CN106893801B - 一种电弧炉钢水炉外脱磷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢水脱磷技术领域，具体涉及一种电弧炉钢水炉外脱磷方法。利用脱磷剂和助熔剂对电弧炉粗炼钢水进行炉外快速脱磷，所述脱磷剂的组成包括氧化铁粉、氧化钙和氧化镁、氧化铝，其中：氧化镁、氧化铝的重量小于氧化铁粉重量的10wt％，氧化钙的重量为氧化铁粉重量的0.5～5倍；碳含量不高于0.2wt％，硅含量不高于0.1wt％，锰含量不高于0.5wt％；当进行含铬低合金钢脱磷时，粗炼钢水的含碳量取上线。本发明通过控制钢水氧化条件，并结合添加脱磷剂用量，控制在出钢量0.5～3wt％，能够实现对粗炼钢水及含铬低合金钢的快速脱磷。该方法有利于降低电弧炉冶炼生产成本，有利于钢铁生产中的节能减排，是一种简单实用的电弧炉钢水炉外快速脱磷方法。
Description
技术领域
本发明涉及钢水脱磷技术领域，具体涉及一种电弧炉钢水炉外脱磷方法。
背景技术
磷是钢中有害元素，磷含量高会导致材料脆化。因此，高质量的铸件与钢锭都对杂质元素磷有明确要求，要求磷含量一般在0.02wt％以下。电弧炉作为钢水熔炼设备具有很强的脱磷能力，但电弧炉脱磷操作是在高温条件下进行，会产生大量废渣、废气，并且合金烧损也很大。为了促进钢铁冶炼过程中的节能减排，迫切需要一种简单而快速的电弧炉脱磷方法。而利用电弧炉熔化后期钢水氧化环境，在出钢过程中进行脱磷操作，既能降低渣量、又能减少废气、粉尘的排放，将是一种很好的环保脱磷方法。
发明内容
针对现有电弧炉脱磷技术中所暴露出的脱磷时间长、合金烧损大、废渣与废气排放量大等一系列问题，本发明的目的在于提供一种电弧炉钢水炉外脱磷方法，该方法在依据钢水脱磷原理很好地解决了电弧炉炉外钢水脱磷率低难题的基础上，开发了一种分阶段分批次向钢水中添加高效脱磷剂的实用脱磷方法，将钢水脱磷率控制在30wt％以上，实现钢水快速脱磷。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种电弧炉钢水炉外脱磷方法，利用脱磷剂和助熔剂对电弧炉粗炼钢水进行炉外快速脱磷，具体包括如下步骤：
(1)脱磷剂的选择
所述脱磷剂的组成包括氧化铁粉、氧化钙和氧化镁、氧化铝，其中：氧化镁、氧化铝的重量小于氧化铁粉重量的10wt％，氧化钙的重量为氧化铁粉重量的0.5～5倍；
(2)电弧炉出钢条件
碳含量不高于0.2wt％，硅含量不高于0.1wt％，锰含量不高于0.5wt％；当进行含铬低合金钢脱磷时，粗炼钢水的含碳量取上线；
(3)电弧炉出钢过程中添加脱磷剂与助熔剂
出钢过程中，添加的脱磷剂用量占钢水的0.5～3wt％，助熔剂添加量占钢水0.25～1.5wt％。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，电弧炉出钢过程中，添加脱磷剂及助熔剂的原则为：分阶段分批次的加入，添加顺序如下：当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量1/3时，开始添加脱磷剂，用量不超过钢水总量的1wt％；当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量2/3时，加入脱磷剂用量不超过钢水总量的2wt％，助溶剂添加量占总钢水的0.25～1wt％；当电弧炉钢水全部出尽时，所有脱磷剂与助熔剂添加完毕。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，电弧炉出钢速度控制在2～4t/min，氩气流量大于150L/min。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，电弧炉钢水出钢时，溶解氧含量高于0.1wt％，碳含量不高于0.2wt％，硅含量不高于0.1wt％，锰含量不高于0.5wt％。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，根据不同钢水量来控制出钢温度：低于10吨电弧炉，钢水出钢温度控制在1660～1670℃；10～20吨电弧炉，钢水出钢温度控制在1650～1660℃；高于20吨电弧炉，钢水出钢温度控制在1640～1650℃。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，氧化钙的来源为小颗粒状的活性石灰，其颗粒尺寸小于20mm，石灰中CaO含量＞85wt％。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，脱磷剂使用前，其各组分经高于600℃的高温烘烤。
所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，助熔剂为氯化钙、氟化钙或氧化钠。
本发明具有如下优点及显著效果：
