一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法
【专利摘要】一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，包括以下工序：①装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料；②初步熔化期，升温，造氧化渣；③吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；④吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；⑤碳化铁或石墨化。本发明利用吹入O2，提供氧化氛围，用于氧化杂质，在氧化与还原过程中生成大量的CO气体上浮携带杂质，利用吹入的N2、CO2、Ar，消除有害气体、上浮携带杂质。通过氧化还原的化学反应、各种高温搅拌、吹气净化、抽真空等方式，有效分解各种废钢铁，消除含铁原料、辅料及生产中产生的各种杂质，消除低熔点元素、高熔点元素、非金属夹杂物及气体的危害，扩大铸铁原料的使用范围。
【专利说明】一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶炼行业，具体属于冶炼净化工艺生产铸铁的范畴。
【背景技术】
[0002]炼钢业与铸铁业的基本现状:欧美等发达国家主要以废钢铁为原料通过吹气冶炼电弧炉的氧化和还原工艺生产钢材，近年约占其钢材总产量的90%。2002年、2005年、2011年中国粗钢产量分别约为1.8、3.5、7亿吨，2011年约占世界的45%，主要以铁矿石为原料通过高炉、吹气冶炼转炉的氧化和还原工艺生产钢材，其中主要使用电弧炉生产特钢，仅约占中国的10%。2010年中国废钢产生量约1.1亿吨，其中钢厂自产废钢量为0.3亿吨，社会废钢产量在0.8亿吨左右。大型钢厂的转炉及电弧炉消耗废钢约为0.9亿吨，铸造、小五金、小钢厂消耗废钢约为0.3亿吨。2004年、2008年、2012年中国汽车产销量分别约500、1000、2000万辆。2010年汽车保有量约为58辆/千人，同期发达国家约为500辆/千人，中国汽车产量持续高速增幅还有很大的空间，当今中国粗钢增幅比汽车低，未来汽车废钢铁的总量及在钢铁原料中的比重会逐年增加。2012年中国铸铁件产量约为3500万吨，主要以铸造生铁及少量优质废钢为原料通过感应炉重熔及增碳工艺生产铸铁。
[0003]废钢铁一般分为重型废钢铁(重废)，厚度≥6mm,中型废钢铁(中废)，厚度≥4mm,统料型废钢铁(统废)，厚度> 2mm,是各种工业废钢铁的混合体，轻料型废钢铁(轻废)，是各种工业及生活废钢铁的混合体，焚烧废铁指焚烧垃圾后产生的废钢铁。还有马达铁、冲花铁、钢铁屑、机件废铁、钢铁生产的回炉料等。特殊废钢铁分3类，高熔点合金废钢铁，如不锈钢、轴承等，电镀废钢铁，汽车废钢铁。重废、中废、冲花铁、铸铁回炉料等成分一致性较好，杂质含量低，价格高，是优质废钢铁。统废、轻废及焚烧废铁的成分复杂，杂质含量高，可以有部分铁的氧化物，可以含有少量的油污及泥沙，价格低，供应量大，是低质废钢铁。一般废铁中含有较高C、S1、Mn、S、P，废钢中会含有较高C、S1、Mn、N1、Cu、Cr、Sn，及其他众多的微量元素，所有元素分布极不均匀。废钢铁以杂质的类型可分为三类，一是低熔点的元素，如 Hg、As、Cd、Zn、Mg、Ce、B1、Pb、Sb、Sn、Al、Cu、S、P 等，二是高熔点元素，如 Ni,Co,Ti,Cr,V、B、Nb、Mo、W等，三是非金属夹杂物及气体，如氧化物、硫化物、02、N2, H2、等。