一種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶煉過程金屬液脫磷領(lǐng)域，具體為一種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法。中頻爐爐外脫磷的方法主要是通過中頻爐熔化，熔化后爐內(nèi)形成氧化氣氛，利用高溫進(jìn)行金屬液出爐到剛包內(nèi)；在金屬液出爐過程中隨流添加除磷劑；利用金屬液的熱熔、氧槍加熱設(shè)備或LF精煉爐進(jìn)行包內(nèi)加熱熔化除磷劑，充分處理后進(jìn)行包內(nèi)清理鋼渣達(dá)到除磷的目的，最終鋼水脫磷率可達(dá)到50％以上。該方法有利于降低中頻爐冶煉對(duì)廢鋼的要求，提高中頻爐熔化鋼種的應(yīng)用范圍，提升中頻爐熔化金屬液的內(nèi)部品質(zhì)，還可以用中頻感應(yīng)爐取代電弧爐粗煉鋼水，降低冶煉成本，減少?gòu)U渣、廢氣的產(chǎn)生，是一種簡(jiǎn)單高效的脫磷操作方法。
【專利說明】一種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶煉過程金屬液脫磷領(lǐng)域，具體為一種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 磷是鋼中有害元素，高的磷含量會(huì)導(dǎo)致材料脆化，產(chǎn)生晶間裂紋因此鑄件與鍛件 對(duì)磷含量有明確要求，要求磷含量一般在0. 04wt %以下，高端產(chǎn)品要求磷低于0. 015wt %。 對(duì)于感應(yīng)爐熔煉而言，通常只能通過選取磷含量較低的優(yōu)質(zhì)廢鋼與低磷合金以生產(chǎn)高質(zhì)量 的產(chǎn)品，這樣導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力降低。然而，感應(yīng)爐熔煉方式卻比電弧爐 熔煉更加環(huán)保，可大大降低熔煉過程中有害氣體、粉塵的排放量。此外，由于感應(yīng)爐熔煉中 廢鋼燒損率低，合金收得率高，并且無(wú)需電極加熱，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于電弧爐熔煉，采用感 應(yīng)爐熔煉存在明顯優(yōu)勢(shì)。綜上所述，在感應(yīng)爐熔煉的過程中，如果能夠?qū)撍辛缀靠刂?在一個(gè)較低的水平，將可部分取代由電弧爐熔煉的高質(zhì)量要求的鑄件及鋼錠，極大地促進(jìn) 整個(gè)煉鋼行業(yè)節(jié)能減排。同時(shí)，不但降低了感應(yīng)爐生產(chǎn)成本，也顯著提升了感應(yīng)爐產(chǎn)品質(zhì) 量。因此，迫切需要一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的感應(yīng)爐脫磷方法。
[0003] 近幾年，隨著感應(yīng)爐設(shè)備不斷升級(jí)與改進(jìn)，人們也意識(shí)到感應(yīng)爐脫磷對(duì)產(chǎn)品品質(zhì) 的提升以及降本增效的重要性。但事實(shí)卻是，感應(yīng)爐仍只是一種簡(jiǎn)單的鋼水熔煉工具，不能 進(jìn)行有害元素磷脫除。因此，限制了一些高質(zhì)量要求的鋼種冶煉，也妨礙了企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的 擴(kuò)大，到目前為止，還沒有將感應(yīng)爐的設(shè)備能力發(fā)揮到一個(gè)真正的水平。這主要?dú)w咎于感應(yīng) 爐脫磷仍存在如下問題：1)脫磷效果不明顯；2)脫磷劑加入后難熔，容易造成局部鋼水過 熱、漏鋼等事故；3)熔煉過程中，由于脫磷劑的加入，導(dǎo)致爐內(nèi)加料困難，熔煉時(shí)間過長(zhǎng)；4) 操作過于復(fù)雜，帶來(lái)的額外費(fèi)用高；5)包襯侵蝕嚴(yán)重，降低使用次數(shù)，增加生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，該方法有利于降低中頻 爐冶煉對(duì)廢鋼的要求，提高中頻爐熔化鋼種的應(yīng)用范圍，提升中頻爐熔化金屬液的內(nèi)部品 質(zhì)，還可以用中頻感應(yīng)爐取代電弧爐粗煉鋼水，降低冶煉成本，減少?gòu)U渣、廢氣的產(chǎn)生，是一 種簡(jiǎn)單高效的脫磷操作方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)中頻爐爐外脫磷的方法是通過中頻爐熔化，在熔化過程中分步添加氧化鐵或 進(jìn)行爐內(nèi)吹氧，添加的氧化鐵為金屬液總重量的0.5?10%，每次加入量為氧化鐵總重量 的5?20%，熔化后在爐內(nèi)形成氧化氣氛，全氧含量300?lOOOppm ;
