CN110964878A - 一种转炉用高效脱磷的脱磷剂、其制备方法和应用 - Google Patents

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包燕平
王达志
王敏
赵立华
张乐辰
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Abstract

本发明公开了一种转炉用高效脱磷的脱磷剂、其制备方法和应用，本发明的脱磷剂中主要成分含量为CaO 27％～35％，SiO2 10％～14％，Al2O3 5％～20％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。本发明的脱磷剂熔点低，能够加快成渣速度，缩短转炉前期成渣的时间；其为无氟脱磷剂，避免了CaF2对炉衬的侵蚀和氟对环境造成的污染；能够代替部分石灰和白云石等造渣料，降低转炉造渣的成本。

Description

一种转炉用高效脱磷的脱磷剂、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属脱磷造渣技术领域，特别是涉及一种转炉用高效脱磷的脱磷剂、其制备方法和应用。
背景技术
磷在钢中通常是有害元素，如果钢中的磷含量过高会使钢材产生冷脆现象，为了能够避免低温寒凉条件下钢材产生冷脆现象，需要对钢中的磷含量进行控制。
钢中的磷普遍控制在0.02％以下，而纯净钢或者超低磷钢更是必须控制在0.005％以下。随着优质铁矿石资源的供应量减少，供需矛盾突出，低品位中高磷铁矿石的开发利用势在必行，中高磷铁矿石的入炉冶炼就增加了铁水磷含量，增加了转炉脱磷的压力。当前，为了得到低磷或者超低磷的钢水，很多钢厂采用“双渣法”进行冶炼，即在转炉冶炼中采用先造渣脱磷，倒出脱磷渣后再进行脱碳的方式进行冶炼。工序比较繁琐，处理时间长，给转炉和连铸生产节奏的配合增加了难度。为了加快转炉生产的节奏，通常需要在造渣过程中加入助熔剂缩短成渣所用时间。
一般认为CaF2对2CaO·SiO2和3CaO·SiO2以及石灰的快速熔化具有促进作用，是以前常用的助熔剂之一。但是CaF2对人体以及环境具有强烈的腐蚀作用，目前冶金企业已经不再使用。转炉冶炼前期渣料熔化速度会严重影响转炉脱磷速率，并且为了更快的熔化石灰，需要氧化Fe元素生成FeO，导致熔池温度升高，不利于脱磷反映的进行，降低金属收得率。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种转炉用高效脱磷的脱磷剂。该脱磷剂能够避免环境污染，并且能够缩短转炉冶炼前期成渣时间，提高脱磷效果。
本发明采用通过以下技术方案实现，所述脱磷剂中主要成分含量如下:
CaO 27％～35％，SiO210％～14％，Al2O35％～20％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
本发明的转炉用高效脱磷的脱磷剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1400℃～1500℃，熔炼时间为60～90min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎，即得到脱磷剂。
具体而言，在一个实施例中本发明经步骤三破碎后，得到粒径为10-20mm的脱磷剂。
本发明的脱磷剂用于对转炉渣系前期渣进行脱磷的使用，具体而言，在一个实施例中，在加入第一批造渣料的同时加入所述脱磷剂，脱磷剂的加入量优选为转炉总渣量的3％～15％。
具体而言，本发明所述转炉渣系前期渣中氧化铁含量为20％～30％，MgO为5％-7％，Al2O3含量为2％-5％，终渣碱度为2～2.5，终渣FeO含量高于15％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的脱磷剂熔点低，能够加快成渣速度，缩短转炉前期成渣的时间；
(2)本发明的脱磷剂为无氟脱磷剂，避免了CaF2对炉衬的侵蚀和氟对环境造成的污染；
(3)本发明的脱磷剂能够代替部分石灰和白云石等造渣料，降低转炉造渣的成本。
附图说明
图1为转炉入炉铁水硅含量分布图；
图2为本发明脱磷剂中SiO2含量对于脱磷渣碱度的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 30％，SiO214％，Al2O318％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
本发明的脱磷剂的制备方法如下：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1450℃，熔炼时间为80min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至15mm，即得到脱磷剂。
实施例2
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 27％，SiO214％，Al2O320％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
本发明的脱磷剂的制备方法如下：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1400℃，熔炼时间为60min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至10mm，即得到脱磷剂。
实施例3
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 29％，SiO210％，Al2O316％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
本发明的脱磷剂的制备方法如下：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1450℃，熔炼时间为80min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至15mm，即得到脱磷剂。
