CN106367553B - 钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁及其方法 - Google Patents

钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁及其方法 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低碳工业纯铁及其方法。针对冶炼高钛渣的副产物铁水碳含量不能稳定控制在0.01％以下,不能冶炼低碳工业纯铁的问题，本发明提供一种钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法。本发明采用电炉对铁水进行升温脱氧，电炉出铁后进行LF深脱硫，扒除脱硫渣后将铁水置于VD炉内进行真空深脱碳，VD脱碳前加入氧化铁皮作为氧化剂，脱碳结束后进行铝脱氧，有效脱出铁水的碳、硅、锰、磷、硫，并且碳含量稳定在较低水平，得到低碳工业纯铁，本发明生产工艺简单、设备要求不高，所得产品品质良好，提供了一种钛渣炉副产物高附加值利用的方式。

Description

钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁及其方法
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低碳工业纯铁及其方法。
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，由于在LF脱硫过程中电极会对铁水进行增碳、钢包的含碳耐火砖也会使得铁水碳含量增加，而脱硫时间长短不同、铁水在钢包中停留时间长短也不同，现有技术不能稳定的将铁水中碳含量降到0.01％以下，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因其碳含量不能稳定控制在较低水平,不能用来冶炼低碳工业纯铁而进行再利用。
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低碳工业纯铁及其方法。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，进行深脱硫，待铁水硫含量<0.005％时结束脱硫；
c、向脱硫后的铁水中加入氧化铁皮，采用VD炉抽真空进行脱碳，真空度≤16Pa，脱碳时间5～10min；
d、待步骤c脱碳结束后，加入铝进行脱氧，待铁水氧含量<0.002％时出铁浇铸，得到低碳工业纯铁。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法中，步骤a中所述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％、P0.03～0.05％、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低碳工业纯铁的方法中，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低碳工业纯铁的方法中，步骤b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低碳工业纯铁的方法中，步骤b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低碳工业纯铁的方法中，步骤c中所述氧化铁皮加入量为6～15kg/t Fe。
其中，上述钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法中，步骤d中所述出铁浇铸时温度为1580～1620℃。
本发明还提供一种上述方法制备得到的低碳工业纯铁。
其中，上述低碳工业纯铁的组成为：按重量百分比计，C<0.01％、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，通过VD炉抽真空配加氧化铁皮的方式进行脱碳，有效的将铁水中碳含量降到了0.01％以下，冶炼出了碳含量温度较低的低碳工业纯铁。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问题。
具体实施方式
本发明提供了一种钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，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，进行深脱硫，待铁水硫含量<0.005％时结束脱硫；
c、向脱硫后的铁水中加入氧化铁皮，采用VD炉抽真空进行脱碳，真空度≤16Pa，脱碳时间5～10min；
d、待步骤c脱碳结束后，加入铝进行脱氧，待铁水氧含量<0.002％时出铁浇铸，得到低碳工业纯铁。
本发明采用的原料来自于钛渣炉副产物铁水，该铁水的组成为：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。
为了保证碳含量稳定在较低水平，本发明将脱碳安排在除杂的最后一道工序，有效的避免了在脱硫时又使得铁水中碳含量增高；本发明脱碳采用VD炉，但由于VD炉本身不带氧化性气氛，无法氧化进行脱碳，故发明人在脱碳过程中加入一定量的氧化铁皮，用来增加钢包内顶渣氧化性，利用氧化铁皮中的FeO与铁水中碳反应实现脱碳，VD炉中抽真空，保持真空度≤16Pa，产生的CO会被不断抽走，使得脱碳反应可以一直进行，从而使脱碳过程更彻底，有效的将碳含量降低至0.01％以下。
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低碳工业纯铁的方法中，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低碳工业纯铁的方法中，步骤b中所述深脱硫时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。
为了将铁水中碳含量有效脱除至0.01％以下，述钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法中，步骤c中所述氧化铁皮加入量为6～15kg/t Fe。
为了冶炼得到低碳工业纯铁，上述钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法中，步骤d中所述出铁浇铸的温度为1580～1620℃。
本发明还提供一种上述方法制备得到的低碳工业纯铁。
其中，上述低碳工业纯铁的组成为：按重量百分比计，C<0.01％、Si<0.05％、Mn<0.05％、P<0.005％、S<0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。
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 2.83％、Si 0.07％、Mn0.06％、P 0.025％、S 0.29％，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组成为：CaO 53％、Al2O3 25％、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低碳工业纯铁
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LF处理工位；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，转入装有氧化铁皮的VD炉，氧化铁皮加入量为6～15kg/t Fe，进行抽真空脱碳，真空度控制在16Pa以下，处理10min；脱碳完成后，加入铝进行脱氧，待铁水氧含量<0.002％时，出铁并浇铸，出铁温度控制在1580℃左右，所得纯铁碳0.005％、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低碳工业纯铁
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LF处理工位；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，转入装有氧化铁皮的VD炉，氧化铁皮加入量为6～15kg/t Fe，进行抽真空脱碳，真空度控制在16Pa以下，处理15min；脱碳完成后，加入铝进行脱氧，待铁水氧含量<0.002％时，出铁并浇铸，出铁温度控制在1585℃左右。所得纯铁碳0.007％、磷0.003％、硫0.004％，其余元素为痕量。

Claims (14)

1.钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将钛渣炉副产物铁水装入电炉，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，进行深脱硫，待铁水硫含量<0.005％时结束脱硫；
c、向脱硫后的铁水中加入氧化铁皮，采用VD炉抽真空进行脱碳，真空度≤16Pa，脱碳时间5～10min；
d、待步骤c脱碳结束后，加入铝进行脱氧，待铁水氧含量<0.002％时出铁浇铸，得到低碳工业纯铁。
2.根据权利要求1所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于，步骤a中所述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％、Mn0.10～0.20％、P 0.03～0.05％、S 0.22～0.28％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，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2所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤a中所述氧枪氧流量为0.05～0.20Nm3/(t·min)。
5.根据权利要求1所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤b中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫。
6.根据权利要求2所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤b中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫。
7.根据权利要求3所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤b中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫。
8.根据权利要求4所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤b中所述深脱硫是指采用高碱度铝酸钙系精炼渣脱硫。
9.根据权利要求5所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于，步骤b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。
10.根据权利要求6所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于，步骤b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。
11.根据权利要求7所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于，步骤b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。
12.根据权利要求8所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于，步骤b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。
13.根据权利要求1～12任一项所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤c中所述氧化铁皮加入量为6～15kg/tFe。
14.根据权利要求13所述的钛渣炉副产物冶炼低碳工业纯铁的方法，其特征在于：步骤d中所述出铁浇铸时温度为1580～1620℃。
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