1、本发明是一种高效实用的电弧炉钢水炉外脱磷方法，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一系列技术措施，可以有效地对电弧炉钢水中磷含量进行脱除，为提升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、本发明所采用的电弧炉钢水炉外脱磷方法，能够将最终钢水中的磷含量脱除率控制在30wt％以上，为发展电弧炉钢水炉外高效脱磷提供了一种简单而实用的脱磷操作方法。
3、本发明所采用的电弧炉钢水炉外脱磷方法，一方面，降低生产成本。另一方面，通过此技术运用，能够实现传统电炉生产的节能减排，对环境保护有益。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明电弧炉钢水炉外脱磷方法，利用脱磷剂和助熔剂对电弧炉粗炼钢水进行炉外快速脱磷，具体包括如下步骤：
(1)脱磷剂的选择
所述脱磷剂的组成包括氧化铁粉、氧化钙、氧化镁、氧化铝，其中：氧化镁、氧化铝的重量应小于氧化铁粉重量的10wt％(优选为0.5～5wt％)，氧化钙的重量为氧化铁粉重量的0.5～5倍(优选为0.5～3倍)，不得用FeO与CaO的预熔物代替脱磷剂中所添加的氧化铁、氧化钙；
为了提高脱磷效率，氧化钙的来源为小颗粒状的活性石灰，其颗粒尺寸小于10mm，石灰中CaO含量＞85wt％，使用时按石灰中实际所含CaO的量计算脱磷剂配方；脱磷剂使用前，其各组分经过高于600℃(优选为700℃～1000℃)的高温烘烤。
(2)电弧炉出钢条件
为了使电弧炉钢水在出炉过程中能够进行脱磷，钢水应具有一定的氧化性，其中：碳含量应不高于0.2wt％，硅含量不应高于0.1wt％，锰含量不应高于0.5wt％；
(3)电弧炉出钢过程中添加脱磷剂与助熔剂
出钢过程中，添加的脱磷剂用量占钢水的0.5～3wt％，助熔剂添加量占钢水0.25～1.5wt％，所述助熔剂为氯化钙、氟化钙或氧化钠等低熔点化合物。当进行含铬低合金钢脱磷时，粗炼钢水的含碳量取上线。
电弧炉出钢过程中，添加脱磷剂及助熔剂的原则为：分阶段分批次的加入，添加顺序如下：当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量1/3时，开始添加脱磷剂，用量不超过钢水总量的1wt％；当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量2/3时，加入脱磷剂用量不超过钢水总量的2wt％，助溶剂添加量应占总钢水的0.25～1wt％；当电弧炉钢水全部出尽时，所有脱磷剂与助熔剂应添加完毕。
为了让脱磷剂、助溶剂与钢水充分混合，电弧炉出钢速度应控制在2～4吨/分钟，氩气流量应大于150L/min(优选为200～500L/min)。电弧炉钢水出钢时，应具有一定的氧化性，溶解氧含量应高于0.1wt％(优选为0.5～2wt％)。此时碳含量应不高于0.2wt％，硅含量不应高于0.1wt％，锰含量不应高于0.5wt％。
另外，还应控制出钢温度。根据不同钢水量来控制出钢温度：低于10吨电弧炉，钢水出钢温度应控制在1660～1670℃；10～20吨电弧炉，钢水出钢温度应控制在1650～1660℃；高于20吨电弧炉，钢水出钢温度应控制在1640～1650℃。合适的出钢温度，不仅保证添加的脱磷剂与助溶剂很快溶解，而且还能使进入钢包内的钢水，在低温条件下进行高效脱磷。
下面，结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例中，脱磷剂的组成为氧化铁粉、氧化钙、氧化镁、氧化铝，其中：氧化镁、氧化铝的重量分别为氧化铁粉重量的5wt％，氧化钙的重量为氧化铁粉重量的2倍；助熔剂为氟化钙。
试验所用的电弧炉容量为40吨，熔炼用废钢原始配料化学成分如表1所示，所需熔炼总量为40吨。当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量1/3时，开始添加脱磷剂，用量为钢水总量的0.5wt％；当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量2/3时，加入脱磷剂用量为钢水总量的1wt％，助溶剂添加量应占总钢水的0.3wt％；当电弧炉钢水全部出尽时，所有脱磷剂与助熔剂应添加完毕。表1为电弧炉出钢时成分，表2为加入脱磷剂后的钢水成分。
表1与表2含磷成分的对比可得到，脱磷率达32wt％。
表1熔炼用废钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | S | P | Fe |
| 0.20 | 0.3 | 0.55 | 0.014 | 0.025 | Bal. |
表2加入脱磷剂后的钢水成分(wt％)
| C | Si | Mn | S | P | Fe |
| <0.2 | <0.2 | 0.135 | 0.012 | 0.016 | Bal. |