低熔点的元素及化合物易在较低的温度下受热膨胀造成材料的“热脆”，部分元素相对活跃易形成夹杂物，部分元素在重熔工艺中很难挥发及氧化。高熔点元素熔点很高，易残留在铸件中形成加工硬点，在重熔工艺中不易分解。夹杂物及气体含量过多，夹杂物颗粒过大，会使铸件致密度下降，易产生偏析、缩松、裂纹等，如> 1um的夹杂物易产生疲劳裂纹。重熔工艺以重新熔化的物理过程为基础，清除的难度较大或者成本很高，上述三类元素及化合物有一些对铸铁的影响很大，故只有把有害杂质的含量控制在一定的范围内，才能生产品质一致的铸铁产品。含铁原料的种类及成分十分复杂，它虽然都是吹气冶炼炉氧化、还原化学反应过程下的良好原料，但在传统铸铁业使用重熔工艺的条件下，各类含铁原料是无法广泛使用的。汽车废钢含有常用的有色金属有Al、Cu、Zn、Mg、Sn、Pb、Hg、N1、T1、W、Ag、Cr、Be等，如果有害元素超标将严重影响铸铁品质的稳定性，是铸铁业使用传统重熔工艺最大的障碍。德国的宝马公司在全国范围内建立起类似连锁销售及回收的网络，汽车厂参与对废旧汽车的发动机等进行分类的检测，为部件的再生利用及相同物料的回炉处理创造了有利的条件，但是在实际操作过程中，像发动机、车桥等各种复杂的汽车总成，如果总成部分锈死或没有再生利用的价值，分解总成中含有电镀及高熔点合金等的部件，清除铸铁重熔工艺原料中的有害成分是十分不经济的。同时中国地域广阔，汽车零部件的生产厂家众多，同类部件的钢铁成分差异很大，使中国的汽车厂很难全面向德国一样参与汽车部件的再生利用，随着中国汽车报废量的增加，汽车零部件中钢铁的再生利用，有效消除地下拼装市场的部分隐患，是急待解决的重要课题。
[0004]传统铸铁业以铸造生铁及优质废钢铁为原料，主要使用两种炼铁流程:冲天炉+重熔感应炉双联和重熔感应炉单炼。冲天炉+重熔感应炉双联的流程主要为:冲天炉一重熔感应炉。一般使用重废、中废等杂质含量稍低的含铁原料与焦炭或天然气等，在冲天炉中通过燃烧、氧化与还原反应，生成脱硫的铁水，再经过感应炉单炼一样的处理。重熔感应炉单炼，主要使用铸造生铁、重废等杂质含量较低的含铁原料。通过感应加热，既可以使用生铁的遗传晶核，也可以通过增碳及孕育技术等完成石墨化的过程。在使用重熔工艺生产缸体、缸盖时，如果工人把维修设备更换下来的轴承、齿轮等含高熔点合金及电镀钢铁等含铁原料误入炉中，会造成发动机铸造厂的重大事故，因为传统铸铁重熔工艺很难快速分解高熔点合金及电镀金属等。冲天炉或重熔工艺生产铸铁无法使用成分复杂、杂质含量高、供应量大、价格低的低质废钢铁 ，如统废、轻废及焚烧废铁等。也无法有效的清除重熔工艺中使用铸造生铁产生的气体及夹杂物，提高铸铁的牌号及降低贵重金属的添加数量。
[0005]扩大铸铁原料中含铁原料及辅料的范围，降低铸铁原料对杂质的要求，降低铸铁原料的成本，相同含铁原料还可以提高产品的品质，对铸铁业来说是一个革命性的变革。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种采用电炉吹气冶炼和净化工艺生产铸铁的方法，本发明的方法能有效使用低质、低价的废钢铁及辅料，扩大铸铁原料的使用范围，有效分解高熔点合金、电镀废钢铁、汽车废钢铁，对含铁原料不需严格的控制，对汽车业回收的废钢铁不需要进行十分严格的分类，均可成为铸铁业的含铁原料。
[0007]本发明的技术方案是一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，包括以下工序::￡.装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料；I初步熔化期，升温，造氧化渣；f
吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；?:吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；+f碳化铁或石墨化。
[0008]本发明使用碱性冶炼电炉工艺时，辅料的添加方式为:在工序?.和工序f或/和工序言中的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的7~27% (W);在工序I；.的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~90% ;在工序f或/和工序言中的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；所述辅料为石灰基类、锰的氧化物类、增碳剂类、铁的氧化物类。其中石灰基类为石灰、萤石、白云石、石英砂或/和碳化硅，其比例为萤石10~20% (W)、白云石5~15% (W)、碳化娃或石英砂O~20% (W),石灰为40~80% (W);添加石灰基类辅料为含铁原料总量的3~10% (W);其中锰的氧化物类为富锰渣、富锰矿、一氧化锰、二氧化锰中一种或几种的组合，添加锰的氧化物类为含铁原料总量的O~1% (W);其中增碳剂类为焦碳颗粒、石墨矿、碳粉、碎石墨电极块、碳化硅；添加增碳剂类为含铁原料总量的2~6% (W);其中铁的氧化物类为铁精粉、铁矿石、氧化亚铁，氧化亚铁为氧化铁皮、铁鳞、氧化铁粉、含铁原料中的铁锈；在工序1.或/和工序I中添加氧化亚铁，为含铁原料总量的I~
3% (W);在工序f或/和工序+f的扒渣前添加铁精粉、铁矿石，为含铁原料总量的O~7%
(W)。在工序直中的扒渣后和/或?中的扒渣后添加石灰基类辅料；辅料为石灰、萤石、石英砂，比例为萤石O~20% (W)、石英砂20~40% (W)、石灰40~80% (W),为含铁原料总量的2~9% (W);在工序f中的扒渣后添加锰的氧化物类和增碳剂类，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)。
[0009]辅料分造渣辅料、元素辅料，造渣辅料主要用于产生炉渣，造渣辅料目的是提供氧化及还原氛围，吸附杂质，加速含铁原料的熔化，调整熔炼所需的酸碱浓度，保护炉衬，减少散热和吸气，提供熔化热量，炉渣要有较好的流动性、黏度和吸附杂质的能力。
[0010]碱性炉使用石灰基类造渣辅料，主要有石灰、石英砂(碳化硅)、萤石、白云石、粘土、矾土等，酸性炉使用硅基类造渣辅料，辅助的有石英砂(碳化硅)、石灰、粘土、矾土、萤石等，它们在氧化还原反应中损失较少，其中CaO、S12主要用于调整炉渣的酸碱度，MgO主要用于保护碱性炉衬，CaF2主要用于加大碱性造渣的流动性，Al2O3主要增加碱性造渣的黏度。在碱性炉及酸性炉中分用于氧化反应的氧化渣及用于还原反应的还原渣。铁的氧化物既是造渣辅料，又是含铁原料，在熔化期至还原期波动很大。增碳剂、碳化硅既是元素辅料，可分解为C、Si元素，也可生成CO、S12发热。元素辅料依据铸铁牌号所需合金元素的比例，在还原期之前或还原期中调整，如碳、硅、锰，可通过添加焦炭、碳粉、碳化硅、富锰渣、富锰矿、硅铁、锰铁等调整，在还原期前加入的元素辅料杂质含量可以较高，在还原期加入的元素辅料需要杂质含量较低。
[0011]在碱性炉中Ca0/Si02代表碱度的大小，高碱度有利于保护炉衬，脱磷、脱硫。有的含铁原料中硅明显不足，使炉渣中含量S12过低，在装料期至氧化前期添加石英砂，可补充含铁原料中硅含量的不足，可以用碳化硅部分代替石英砂造渣。
