專利名稱:用海綿鐵煉鋼的工藝和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明敘述一種煉鋼工藝，其原料采用含磷高于0.3%，含SiO2大于5%，Al2O3超過3%的酸性脈石，以及含堿性脈石Cao-Mgo小于5%的海綿鐵，如果需要的話，亦可加入約海綿鐵爐料的30%的廢鋼鐵作為原料。本發(fā)明還敘述了實(shí)施這一工藝的設(shè)備。
海綿鐵是由直接還原法生產(chǎn)的。通常，它含碳0.20～2.40%，含硫0.01～0.03%，含磷0.007～0.05%，此外，還含2～4%的SiO2，0.6～2.7%的Al2O3等酸性脈石和含Cao+Mgo 0.20～3%的堿性脈石，余者基本上是鐵和鐵的氧化物。
這種成份的海綿鐵一般是在堿性爐襯的容器加入堿性造渣劑熔煉的。通過堿性渣劑大量吸收磷及各種脈石成分，可使金屬熔體直接冶煉成鋼。
但是，由含磷礦物如磷灰石量很高的鐵礦所制得的海綿鐵隨直接還原的工藝不同，其成份亦不同磷大于0.3%到1.2%，SiO2大于5%，有的甚至高達(dá)7～8%，Al2O3由大于3到6%上下，而其堿性脈石的量，當(dāng)以Cao+Mgo表示時(shí)，還不足5%，甚至不足4%。
到目前為止，用這種成份的海綿鐵生產(chǎn)出有用的鋼仍然是不可能的，或是只有極低的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)樵趬A性爐襯的冶煉裝置中冶煉時(shí)，不可能接受脫除這些磷所必需的大量的堿性脫磷劑。這些脫磷劑熔化時(shí)，需要很高的能耗。同時(shí)，其裝料的時(shí)間太長，所形成的渣量也過大，并且，其鐵收的率也太低。要使酸性脈石和含磷的伴生礦物在鐵礦石直接還原之前就除掉，實(shí)際上只有在幾種類型的鐵礦石，如磁鐵礦石情況下才是可能的，而且在這種處理中，磨礦和其后的雜質(zhì)的分離的費(fèi)用，都是極高的。
本發(fā)明旨在避開這些缺點(diǎn)，并依據(jù)它的目標(biāo)，對(duì)上述至今不能處理的原料提供一種經(jīng)濟(jì)的、操作上穩(wěn)定的煉鋼工藝。在北非地區(qū)，可制取這類成份異常的海綿鐵的礦床正在大宗開采，部分雖還沒有進(jìn)行，但那里希望在工業(yè)規(guī)模上利用這些礦藏。
本發(fā)明可以完成上述目標(biāo)的工藝，其特征在于采取如下措施
-海綿鐵，如果需要的話，可和廢鋼一起在酸性電爐中熔化，
-把無渣的鋼液倒入一個(gè)堿性鋼包中，并同時(shí)向該鋼流加入粒狀的脫磷劑，
-從鋼包中除掉這種含磷渣，隨后將該鋼包移到鋼包加熱臺(tái)上，在此用氧氣或含氧氣體將補(bǔ)充脫磷劑吹到鋼液內(nèi)，如果需要的話，在扒掉所形成的渣后還可重復(fù)進(jìn)行這種脫磷處理，包中的鋼水可加熱到1550至1600℃間的理想的脫磷溫度，并且，
-脫磷完成以后，加入合金劑如錳鐵，脫氧劑如硅和鋁，以調(diào)整所需的鋼成份，如果需要的話，也可加入象鈣這樣的脫硫劑。
如此，由含大量酸性的，高磷脈石的海綿鐵煉鋼，所需的能量和原材料就能維持得非常低。
石英砂通常和海綿鐵一起加入，如果需要亦可和廢鋼一起加。
在熔化過程中，可用皮帶運(yùn)輸機(jī)連續(xù)地把海綿鐵和石英砂裝入電爐內(nèi)。電爐內(nèi)渣的SiO2含量很容易超過50%，為了防止熔煉過程中不希望的反應(yīng)發(fā)生，熔體的溫度要保持在比較低(約1550℃)的水平上。
