CN108998631A - 含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣、制备及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣，包括以下重量份组分：氧化钙20份～40份、氧化锰30份～50份、氧化铈5份～10份、萤石20份～30份，所述氧化钙、氧化锰、氧化铈、萤石的粒度D50≤10mm。脱磷渣经预熔、粉碎、筛分制成脱磷渣颗粒，锰系合金冶炼时，分次加入预热后的脱磷渣。氧化钙、氧化铈的加入起到稳定渣中脱磷产物的作用，两者复合加入脱磷渣的磷容量更大，能够进行锰锰系合金中磷的深脱除，氧化锰、萤石一定程度上起到降低脱磷渣熔点、提高脱磷渣流动性的作用，为脱磷提供更好的动力学条件。对于脱磷渣的预熔、破碎和筛分工艺是为了获得更加均匀、熔化速度快、覆盖性能好的优良脱磷渣，提高使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及铁合金精炼领域，特别涉及含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣、制备及应用方法。
背景技术
锰铁作为钢铁生产消耗量较大的铁合金品种，在炼钢生产中主要是在还原精炼阶段作为脱氧剂和合金剂加入钢液，因此锰铁中的磷几乎全部进入钢中。目前除富锰渣冶炼工序能去除锰矿中的部分磷外，在锰铁冶炼的其他工序中，原料中的磷则大部分进入合金，锰铁的磷含量主要是依靠配料来控制，生产低磷锰铁以及锰铁的脱磷问题正在受到越来越多的关注。
锰与氧的结合力大于铁与氧的结合力，控制着体系的氧势，同时锰铁中的硅含量较高，还要面对脱磷保锰的问题，因此它的脱磷难度远大于铁基熔体脱磷。目前锰铁脱磷方法主要分为氧化法和还原法，理论研究表明常规的适用于铁基熔体的氧化钙渣系很难满足锰铁脱磷的要求，只有碱度更高的氧化钠、氧化钡渣系才能实现锰熔体的脱磷，文献《BaC03基熔剂对锰铁熔体脱磷的实验研究》系统研究了BaC03基熔剂脱磷效果，并分析了渣系的处理时间对于脱磷效果的影响、脱磷过程中熔体氧位的变化规律，但未对脱磷效果展开深入研究，从文中提供的数据看未能对锰铁进行深脱磷，脱磷后锰铁磷含量＞0.3％；文献《高碳锰铁氧化脱磷的理论分析》从热力学角度比较了氧化钡、氧化钙渣系脱磷保锰的可行性，得出氧化钡渣系才能满足脱磷保锰的要求，并分析碳、硅、渣中氧化锰活度、渣中氧化钡对脱磷保锰的影响，但只提供了热力学上可行性研究，未能从实际脱磷效果展开深入研究；文献《含Ce2O3锰铁脱磷渣系熔化性质及黏度》系统研究了氧化钙-锰矿-二氧化硅-氧化铈渣系在氧化铈含量变化的情况下熔渣黏度和碱度等其它性质的变化,但未能就脱磷效果展开研究，同时未涉及到外加化渣物质改变其黏度和熔点等化学性质的研究。
从前人的研究结果看，均很少涉及到锰铁脱磷实际效果研究，更未见到锰铁深脱磷技术(P<0.1％)，因此有必要展开研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣及其应用方法，对锰系合金进行深脱磷处理。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣，包括以下重量份组分：氧化钙20份～40份、氧化锰30份～50份、氧化铈5份～10份、萤石20份～30份，所述氧化钙、氧化锰、氧化铈、萤石的粒度D50≤10mm。
一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣制备方法，具体步骤包括：
(1)将粒度D50≤10mm的氧化钙、氧化锰、氧化铈、萤石原料混合均匀，其重量份配比为：氧化钙20份～40份、氧化锰30份～50份、氧化铈5份～10份、萤石20份～30份；
(2)将配置合格的物料进行预熔处理，升温到1400℃～1500℃并保温1.5小时～2小时，将熔化后渣料倒出自然冷却；
(3)将冷却至室温的渣料进行破碎和筛分，最终得到粒度小于D50≤5mm的脱磷渣备用；