实施例4
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 30％，SiO213％，Al2O315％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
本发明的脱磷剂的制备方法如下：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1480℃，熔炼时间为70min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至20mm，即得到脱磷剂。
实施例5
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 28％，SiO212％，Al2O319％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
本发明的脱磷剂的制备方法如下：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为90min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至10mm，即得到脱磷剂。
对比例1
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 35％，SiO23％，Al2O35％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
按照实施例1中的制备方法制备该脱磷剂，即包括以下步骤：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为80min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至15mm，即得到脱磷剂。
对比例2
一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，主要成分含量如下:
CaO 20％，SiO214％，Al2O325％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
参照实施例2中的制备方法制备该脱磷剂，即包括以下步骤：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1400℃，熔炼时间为60min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎至10mm，即得到脱磷剂。
通过对采用全三脱工艺的钢铁企业用铁水成分进行调研，得到转炉入炉铁水硅含量分布如图1所示。根据图1可知，铁水经过三脱处理后Si含量基本分布在0.04％-0.25％之间，转炉终点后钢液中Si含量为0.002％左右，所以转炉吹氧后由于钢液中Si氧化而生成的SiO2量约为0.12t-1.36t。而转炉脱磷炉渣总重约为7t-8t，其中CaO含量约为26％-28％，因此转炉脱磷渣中CaO约为2.1t-2.2t。
图2为计算的脱磷剂中SiO2含量对于脱磷渣碱度的影响。由于转炉脱磷过程中炉渣碱度主要受到渣料及铁水Si氧化影响，当铁水初始Si含量较低时，炉渣碱度较高，炉渣成渣速度较慢。当铁水Si含量在0.1％以上时，脱磷剂中SiO2含量控制在10％以上可保证脱磷渣碱度达到要求。因此将脱磷剂中SiO2含量控制在10％-14％，保证转炉冶炼初期即具备良好的炉渣碱度。继续增加脱磷剂中SiO2含量，会导致转炉炉渣碱度进一步降低，为保证炉渣碱度还需增加额外的石灰
将实施例1-5以及对比文件1-2制备的脱磷剂对转炉渣系前期渣进行脱磷处理，转炉渣系前期渣氧化铁含量控制在20％～30％，终渣碱度控制在2～2.5，MgO控制在5％-7％，Al2O3含量控制在2％-5％，终渣FeO含量控制在15％以上。将上述脱磷剂与转炉冶炼造渣过程中加入的第一批造渣料同时加入，脱磷剂的加入量为转炉总渣量的12％，冶炼时间控制为40min。
反应结束后取终点钢样进行成分分析，终点钢水磷含量如表1所示。
表1
终点钢水磷含量
实施例1 0.0087％
实施例2 0.0095％
实施例3 0.001％
实施例4 0.0093％
实施例5 0.009％
对比例1 0.015％
对比例2 0.027％
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种转炉用高效脱磷的脱磷剂，其特征在于，所述脱磷剂中主要成分含量如下:
CaO 27％～35％，SiO210％～14％，Al2O35％～20％，其余为氧化铁及不可避免的杂质，所述杂质中P≤0.1％，S≤0.1％。
2.如权利要求1所述的转炉用高效脱磷的脱磷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、称取原料，并粉碎混合；
步骤二、原料混匀后放入熔炉内熔炼，熔炼温度为1400℃～1500℃，熔炼时间为60～90min；
步骤三：熔炼结束后降温至800℃以下，熔炉内溶液出炉并结晶冷却，并进行破碎，即得到脱磷剂。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三破碎后的脱磷剂粒径为10-20mm。
4.如权利要求1所述的转炉用高效脱磷的脱磷剂对转炉渣系前期渣进行脱磷的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，在脱磷造渣工艺中，在加入第一批造渣料的同时加入所述脱磷剂，脱磷剂的加入量为转炉总渣量的3％～15％。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述转炉渣系前期渣中氧化铁含量为20％～30％，MgO为5％-7％，Al2O3含量为2％-5％，终渣碱度为2～2.5，终渣FeO含量高于15％。
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