按照本發(fā)明的工藝實(shí)施例之一，海綿鐵/廢鋼爐料熔化后，在電爐中吹氧精煉是有效的。
如果需要的話，按照碳和氧化亞鐵的平衡進(jìn)行精煉使達(dá)到中等碳含量。
在鋼水倒入鋼包之前，把它的溫度提高到液相限以上90℃，對(duì)于補(bǔ)償出鋼和脫磷造成的熱損失是有益的。
在熔化其后的裝料時(shí)，可以將電爐內(nèi)所形成的部分酸性渣留在爐內(nèi)。
如將鋼液倒入可從包底吹入氬氣攪拌的鋼包，則更好。為了充分利用所形成的渣液對(duì)磷的吸收能力，可在鋼水出爐期間和入包后吹入氬氣或其他惰性氣體。
按照一種有效的實(shí)施例，除向鋼液流中加入粒狀脫磷劑外，還向鋼包中加入脫磷劑和/或造渣劑。這些物質(zhì)可以在出鋼之前撒到鋼包中，也可撒在鋼液面上。
按照另一種實(shí)施例，處于加熱臺(tái)上的鋼包用包底吹氬攪拌，也可用任何其他惰性氣體代替氬氣。
當(dāng)鋼包在鋼包加熱臺(tái)上時(shí)，為了造成復(fù)蓋金屬熔池表面的頂渣，除以氧氣或含氧氣體作載氣向鋼液中噴入脫磷劑外，還要向鋼包中外加更多的造渣劑。
一種摻有CaF2和氧化鐵的CaO-CaCO3基混合物首先在第一處被用作為脫磷劑和/或造渣劑。
本發(fā)明的設(shè)備的特征是包括有一座帶有可形成鋼水注流的流鋼料槽的酸性電爐，一個(gè)堿性鋼包和一個(gè)鋼包加熱臺(tái)，這個(gè)鋼包可在注流區(qū)內(nèi)的初脫磷臺(tái)和鋼包加熱臺(tái)之間移動(dòng)。
在初脫磷臺(tái)和鋼包加熱臺(tái)上都裝有為脫磷劑和鋼包底吹氣體所需的相應(yīng)的給料、供氣裝置。
而且，在初脫磷臺(tái)和鋼包加熱臺(tái)之間的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)還配備了一個(gè)扒渣臺(tái)。
鋼包的上部直徑和鋼包的高度之比以大于0.8為有利。
本發(fā)明用附圖加以詳細(xì)說明。
酸性可傾式電弧爐(一般用1標(biāo)記)包括三個(gè)電極(用2，2′，2″標(biāo)記)。電爐除裝有穿過爐門的氧槍4外，還備有加入海綿鐵和石英砂的加料口3。在爐的底部位置上安有澆注斜槽5。
在澆注斜槽5的下面，是初脫磷臺(tái)6，堿性鋼包7裝在臺(tái)車8上。這個(gè)鋼包的軸截面不是方形，它的上部直徑大于其高度。此外，在初脫磷臺(tái)上裝有吹氬所用的輸送管路9和用虛線表示的向澆注鋼流中加入脫磷劑用的滑槽10，電弧爐1的澆注位置也同樣用虛線表示。在圖中的供給管路9可和鋼包7的底部的透氣磚相連接。
而且，這套設(shè)備有一座鋼包加熱臺(tái)11，鋼包7可用臺(tái)車8移到11。在鋼包加熱臺(tái)11上裝有鋼包7的包蓋12，它可升可降，還可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在11上還有一個(gè)噴槍14的入口13。這只噴槍與輸送脫磷劑和輸送氧氣或含氧氣體，如空氣的管路(圖中未標(biāo)出)相連結(jié)。在鋼包蓋12上，還備有一個(gè)裝入輔助渣劑的孔15。處理中所產(chǎn)生的廢氣可經(jīng)氣體排放管16排放。在鋼包加熱臺(tái)上除裝有為攪拌鋼包內(nèi)鋼水的供氬管線18外，還裝有在需要時(shí)可加熱鋼包中的鋼水的電極17、17′、17″，這些電極既可上升、下降，又可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在初脫磷臺(tái)6和鋼包加熱臺(tái)11之間，有一扒渣臺(tái)19，在初脫磷臺(tái)6和在鋼包加熱臺(tái)11處理期間所形成的含磷渣，在19處從鋼包7內(nèi)除去，并可方便地用渣罐20將渣運(yùn)走。這套設(shè)備還可配備排除處理期間所形成的煙氣的附屬裝置(圖中未畫出)。可以將電爐1及初脫磷臺(tái)6一起放入外罩中，并從這外罩抽出煙氣。