一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣的应用方法，将脱磷渣预热至400℃以上，锰系合金冶炼时，按照锰系合金质量10％～20％的用量分二次加入到锰系合金母液中，第一次加入脱磷渣总量的30％～40％，第二次加入脱磷渣总量的60％～70％，加入时要求锰系合金母液温度大于1300℃，处理时间为15min～20min，处理后脱磷渣倒出精炼炉，最后得到P≤0.1％的低磷的锰系合金。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1.氧化钙、氧化铈的加入起到稳定渣中脱磷产物的作用，两者复合加入与单一加入一种物质比，脱磷渣的磷容量更大，能够进行锰锰系合金中磷的深脱除，氧化锰、萤石一定程度上起到降低脱磷渣熔点、提高脱磷渣流动性的作用，为脱磷提供更好的动力学条件；
2.对于脱磷渣的预熔、破碎和筛分工艺是为了获得更加均匀、熔化速度快、覆盖性能好的优良脱磷渣，提高使用性能；
3.对于脱磷渣预热是为防止长期放置吸潮导致锰铁液增氢，同时能够提供脱磷渣熔化所需的部分热能，减少脱磷渣从锰铁液中的吸热，缩短精炼时间，渣料分批次加入也是基于更好的熔化脱磷渣，充分发挥脱磷渣性能，减少结壳成块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣在高碳锰铁合金冶炼中的应用方法，步骤如下：
1)首先进行脱磷渣的配制，脱磷渣原料配比见表1；
表1：脱磷渣原料配比
| 组元 | CaO | MnO | Ce2O3 | CaF2 |
| 重量份 | 30份 | 40份 | 6份 | 24份 |
| 粒度D50 | ≤8mm | ≤5mm | ≤3mm | ≤8mm |
(2)将配置好的上述物料加入到500Kg中频炉的内置石墨坩埚内，升温到1400℃并保温2小时，倒出熔化后渣料自然冷却，共计生产渣料5吨(为保障渣料充足，考虑损耗生产出的渣料大于实际用量)；
(3)将冷却后渣料用气流微粉磨进行破碎和风选，最终获得粒度D50≤5mm的脱磷渣料；
(4)脱磷渣应用到电炉冶炼高碳锰铁的工艺，电炉生产高碳锰铁的能力为20吨/罐，高碳锰铁的电炉冶炼结束时，取锰铁样进行化学成分分析(试样1)，将冶炼高碳锰铁所生成的渣倒入渣罐，加入脱磷渣1.2吨，锰铁液温度为1350℃，保温15min后取锰铁样进行化学成分分析(试样2)，倒出脱磷渣，继续加入1.8吨脱磷渣，锰铁液温度为1325℃，保温20min后取锰铁样进行化学成分分析(试样3)，将脱磷渣倒入渣罐，锰铁液进行浇铸得到最终产品，几个试样的化学成分见下表2：
表2锰铁试样的化学成分(质量百分含量％)
| Mn | Si | C | P | S | |
| 试样1 | 74 | 1.8 | 6.7 | 0.35 | 0.036 |
| 试样2 | 73 | 0.4 | 5.1 | 0.19 | 0.0028 |
| 试样3 | 73 | 0.4 | 5.1 | 0.054 | 0.0028 |
上述为锰铁主要组元，其余为铁和微量其他元素。
从上述应用中可以看出，利用本专利所提供的脱磷渣和方法，可以实现高碳锰铁中P<0.1％，最终生产出低磷的铁合金产品。
实施例2
含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣在锰硅合金冶炼中的应用方法，步骤如下：1)首先进行脱磷渣的配制，脱磷渣原料配比见表3；
表3：脱磷渣原料配比
| 组元 | CaO | MnO | Ce2O3 | CaF2 |
| 重量份 | 30份 | 40份 | 6份 | 24份 |
| 粒度D50 | ≤8mm | ≤5mm | ≤3mm | ≤8mm |
(2)将配置好的上述物料加入到500Kg中频炉的内置石墨坩埚内，升温到1400℃并保温2小时，倒出熔化后渣料自然冷却，共计生产渣料5吨(为保障渣料充足，考虑损耗生产出的渣料大于实际用量)；
(3)将冷却后渣料用气流微粉磨进行破碎和风选，最终获得粒度D50≤5mm的脱磷渣料；
(4)脱磷渣应用到电炉冶炼锰硅合金的工艺，电炉生产锰硅合金的能力为20吨/罐，锰硅合金的电炉冶炼结束时，取锰硅合金样进行化学成分分析(试样1)，将冶炼锰硅合金所生成的渣倒入渣罐，加入脱磷渣1.2吨，金属液温度为1400℃，保温15min后取锰硅合金样进行化学成分分析(试样2)，倒出脱磷渣，继续加入1.8吨脱磷渣，锰铁液温度为1350℃，保温20min后取锰硅合金样进行化学成分分析(试样3)，将脱磷渣倒入渣罐，金属液进行浇铸得到最终产品，几个试样的化学成分见下表4：
表4:锰铁样的化学成分(质量百分含量％)
| Mn | Si | C | P | S | |