[0008] ⑵利用高溫進(jìn)行金屬液出爐到剛包內(nèi)，出鋼前清理爐內(nèi)廢漁，將爐內(nèi)廢渣去除， 出鋼溫度為1620°C?1700°C ;鋼包預(yù)熱溫度1000°C以上，出鋼過程鋼包底部吹氬氣，氬氣 流量為30?150m3/min ;
[0009] (3)在金屬液出爐過程中隨流添加除磷劑，除磷劑需要加熱600°C以上保溫3? 8h，除磷劑的成分按重量百分比為：氧化鈣60?70%，氧化鋇10?20%，氟化鈣5?10%， 氧化鎂1?10% ;除磷劑的加入量為金屬液重量的1?30%，除磷劑的尺寸在10?30mm ; 出鋼鋼水為總量的10?20%時(shí)，添加除磷劑；
[0010] (4)利用金屬液的熱熔、氧槍或LF精煉爐進(jìn)行包內(nèi)加熱熔化除磷劑，出鋼后包內(nèi) 添加1?2kg/t碳化稻殼，后靜置3?25min，出鋼后若溫度低于1530°C時(shí)，利用氧槍或LF 精煉爐進(jìn)行包內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度小于1560°C ;
[0011] (5)充分處理后進(jìn)行包內(nèi)清理鋼渣，溫度1540?1550°C時(shí)進(jìn)行扒渣；扒渣需達(dá)到 95wt%以上，達(dá)到除磷的目的，最終鋼水脫磷率可達(dá)到50wt%以上。
[0012] 所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，步驟1)中，所提的氧化鐵的尺寸小于50mm， 隨金屬料分批加入，金屬液完全熔化后添加氧化鐵時(shí)，每次加入量為氧化鐵總重量的5? 10%，溫度低于1550 1€防止金屬液飛溉。
[0013] 所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，步驟1)中，進(jìn)行爐內(nèi)吹氧時(shí)，吹氧管的直徑 為Φ5?Φ20ι?πι，吹氧流量為20?150m 3/h，吹氧深入金屬液面以下100mm內(nèi)或吹金屬液 表面，防止飛濺。
[0014] 所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，步驟2)中，高溫出鋼前爐內(nèi)廢渣需要去除 95wt%以上，出鋼速度為0· 5t?5t/min。
[0015] 所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，步驟3)中，金屬液出鋼后隨流添加除磷劑加 入速度20?100kg/min，金屬液出鋼后要求剛包內(nèi)渣面距離鋼包上端為200?400mm。
[0016] 所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，步驟4)中，金屬液出鋼后包內(nèi)的氬氣流量控 制在30?100m 3/min，避免金屬液面劇烈飛濺。
[0017] 所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，步驟5)中，清理包內(nèi)鋼渣后進(jìn)行取樣分析， 檢驗(yàn)成分。
[0018] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：
[0019] 本發(fā)明中頻爐爐外脫磷的方法適用于1噸?150噸金屬冶煉，主要是通過中頻爐 進(jìn)行熔化，通過分批量添加氧化劑或吹氧，在熔化后爐內(nèi)形成氧化氣氛；通過高溫進(jìn)行金 屬液出爐到剛包內(nèi)，防止金屬液降溫；在金屬液出爐過程中隨流添加除磷劑，有利于進(jìn)行 充分反應(yīng)，避免了對(duì)爐襯的侵蝕。利用金屬液的熱熔、氧槍加熱設(shè)備或LF精煉爐進(jìn)行包內(nèi) 加熱熔化除磷劑，充分處理后進(jìn)行包內(nèi)清理鋼渣達(dá)到除磷的目的，最終鋼水脫磷率可達(dá)到 50wt%以上。
[0020] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0021] 1、本發(fā)明是一種高效實(shí)用的爐外鋼水脫磷方法，主要采用合適比例的高堿度氧化 渣系及渣量、渣料高溫烘烤制度、分階段分批次加入渣料方式、合理的熔煉溫度控制制度等 一系列技術(shù)措施，可以有效地進(jìn)行爐外剛包內(nèi)鋼水中磷含量的脫除，為提升中頻爐冶煉生 產(chǎn)的鑄鋼件和鋼鐵大鑄坯內(nèi)部質(zhì)量提供了一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的脫磷操作方法。
[0022] 2、本發(fā)明所采用的鋼水包內(nèi)脫磷方法，能夠?qū)⒆罱K鋼水中的磷含量控制在 O.Olwt%以下，脫磷率達(dá)50%以上，為發(fā)展中頻爐高效脫磷提供了一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的脫磷 操作方法。