下面的實(shí)施例更詳盡地說明了本發(fā)明。
實(shí)施例
144噸具有如下成份的海綿鐵(%)Fe78，F(xiàn)emet70.0(其金屬化程度為90%)，C1.50，S0.02，P1.10，SiO27.50，Al2O35.20，CaO+Mgo 4.90，及痕量Cu，Ni，Cr，Mo，Sn，與33.5噸加工廢鋼以及11噸石英砂一起裝入一座140噸的電爐內(nèi)，如同在圖中所描述的那樣，在約0.7的低功率因素下熔化，直到熔池中的溫度達(dá)到1550℃，吹氧精煉為止。
經(jīng)過短期加熱，溫度達(dá)1640℃后，傾動(dòng)電爐，將無渣的鋼水注入處于初脫磷臺(tái)6的鋼包7內(nèi)，成份(%)為CaO/CaCO357，CaF218，F(xiàn)exOy 25的脫磷劑，在出鋼時(shí)加入到鋼水注流之中，其加入量為每噸鋼水20公斤。同時(shí)，為了使鋼水激烈攪動(dòng)，從鋼包7的底部吹入氬氣。
從電爐1的出鋼料斜槽5流出的鋼液，含磷約0.8～0.9%，在初次脫磷之后，鋼包7中鋼水的磷含量就約為0.4～0.5%，這時(shí)鋼水的溫度為1570℃上下。
于是，把鋼包7由初脫磷臺(tái)6移到扒渣臺(tái)19，傾動(dòng)鋼包直到渣溢出為止，將這種渣除掉，這時(shí)渣溫約1560℃。
扒渣后，鋼包7被移到鋼包加熱臺(tái)11上，將其鋼水加熱到1600℃，并作第二次或更多次的脫磷作業(yè)。在這些進(jìn)一步的脫磷步驟中，用噴槍14以氧或含氧氣體作載氣向熔體中噴入每噸鋼水20公斤的上述粒狀或粉狀脫磷劑。與其同時(shí)通過加料口15再外加與脫磷劑同一成份的造渣劑，加入量為每噸鋼水30公斤。
在進(jìn)一步脫磷之后，將鋼包7放入扒渣臺(tái)19，除渣，再將鋼包7返回到鋼包加熱臺(tái)11，除加入如錳鐵，硅鐵這樣的合金劑外，還可作脫氧或脫硫處理，以期獲得所希望的鋼成份。所獲得的140噸鋼液的成份如下
P0.04%，Si0.3%，C0.2%，Mn0.7%，余額為鐵和冶煉中所形成的雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1、一種以海綿鐵為原料的煉鋼工藝，該海綿鐵含磷大于0.3%酸性脈石SiO2大于5%，Al2O3大于3%，以及堿性脈石Cao-Mgo低于5%的海綿鐵，如果需要時(shí)還可含有海綿鐵爐料的30%的廢鋼，其特征如下
--在酸性電爐中熔化海綿鐵爐料，如需要時(shí)亦可加入廢鋼同時(shí)熔化，
--將無渣的鋼水注入一個(gè)堿性鋼包中，并在出鋼時(shí)向鋼水注流中加入粒狀脫磷劑，
--去掉鋼包中所形成的含磷渣，隨后將鋼包移到鋼包加熱臺(tái)，在此，用氧氣或含氧氣體將補(bǔ)充脫磷劑噴入鋼水中，在除掉所形成的渣后，如有必要可重復(fù)這種處理，鋼包中的鋼液可加熱以調(diào)整到1550～1600℃所希望的脫磷溫度，并且，