| 试样1 | 66 | 19 | 2.3 | 0.3 | 0.0034 |
| 试样2 | 65 | 1.2 | 2.0 | 0.24 | 0.0036 |
| 试样3 | 64 | 0.8 | 1.8 | 0.08 | 0.0039 |
上述为锰硅合金主要组元，其余为铁和微量其他元素。
从上述应用中可以看出，利用本专利所提供的脱磷渣和方法，可以实现锰硅合金中P<0.1％，最终生产出低磷的铁合金产品。
Claims (3)
1.一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣，其特征在于，包括以下重量份组分：氧化钙20份～40份、氧化锰30份～50份、氧化铈5份～10份、萤石20份～30份，所述氧化钙、氧化锰、氧化铈、萤石的粒度D50≤10mm。
2.一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
(1)将粒度D50≤10mm的氧化钙、氧化锰、氧化铈、萤石原料混合均匀，其重量份配比为：氧化钙20份～40份、氧化锰30份～50份、氧化铈5份～10份、萤石20份～30份；
(2)将配置合格的物料进行预熔处理，升温到1400℃～1500℃并保温1.5小时～2小时，将熔化后渣料倒出自然冷却；
(3)将冷却至室温的渣料进行破碎和筛分，最终得到粒度小于D50≤5mm的脱磷渣备用。
3.一种含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣的应用方法，其特征在于，将脱磷渣预热至400℃以上，锰系合金冶炼时，按照锰系合金质量10％～20％的用量分二次加入到锰系合金母液中，第一次加入脱磷渣总量的30％～40％，第二次加入脱磷渣总量的60％～70％，加入时要求锰系合金母液温度大于1300℃，处理时间为15min～20min，处理后脱磷渣倒出精炼炉，最后得到P≤0.1％的低磷的锰系合金。
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| CN201810898711.3A Pending CN108998631A (zh) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | 含氧化铈的氧化钙基锰系合金脱磷渣、制备及应用方法 |
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| CN (1) | CN108998631A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103789496A (zh) * | 2012-11-03 | 2014-05-14 | 无锡成博科技发展有限公司 | 一种转炉炼钢用预熔型脱磷剂的制备方法 |
| CN104651645A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-27 | 江苏华企铝业科技有限公司 | 一种低碳微钙铝锰铁系合金的制备方法 |
-
2018
- 2018-08-08 CN CN201810898711.3A patent/CN108998631A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103789496A (zh) * | 2012-11-03 | 2014-05-14 | 无锡成博科技发展有限公司 | 一种转炉炼钢用预熔型脱磷剂的制备方法 |
| CN104651645A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-27 | 江苏华企铝业科技有限公司 | 一种低碳微钙铝锰铁系合金的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 习小军: "用于锰铁合金氧化脱磷的含稀土氧化物渣系的开发", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 习小军等: "含Ce_2O_3锰铁脱磷渣系熔化性质及黏度", 《钢铁》 * |
| 赖朝彬等: "锰铁合金脱磷综述", 《有色金属科学与工程》 * |
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