铁至铁水包内，将铁水包运至VD炉内，VD炉抽真空，真空度控制在16Pa以下，利用铁水中的氧活度进行深脱碳处理，处理15min；真空处理完后将铁水运至LF炉，采用高碱度铝酸钙系精炼渣进行深脱硫，待铁水硫含量降到0.005％以下后，出铁并浇铸，出铁温度控制在1585℃左右。所得纯铁碳0.013％、磷0.005％、硫0.004％，其余元素为痕量。

Claims (8)

1.钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将钛渣炉副产物铁水转入电炉，升温铁水至1500～1550℃，采用氧枪进行吹氧脱碳、磷、硅、锰；
b、待铁水碳<0.02％、磷<0.005％时，调节铁水温度为1680～1700℃，出铁至铁水包，将铁水包转入VD炉，抽真空、利用铁水中的氧活度进行深脱碳，真空度≤16Pa，脱碳时间10～15min；
c、当碳含量<0.01％时，将铁水运至LF炉进行深脱硫，待铁水硫含量<0.005％时结束脱硫；
d、待步骤c脱硫结束后，出铁浇铸，得到工业纯铁。
2.根据权利要求1所述的钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，其特征在于,步骤a中所述铁水的组成为：按重量百分比计，C 1.6～2.8％、Si 0.05～0.15％、Mn 0.10～0.20％、P0.03～0.05％、S 0.22～0.28％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1～2所述的钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，其特征在于：步骤a中所述氧枪氧流量为0.05～0.20Nm3/(t·min)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，其特征在于：步骤c中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫。
5.根据权利要求1～4任一项所述的钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，其特征在于,步骤c中所述高碱度铝酸钙系精炼渣的组成为：按重量百分比计，CaO 50～60％、Al2O3 25～30％、SiO2<5％、MgO<10％、S<0.05％,余量为杂质。
6.根据权利要求1～5任一项所述的钛渣炉副产物冶炼工业纯铁的方法，其特征在于：步骤d中所述出铁浇铸温度为1580～1620℃。
7.权利要求1～6任一项所述的方法制备得到的工业纯铁。
8.根据权利要求7所述的工业纯铁，其特征在于,其组成为：C<0.02％、Si<0.05％、Mn<0.05％、P<0.005％、S<0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。
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