[0023] 3、本發(fā)明所采用的感應(yīng)爐鋼水脫磷方法，一方面降低生產(chǎn)成本，另一方面通過中 頻感應(yīng)爐冶煉爐外脫磷技術(shù)可取代電弧爐粗煉鋼水，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)節(jié)能減排，對(duì)環(huán)境保護(hù) 有益。
[0024] 4、本發(fā)明通過分階段分批次合理添加不同配比的脫磷劑，既保證了脫磷效果，又 解決了中頻感應(yīng)爐鋼水脫磷所引起的其它技術(shù)難題。
[0025] 總之，針對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐暴露出的一系列感應(yīng)爐脫磷存在的問題及脫磷操作的難點(diǎn)， 本發(fā)明在充分依據(jù)鋼水脫磷原理很好地解決了感應(yīng)爐鋼水脫磷難題的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種中 頻爐冶煉爐外脫磷的方法，將熔煉鋼水中磷含量控制水平達(dá)到低于〇. 〇lwt%，滿足高品質(zhì) 鋼的生產(chǎn)需要。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 在【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，包括以下步驟：
[0027] (1)中頻爐爐外脫磷的方法主要是通過中頻爐熔化，在熔化過程中分步添加氧化 鐵或進(jìn)行爐內(nèi)吹氧，添加的氧化鐵為金屬液總重量的〇. 5?10%，每次加入量為氧化鐵總 重量的5?20%，熔化后在爐內(nèi)形成氧化氣氛，全氧含量300?lOOOppm。其中，
[0028] 氧化鐵的尺寸小于50mm，隨金屬料分批加入，金屬液完全熔化后添加氧化鐵時(shí)，每 次加入量為氧化鐵總重量的5?10%，溫度低于1550°C防止金屬液飛?賤。
[0029] 在進(jìn)行爐內(nèi)吹氧時(shí)，吹氧管的直徑為Φ 5?Φ 20mm，吹氧流量為20?150m3/h，吹 氧可深入金屬液面以下100mm內(nèi)或吹金屬液表面，防止飛濺。
[0030] (2)利用高溫進(jìn)行金屬液出爐到剛包內(nèi)，出鋼前清理爐內(nèi)廢漁，將爐內(nèi)廢渣去除， 出鋼溫度為1620°C?1700°C ;鋼包預(yù)熱溫度1000°C以上，出鋼過程鋼包底部吹氬氣，氬氣 流量為30?150m3/min ;
[0031] 其中，高溫出鋼前爐內(nèi)廢渣需要去除95wt%以上，出鋼速度為0. 5t?5t/min (每 分鐘出鋼0.5?5噸）。
[0032] (3)在金屬液出爐過程中隨流添加除磷劑，除磷劑需要加熱600°C以上保溫3? 8h。按重量百分比計(jì)，除磷劑的主要成分為：氧化鈣60?70%，氧化鋇10?20%，氟化鈣 5?10 %，氧化鎂1?10% ;除磷劑的加入量為金屬液重量的1?30%，除磷劑的尺寸在 10?30mm ;出鋼鋼水為總量的10?20%時(shí)，添加除磷劑。
[0033] 其中，金屬液出鋼后隨流添加除磷劑加入速度20?100kg/min，金屬液出鋼后，要 求剛包內(nèi)漁面距離鋼包上端為200?400mm。
[0034] (4)利用金屬液的熱熔、氧槍或LF精煉爐進(jìn)行包內(nèi)加熱熔化除磷劑，出鋼后包內(nèi) 添加1?2kg/t (每噸鋼水中加入1?2公斤）碳化稻殼，后靜置3?25min。出鋼后若溫 度低于1530°C時(shí)，利用氧槍或LF精煉爐進(jìn)行包內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度小于1560°C。
[0035] 其中，金屬液出鋼后包內(nèi)的氬氣流量控制在30?100m3/min最佳，避免金屬液面 劇烈飛濺。
[0036] (5)充分處理后進(jìn)行包內(nèi)清理鋼渣，溫度1540?1550°C時(shí)進(jìn)行扒渣；扒渣需達(dá)到 95wt%以上，達(dá)到除磷的目的，最終鋼水脫磷率可達(dá)到50wt%以上。
[0037] 其中，清理包內(nèi)鋼渣后進(jìn)行取樣分析，檢驗(yàn)成分。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 試驗(yàn)所用的中頻感應(yīng)爐容量為20噸（t)，原始配料化學(xué)成分如表1所示。通過中 頻爐熔化，添加的氧化鐵為金屬液總重量的3%，即為600kg。在熔化過程中分步添加氧化 鐵，每次加入量為氧化鐵60kg，熔化后在爐內(nèi)形成氧化氣氛，全氧含量600ppm左右。完全熔 化后出鋼，鋼包溫度為1050°C，出鋼溫度為1650°C，出鋼過程鋼包底部吹氬氣，氬氣流量為 70m3/min ;