[0012]本发明使用酸性冶炼电炉工艺时，辅料的添加方式为:在工序:1.和工序f或/和工序f中的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的3.5~15% (W);在工序t的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~90% ;在工序！或/和工序I中的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；其所述辅料为硅基类、锰的氧化物类、增碳剂类、铁的氧化物类。其中硅基类为石英砂或/和碳化硅、石灰、萤石，其比例为萤石O~10% (W)、石灰为10~30% (W)、石英砂40~80% (W)，或以碳化硅代替20~70% (W)的石英砂；硅基类为含铁原料总量的2~6% (W)。其中锰的氧化物类为富锰渣、富锰矿、一氧化锰、二氧化锰中一种或几种的组合，添加锰的氧化物类为含铁原料总量的O~1% (W);其中增碳剂类为焦碳颗粒、石墨矿、碳粉、碎石墨电极块、碳化硅；添加增碳剂类，为含铁原料总量的I~5% (W);其中铁的氧化物类为铁精粉、铁矿石、氧化铁皮、铁鳞、氧化铁粉、含铁原料中的铁锈；添加铁的氧化物为含铁原料总量0.5~3%(W)。在工序I中的扒渣后添加硅基类辅料；辅料为石英砂、石灰、萤石，比例为萤石O~10% (W)、石灰20~40% (W)、石英砂40~80% (W),或以碳化硅代替20~70% (W)的石英砂，为含铁原料总量的0.5~4% (W);在工序I中的扒渣后添加锰的氧化物类和增碳剂类，使含锰总量为含铁原料总量O~2%(W)，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)。
[0013]在酸性炉中Si02/Ca0代表酸度的大小，高酸度有利于保护炉衬，高S12含量的炉渣，易造成S12还原为硅元素的氛围，减少还原期硅铁或碳化硅的消耗。在在装料期至氧化前期，可以用碳化硅代替部分石英砂，硅元素虽然在氧化期大量烧损，但S12比例加大后，硅元素残留量明显增大，同时硅元素可以减少碳的烧损，增加熔化期及氧化期的热量，单位质量的碳化硅氧化的放热量约是碳的(生成CO) 2.5倍。
[0014]对于含锰很低的含铁原料，在装料期至氧化前期添加锰的氧化物，有利于降低炉渣熔点。在氧化反应中锰元素的损失很大，增大炉渣中锰的氧化物的含量，可以减少含铁原料中锰的氧化，在氧化末期添加锰的氧化物，可以增大“回锰”的可能，减少还原期锰铁的消耗。炉温高，FeO少，碱度高，回锰程度高。
[0015]FeO在氧化还原反应中是一个不断变化的值，首先存在于含铁原料的铁锈中，之后人工添加部分氧化铁皮等调整炉渣的熔点，加入铁矿石等放出氧气，通过吹氧提高FeO的数量，提供氧化氛围，间接传[O]，充分氧化杂质，其中在碱性炉中最重要的是促使磷的氧化，同酸性炉一样也可氧化其他杂质。FeO最终被C还原，产生CO气体，上浮清洗杂质，同时碳在氧化氛围中也会不断减少FeO的数量,出铁时FeO的含量会降到含铁元素的0.05~0.5% (W)。如果废钢铁中需要氧化、挥发、溶解、排出的杂质较少，可以减少富氧的吹入量，使CO气体的排出量减少，加快升温的速度，降低能源损耗。
[0016]预先估计含铁原料的碳的比例，推断配料中碳的添加数量，减少还原期增碳剂的消耗，添加碳的目的是达到铸铁的高含碳要求，不同于炼钢脱碳达到钢的低含碳要求，并有利于产生热量，提高溶化速度，降低熔体熔化温度，还原FeO，生成CO，补充使用废钢造成的碳含量不足，碳化硅即可以补充碳和硅，也可以产生热量。