实施例2
本实施例中，脱磷剂的组成包括氧化铁粉、氧化钙、氧化镁、氧化铝，其中：氧化镁、氧化铝的重量分别氧化铁粉重量的3wt％，氧化钙的重量为氧化铁粉重量的0.5倍，助熔剂为氧化钠。
试验所用的电弧炉容量为30吨，熔炼用废钢原始配料化学成分如表3所示，所需熔炼总量为30吨。当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量1/3时，开始添加脱磷剂，用量为钢水总量的0.8wt％；当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量2/3时，加入脱磷剂用量为钢水总量的1.5wt％，助溶剂添加量应占总钢水的0.8wt％；当电弧炉钢水全部出尽时，所有脱磷剂与助熔剂应添加完毕。表3为电弧炉出钢时成分，表4为加入脱磷剂后的钢水成分。表3与表4含磷成分的对比可得到，脱磷率达55wt％。
表3熔炼用废钢的化学成分(wt％)
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Fe |
| 0.18 | 0.20 | 0.50 | 0.015 | 0.018 | 1.08 | Bal. |
表4加入脱磷剂后的钢水成分(wt％)
| C | Si | Mn | S | P | Cr | Fe |
| <0.15 | <0.2 | 0.15 | 0.011 | 0.008 | 1.0 | Bal. |
实施例结果表明，本发明方法是利用脱磷剂和助熔剂对电弧炉粗炼钢水进行炉外脱磷，通过控制钢水氧化条件，并结合添加脱磷剂用量，控制在出钢量0.5～3wt％，能够实现对粗炼钢水及含铬低合金钢的快速脱磷。该方法有利于降低电弧炉冶炼生产成本，有利于钢铁生产中的节能减排，是一种简单实用的电弧炉钢水炉外快速脱磷方法。在电弧炉出钢的过程中，分阶段分批次向钢水中添加高效脱磷剂，使电弧炉钢水在出钢过程中钢水脱磷量高于30wt％。
Claims (7)
1.一种电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于，利用脱磷剂和助熔剂对电弧炉粗炼钢水进行炉外快速脱磷，具体包括如下步骤：
(1)脱磷剂的选择
所述脱磷剂的组成包括氧化铁粉、氧化钙、氧化镁和氧化铝，其中：氧化镁、氧化铝的重量小于氧化铁粉重量的10wt％，氧化钙的重量为氧化铁粉重量的0.5～5倍；
(2)电弧炉出钢条件
碳含量不高于0.2wt％，硅含量不高于0.1wt％，锰含量不高于0.5wt％；当进行含铬低合金钢脱磷时，粗炼钢水的含碳量取上限；
(3)电弧炉出钢过程中添加脱磷剂与助熔剂
出钢过程中，添加的脱磷剂用量占钢水的0.5～3wt％，助熔剂添加量占钢水0.25～1.5wt％；
电弧炉出钢过程中，添加脱磷剂及助熔剂的原则为：分阶段分批次的加入，添加顺序如下：当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量1/3时，开始添加脱磷剂，用量不超过钢水总量的1wt％；当出炉钢水进入钢水包达到总钢水量2/3时，加入脱磷剂用量不超过钢水总量的2wt％，助熔剂添加量占总钢水的0.25～1wt％；当电弧炉钢水全部出尽时，所有脱磷剂与助熔剂添加完毕。
2.根据权利要求1所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于：电弧炉出钢速度控制在2～4t/min，氩气流量大于150L/min。
3.根据权利要求1所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于：电弧炉钢水出钢时，溶解氧含量高于0.1wt％，碳含量不高于0.2wt％，硅含量不高于0.1wt％，锰含量不高于0.5wt％。
4.根据权利要求3所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于：根据不同钢水量来控制出钢温度：低于10吨电弧炉，钢水出钢温度控制在1660～1670℃；10～20吨电弧炉，钢水出钢温度控制在1650～1660℃；高于20吨电弧炉，钢水出钢温度控制在1640～1650℃。
5.根据权利要求1所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于：氧化钙的来源为小颗粒状的活性石灰，其颗粒尺寸小于20mm，石灰中CaO含量＞85wt％。
6.根据权利要求1所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于：脱磷剂使用前，其各组分经高于600℃的高温烘烤。
7.根据权利要求1所述的电弧炉钢水炉外脱磷方法，其特征在于：助熔剂为氯化钙、氟化钙或氧化钠。
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