--在脫磷完成后，加入如錳鐵等合金劑，硅和鋁等脫氧劑，以調(diào)整所需鋼液的成份，如需要時(shí)，可加入象鈣這樣的脫硫劑。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，其特征是石英砂通常和海綿鐵，如需要時(shí)還可與廢鋼一起入爐中。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1和2的工藝，其特征是在海綿鐵/廢鋼在電爐內(nèi)熔化后，往鋼液中吹氧精煉。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1至3之一的工藝，其特征是注入到鋼包中的鋼水，用包底吹氬攪拌。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1至4之一的工藝，其特征是除向鋼水注流中加入粒狀脫磷劑外，向鋼包中再加更多的脫磷劑或造渣劑。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1至5之一的工藝，其特征是處于加熱臺(tái)上的鋼包以包底吹氬攪拌鋼液。
7、根據(jù)權(quán)利要求
1至6之一的工藝，其特征是為了形成復(fù)蓋鋼液溶池表面的頂渣，除用氧氣或含氧氣體向鋼水中噴入脫磷劑外，還向處于加熱臺(tái)上的鋼包中加入更多的造渣劑。
8、根據(jù)權(quán)利要求
1至7之一的工藝，其特征是使用摻有CaF2和氧化鐵的Cao-Calo3基的混合物作為脫磷劑或造渣劑。
9、根據(jù)權(quán)利要求
1至8，實(shí)施該工藝的設(shè)備，其特征是帶有可形成鋼水注流的出鋼斜槽(5)的酸性電爐(1)，堿性鋼包(7)，鋼包加熱臺(tái)(11)，并且，鋼包(7)可在處于鋼水注流區(qū)的初脫磷臺(tái)(6)和鋼包加熱臺(tái)(11)之間移動(dòng)。
10、根據(jù)權(quán)利要求
9的設(shè)備，其特征是初脫磷臺(tái)(6)和鋼包加熱臺(tái)(11)都裝有輸送脫磷劑的設(shè)備(10，14，15)和鋼包(7)底部吹氣的氣體的輸送管路(9，18)。
11、根據(jù)權(quán)利要求
9和10的設(shè)備，其特征是在初脫磷臺(tái)(6)和鋼包加熱臺(tái)(11)之間有一扒渣臺(tái)(19)。
12、根據(jù)權(quán)利要求
9至11之一的設(shè)備，其特征是鋼包(7)的上部直徑和其高度之比大于0.8。
專利摘要
為了能經(jīng)濟(jì)地，穩(wěn)定地用酸性脈石含量高，含磷大于3％的海綿鐵煉鋼，采取了如下措施與廢鋼一道在酸性電爐中溶化海綿鐵料；將無渣鋼液倒入堿性鋼包，同時(shí)向鋼液中加入粒狀脫磷劑；除渣后，鋼包移到加熱臺(tái)上，用氧或含氧氣作載體氣向鋼水噴入補(bǔ)充脫磷劑；鋼水在加熱臺(tái)上加熱調(diào)整到要求的脫磷溫度1550℃至1600℃；如有必要，可重復(fù)上述處理。脫磷完全后加入合金劑，脫氧脫硫劑，調(diào)整成分以使鋼達(dá)到要求。
文檔編號(hào)C21C5/00GK86102801SQ86102801
公開日1986年10月22日 申請(qǐng)日期1986年4月24日
發(fā)明者哈拉爾德·伯杰, 赫爾曼·皮爾克 申請(qǐng)人:阿斯特-阿爾派因股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan