专利名称：一种低氮硅铁产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域，低氮硅铁主要用于生产高级电工硅钢，由于该产品不含有 砷、锑、汞、镉、聚溴二笨醚和聚溴联苯等有害物质，仅含有极微量的铅、铬，因此是一种环保产品。
背景技术：
钢中氮含量过高将导致时效硬化，硬度增大而延展性变差，降低钢中的氮含量，可 以提高硅钢片的最大磁导率(磁感应强度)，降低矫顽力(铁损)，冶炼硅钢最后合金化时 要加入硅铁，硅铁中的氮、铅、镉、砷、锑等微量元素的含量直接影响硅钢的质量及环保要 求。中国专利96120093. 6，97109344. X，ZL01112586. 1等生产的硅铁仅仅只考虑降低碳、 钛、铝、钙等杂质以满足以往硅钢的要求，却没有认识到氮、铅、铬、砷、锑等对现今高效、高 牌号硅钢的生产和环保方面的要求，致使以往在生产这些产品的过程中原材料、造渣剂及 氧气、空气中大量的氮、铅、铬、砷、锑等进入到产品中，一般高纯硅铁中的N为100-200ppm， pb 为 20-30ppm，Cr 为 300_500ppm，As 为 10_20ppm，Sb 为 10_20ppm，不能满足现今高效、高牌 号硅钢的生产和环保要求(欧盟环保指令及家电行业环保要求)，至今还没有N ≤ 50ppm的 硅铁出现，本发明的目的是要提供一种能克服现有生产硅铁技术的缺点，能稳定地生产出 含N ≤ 0. 003%，Pb ≤ 0. 001%, Cr ≤ 0. 015%,Ti ≤ 0. 010%,C≤0. 012%,Mn ≤ 0. 070%, 不含有砷、锑等(硅钢中要求越低越好)有害物质的低氮硅铁产品，以满足现今高效、高牌 号硅钢生产的需求。
发明内容
本发明提供一种低氮硅铁产品，其组成为) :Si 74-80%, Fe 20-26%, N ≤0. 003%, Pb ≤ 0. 001%, Ti ≤ 0. 010%, C ≤ 0. 012%, Cr ≤0. 015%, Mn ≤0. 070%,
余量为不可避免的杂质。一种优选实施方式中，本发明提供一种低氮硅铁产品，其组成为(wt%) Si 74-80 %，Fe 20—26 %, N ≤0. 002 %, Pb ≤0. 001 %, Ti≤ 0. 008 %, C ≤0. 010 %, Cr≤0. 010%, Mn≤0. 050%，余量为不可避免的杂质。另一种优选实施方式中，本发明提供一种低氮硅铁产品，其组成为(wt%) Si 76-78 %，Fe 22—24 %, N ≤ 0. 002 %, Pb ^ 0. 001 %, Ti ≤ 0. 007 %, C≤ 0. 008 %, Cr≤0.010%, Mn≤0. 035%，余量为不可避免的杂质。优选本发明的低氮硅铁产品不含有害物质砷、锑、铋、锡、汞、镉、聚溴二笨醚和聚 溴联笨。本发明所述低氮硅铁产品通过包括以下步骤的方法生产(1)原料冶炼采用石墨电极或灰分不大于4衬％的电极糊作自焙电极，将硅钢 片、石英石和还原剂混勻后加入矿热炉进行冶炼，其中还原剂选择灰分不大于0. 3wt%的石 油焦，石英石的二氧化硅含量大于99wt% ；
(2)精炼出铁时包内加入干稻草50-100公斤，完全燃烧后将稻草灰拍实，使其在 铁水表面形成一层20-40cm厚的保温层且与空气隔绝，然后打开氯气瓶将氯气从铁水精炼 包底部通过透气砖导入液态硅铁；(3) 二次拦渣处理浇铸时用一个湿稻草把拦在精炼包溜嘴内，稻草把由包盖压 实，锭模内用炭棒拦在浇铸点后面，炭棒距离锭模的高度为40-60mm。一种优选实施方式中，所用石油焦不含铅，电极糊的灰分小于3%，石英石中钛含 量小于0. 003%且不含砷、锑、铋、锡，硅钢片使用纯取向硅钢片废料。另一种优选实施方式中，步骤(2)所用精炼包外层用石棉作保温层，中间砌一层 耐火砖，耐火砖上涂一层石墨粉作为内层，包底装有一种抗化学腐蚀的整体透气砖。另一种优选实施方式中，步骤(2)中氯气的流量为2-5m3/h，通氯气的时间为 0. 5-3小时。另一种优选实施方式中，硅钢片使用粒度为小于50mm的纯取向硅钢片。另一种优选实施方式中，步骤(3)中炭棒的直径为8-15cm，长度为0. 5-1. 5m。本发明的冶炼操作与普通矿热炉生产硅铁合金相似，不同的是1.对每一种原材 料要求都很严格，以确保氮、铅、铬、砷，锑等有害物质不进入产品中；2.氯气从铁水精炼包 底部通入，精炼包外层用3mm厚的石棉作保温层，中间砌一层耐火砖，耐火砖上涂一层石墨 粉作为内层，以防止耐火砖中较高的氮溶入铁水中，包底装有一种抗化学腐蚀的整体透气 砖；3.确保渣铁分离而进行二次拦渣处理。通过本发明生产方法生产的硅铁中N彡0. 003%, Pb彡0. 001%, Cr彡0. 015%, Mn彡0.05%。利用该硅铁所生产硅钢片同级别牌号铁损降低15% 25%，磁感提高 0. 02 0. 04T。由于生产过程中原料通过了精选，石油焦中不含有铅，石英石中不含有砷、 锑、铋、锡，且使用了清洁的稻草作为保温材料，致使该硅铁中不含有砷、锑、铋、锡、汞、镉、 聚溴二笨醚和聚溴联苯有害物质，因此更是一种环保型产品。
具体实施例方式实施例1 在6300KVA矿热炉中，采用灰分为3. 6 %且固定碳为85 %的电极糊作自焙电极， 将二氧化硅含量为99. 2%、钛含量为0. 002%的石英石200公斤，纯硅钢片废料28公斤， 灰分为0. 25%、挥发份为12%、固定炭为87%的石油焦95公斤，混勻后入炉冶炼，二次电 压125V，一次电流400A，然后将出炉铁水放入精炼包中，加70公斤干稻草燃烧，用铁锹将 草灰拍实，形成一层约30cm厚的保温层，然后以3m3/h的流量通过透气砖将氯气导入硅铁 熔体1.5小时，浇铸时用一个大且湿的稻草把拦在精炼包溜嘴内，稻草把由一块3mm厚的 包盖压实，锭模内用一根直径0. Im,长Im的炭棒拦在浇铸点后面，炭棒离锭模高50mm，浇铸 时厚度控制在50-70mm范围，冷却后取样分析，采用氟硅酸钾容量法分析硅，氧氮分析仪分 析氮，高频红外碳硫分析仪分析碳、硫，原子发射光谱法(ICP)分析铝、钛、铅、锰、铬等金属 杂质元素，检测结果为 Si 76. 80%, Fe 22. 98%, N 0. 0025%, PbO. 001%, Cr 0. 011%, Ti 0. 0085%, C 0. 010%, Mn 0. 068%, P 0. 018%, SO. 003%, Al 0. 0088%, Ca 0.0085%。实施例2 在6300KVA矿热炉中，采用灰分为2. 5 %且固定碳为85 %的电极糊作自焙电极，将二氧化硅含量为99. 2%、钛含量为0. 002%的石英石200公斤，纯取向硅钢片废料27公 斤，灰分为0. 25%、挥发份为12%、固定炭为87%的石油焦95公斤，混勻后入炉冶炼，二次 电压125V，一次电流400A，然后将出炉铁水放入精炼包中，加80公斤干稻草燃烧，用铁锹将 草灰拍实，形成一层约35cm厚的保温层，然后以3m3/h的流量通过透气砖将氯气导入硅铁 熔体1. 5小时，浇铸时用一个大且湿的稻草把拦在精炼包溜嘴内，稻草把由一块3mm厚的 包盖压实，锭模内用一根直径0. Im,长Im的炭棒拦在浇铸点后面，炭棒离锭模高50mm，浇铸 时厚度控制在50-70mm范围，冷却后取样分析，采用氟硅酸钾容量法分析硅，氧氮分析仪分 析氮，高频红外碳硫分析仪分析碳、硫，原子发射光谱法(ICP)分析铝、钛、铅、锰、铬等金属 杂质元素，检测结果为 Si 77. 45%, Fe 22. 28%, NO. 0015%, Pb 0. 001%, Cr 0. 0095%, Ti 0. 007%, C 0. 008%, Mn 0. 035%, P0. 013%, S 0. 002%, Al 0. 0085%, Ca 0.0085%。对比例按照中国专利ZL01112586. 1实施例的工艺生产。在6300KVA矿热炉中冶炼，矿石 主要成分为二氧化硅含量98. 8% ；钢屑选用硅钢屑废料；石油焦主要成分灰分为0. 2%， 挥发份为13%，固定炭为86% ；电极糊主要成分为灰分为3.2%，挥发份为13%，固定炭 为84% ；入炉冶炼后，得到杂质含量较低的液态硅铁，然后通过双向双气强化精炼进一步将 杂质去除，由空气压缩机供给的压缩空气通过透气砖从台包底部吹入液态硅铁，空气压力 由控制阀调节，开始压力调至0. 1 0. 2Mpa, 5分钟后调至0. 2 0. 3Mpa, 15分钟后调至 0. 3 0. 4Mpa ；供气时间为60 120分钟/吨硅铁。氯气(或氧气)由石墨管从台包顶部 导入液态硅铁中，其压力通过控制阀调整到0. 2 0. 4Mpa，通气时间为45 100分钟/吨 硅铁。精炼完成后，将液态硅铁注入锭模中铸锭、冷却，取样分析，精整破碎，包装入库，化学 成分见表1。表1精炼处理后硅铁的化学成分(％) 对比例的生产方法对石英石、石油焦、电极糊、硅钢屑等原材料的要求与本发明基 本一致，不同的只是该方法使用压缩空气，致使压缩空气中大量的氮进入硅铁中，同时由于 该方法没有经过拦渣处理，其C < 0. 008%的成品合格率不到20%。产品送到武汉钢铁(集 团)公司研究院检验氮含量为170ppm ；而本发明氮仅仅为25ppm以下。使用这种硅铁只能生产IF钢、轿车用钢以及普通硅钢而不能生产高效、高牌号硅钢。用上述两种方法生产的硅铁产品制得同级别牌号的硅钢片，其性能见表2。表2两种方法生产的硅铁产品对硅钢片性能的影响 可以看出，生产同级别牌号硅钢使用本发明低氮硅铁可以使硅钢磁感应强度提高 0.04T，铁损降低20%。而且该产品仅含有微量的铅、铬，不含有砷、锑、锡、铋、汞、镉等有害 物质，更是一种环保型产品。
权利要求
一种低氮硅铁产品，其组成为(wt％)Si 74-80％，Fe 20-26％，N≤0.003％，Pb≤0.001％，Ti≤0.010％，C≤0.012％，Cr≤0.015％，Mn≤0.070％，余量为不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的低氮硅铁产品，其组成为(wt =Si 74-80 %, Fe 20-26 %, N ^ 0. 002 %, Pb ^ 0. 001 %, Ti ^ 0. 008 %, C ^ 0. 010 %, Cr ^ 0. 010 %, Mn彡0. 050%，余量为不可避免的杂质。
3.一种如权利要求2所述的低氮硅铁产品，其组成为(wt =Si 76-78 %, Fe 22-24 %, N ^ 0. 002 %, Pb ^ 0. 001 %, Ti ^ 0. 007 %, C ^ 0. 008 %, Cr ^ 0. 010 %, Mn彡0. 035%，余量为不可避免的杂质。
4.一种如权利要求1-3任一项所述低氮硅铁产品，其特征在于不含有害物质砷、锑、 铋、锡、汞、镉、聚溴二笨醚和聚溴联苯。
5.一种生产如权利要求1-4任一项所述低氮硅铁产品的方法，包括以下步骤(1)原料冶炼采用石墨电极或灰分不大于4wt%的电极糊作自焙电极，将硅钢片、石 英石和还原剂混勻后加入矿热炉进行冶炼，其中还原剂选择灰分不大于0. 3wt%的石油焦， 石英石的二氧化硅含量大于99wt% ；(2)精炼出铁时包内加入干稻草50-100公斤，完全燃烧后将稻草灰拍实，使其在铁水 表面形成一层20-40cm厚的保温层且与空气隔绝，然后打开氯气瓶将氯气从铁水精炼包底 部通过透气砖导入液态硅铁；(3)二次拦渣处理浇铸时用一个湿稻草把拦在精炼包溜嘴内，稻草把由包盖压实，锭 模内用炭棒拦在浇铸点后面，炭棒距离锭模的高度为40-60mm。
6.一种如权利要求5所述的方法，其中石油焦不含铅，电极糊的灰分小于3%，石英石 中钛含量小于0. 003%且不含有砷、锑、铋、锡，硅钢片使用纯取向硅钢片废料。
7.—种如权利要求5所述的方法，其中步骤(2)所用精炼包外层用石棉作保温层，中间 砌一层耐火砖，耐火砖上涂一层石墨粉作为内层，包底装有一种抗化学腐蚀的整体透气砖。
8.—种如权利要求5所述的方法，其中步骤(2)中氯气的流量为2-5m3/h，通氯气的时 间为0. 5-3小时。
9.一种如权利要求5所述的方法，其中硅钢片使用粒度为小于50mm的纯取向硅钢片。
10.一种如权利要求5所述的方法，其中步骤(3)中炭棒的直径为8-15cm，长度为 0. 5-1. 5m。
全文摘要
本发明涉及一种低氮硅铁产品及其生产方法，其组成为(wt％)Si74-80％，Fe 20-26％，N≤0.003％，Pb≤0.001％，Ti≤0.010％，C≤0.012％，Cr≤0.015％，Mn≤0.070％，余量为不可避免的杂质。其生产工艺中，以石英石、硅钢片、石油焦为原料在矿热炉中冶炼，得到杂质及有害物质含量较低的液态硅铁；然后将液态硅铁在隔绝空气的情况下进行底吹氯化精炼；最后在浇铸过程中进行特殊的拦渣处理。采用本发明方法可生产出低氮硅铁产品，此硅铁不含有害物质，是当今冶炼高效、高牌号硅钢的重要原料，满足欧盟环保指令及家电行业环保要求。
文档编号C22C28/00GK101886203SQ20101021135
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者吴鸿俊, 肖跟祖, 陈琳 申请人:京山县华尔靓实业有限公司