[0040] 在金屬液出爐過程中隨流添加除磷劑（按重量百分比計(jì)，本實(shí)施例除磷劑的主要 成分為：氧化興7〇%，氧化鋇20%,氟化|丐8%,氧化鎂2%),除磷劑加熱700°(：,保溫511。 除磷劑的加入量為100kg，除磷劑的尺寸10?30mm ;出鋼鋼水約為4t時(shí)添加除磷劑。高溫 出鋼前爐內(nèi)廢渣需要去除95wt%以上，出鋼速度為lt/min。出鋼后包內(nèi)添加20kg碳化稻 殼，后靜置l〇min，溫度1545°C時(shí)進(jìn)行扒渣；此時(shí)取鋼水樣進(jìn)行成分測(cè)定，其化學(xué)成分如表2 所示，最終鋼水脫磷率達(dá)到72wt%以上。
[0041] 表1熔煉用廢鋼的化學(xué)成分（wt % )
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 中頻爐爐外脫磷的方法是通過中頻爐熔化，在熔化過程中分步添加氧化鐵或進(jìn)行 爐內(nèi)吹氧，添加的氧化鐵為金屬液總重量的〇. 5?10 %，每次加入量為氧化鐵總重量的5? 20 %，熔化后在爐內(nèi)形成氧化氣氛，全氧含量300?lOOOppm ; (2) 利用高溫進(jìn)行金屬液出爐到剛包內(nèi)，出鋼前清理爐內(nèi)廢渣，將爐內(nèi)廢渣去除，出鋼 溫度為1620°C?1700°C ;鋼包預(yù)熱溫度1000°C以上，出鋼過程鋼包底部吹氬氣，氬氣流量 為 30 ?150m3/min ; (3) 在金屬液出爐過程中隨流添加除磷劑，除磷劑需要加熱600°C以上保溫3?8h，除 磷劑的成分按重量百分比為：氧化鈣60?70%，氧化鋇10?20%，氟化鈣5?10%，氧化 鎂1?10%;除磷劑的加入量為金屬液重量的1?30%，除磷劑的尺寸在10?30mm ;出鋼 鋼水為總量的10?20%時(shí)，添加除磷劑； (4) 利用金屬液的熱熔、氧槍或LF精煉爐進(jìn)行包內(nèi)加熱熔化除磷劑，出鋼后包內(nèi)添加 1?2kg/t碳化稻殼，后靜置3?25min，出鋼后若溫度低于1530°C時(shí)，利用氧槍或LF精煉 爐進(jìn)行包內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度小于1560°C ; (5) 充分處理后進(jìn)行包內(nèi)清理鋼渣，溫度1540?1550°C時(shí)進(jìn)行扒渣；扒渣需達(dá)到 95wt%以上，達(dá)到除磷的目的，最終鋼水脫磷率可達(dá)到50wt%以上。
2. 按照權(quán)利要求1所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，步驟1)中，所提的 氧化鐵的尺寸小于50_，隨金屬料分批加入，金屬液完全烙化后添加氧化鐵時(shí)，每次加入量 為氧化鐵總重量的5?10%，溫度低于1550°C防止金屬液飛?賤。
3. 按照權(quán)利要求1所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，步驟1)中，進(jìn)行爐 內(nèi)吹氧時(shí)，吹氧管的直徑為Φ5?Φ20πιπι，吹氧流量為20?150m 3/h，吹氧深入金屬液面以 下100mm內(nèi)或吹金屬液表面，防止飛濺。
4. 按照權(quán)利要求1所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，步驟2)中，高溫出 鋼前爐內(nèi)廢渣需要去除95wt%以上，出鋼速度為0. 5t?5t/min。
5. 按照權(quán)利要求1所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，步驟3)中，金屬液 出鋼后隨流添加除磷劑加入速度20?100kg/min，金屬液出鋼后要求剛包內(nèi)渣面距離鋼包 上端為200?400mm n
6. 按照權(quán)利要求1所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，步驟4)中，金屬液 出鋼后包內(nèi)的氬氣流量控制在30?100m 3/min，避免金屬液面劇烈飛濺。
7. 按照權(quán)利要求1所述的中頻爐冶煉爐外脫磷的方法，其特征在于，步驟5)中，清理包 內(nèi)鋼渣后進(jìn)行取樣分析，檢驗(yàn)成分。
【文檔編號(hào)】C21C7/064GK104152632SQ201410273795
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】傅排先, 劉宏偉, 欒義坤, 康秀紅, 侯成華, 李殿中 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所