[0017]通过脱硫、脱磷工艺可以有效的清除S、P。一般脱磷比脱硫难，还原脱磷的同时也可脱硫。高炉、冲天炉、重熔电炉、酸性电炉脱磷难度大，一般不脱磷，只脱硫。
[0018]脱硫为吸热反应，主要通过CaO基熔渣，分高、低氧氛围脱硫。在碱性及酸性电炉的氧化期，通过吹氧、高氧化铁、低碱氛围下，少量的硫易生成SO2气体，随炉气排出，使含S总量降为0.9~0.6，在电炉的还原期、渣洗及精炼炉中，在低氧及低氧化物，炉温较高、碱度较高或碳含量较高时，S易形成硫化物炉渣排出。或/和在渣洗及精炼炉分炉还原法脱硫、磷硫。
[0019]生产低磷铸铁可使用低磷含铁原料，对于采用废钢铁炼铁，灰口铸铁产品中的含P总量常比钢中高，蠕墨、球墨铸铁产品中的含P总量常与钢接近，如果需要少量脱磷，可由电炉、渣洗、精炼炉通过还原法少量脱磷，使含P总量降为0.8~0.4。碱性电炉在氧化期脱磷，电弧炉电极对炉渣直接加热，炉渣的温度高，流动性及反应条件良好，并有大量气体上浮及电磁搅拌，脱磷效果最好，可使含P总量降为0.2~0.6。对于使用高磷含铁原料生产低磷铸铁，可以氧化与还原法同时脱磷。
[0020]通过渣洗工艺及精炼炉中还原脱磷，可以同时降低铸铁中氧、硫、夹杂物的含量。钢铁液含C量> 1%(W)时，易使含氧量< 50ppm，再通过吹氩气及强脱氧剂脱氧，当氧含量(1ppm时，易脱磷。在电炉或精炼炉中加入CaAl、CaS1、CaC2等后，钙首先与硫、氧反应，使渣液界面氧势进一步减小，小于临界氧势，钙几乎同时磷、碳、氮等反应，生成磷酸钙等。磷酸钙易生成毒物，需妥善处理。渣洗工艺脱磷，一般先用化渣炉熔化炉渣，后粉碎处理，随钢铁液倒入钢包，也可在电炉冶炼终点时加入渣料，熔化后和钢液同时倒入钢包，化渣时也可添加其他合金。常使用主成分(CaO+BaO) _A1203_CaF2的渣系，其中CaO调节碱度、脱硫、脱磷，A1203与S12调整粘度，MgO保护炉衬，CaF2助熔剂，Al脱氧、发热，C、SiC、CaC2脱氧、发热、发泡。
[0021]本发明所述工序'I中对熔体吹入氧气或富氧，即在原料熔化为30%~100% (W)
时，向原料内吹入氧气或富氧助熔，氧气体压力为0.2~1.4MPa，供氧量为1.5~60m3/t，其中富氧的氧含量为30%~93%。
[0022]本发明所述工序X中，对熔体吹入N2、CO2、Ar中一种或几种。
[0023]废钢铁中的元素分有易氧化的:Ca、Mg、S、Al、Ce、T1、S1、B、V、Nb、Mn、Cr、P、C等；难氧化的:Pb、Sb、As、W、Mo、Ni等；基本不氧化:Sn、Co、Cu等。本发明通过顶底吹入的氧气及铁的氧化物释放的[O]，形成的高[O]氛围，充分氧化易氧化的杂质，FeO在与C的反应中生成大量的CO气体，CO及吹入的其他气体在上浮的过程中携带易熔化、挥发及氧化的杂质,混入炉渣排出。本发明冶炼中产生的CO等气体及底部吹入的N2、Ar等气体能有效上浮携带杂质，对非金属夹杂物、气体、低沸点及低熔点物质，具有极强清洗能力，如Hg、Cd、Zn、Sb、As、Bi等元素及化合物的沸点均低，易形成蒸汽状态而被清除。电极电磁搅拌、感应电磁搅拌、吹气搅拌等高温搅拌，也有利于高熔点元素及原料中杂质的分解，如Mo、Co、W、大块石墨、增碳剂中的灰分等。
[0024]本发明所述工序中对炉体吹入气体的方式，方式为在电炉中插入吹气管或/和底部吹气；吹气管可以采用水冷铜管、普通钢管、高温涂层渗铝钢管、高温金属管、陶瓷管、金属陶瓷管从顶部、炉门、侧部吹入气体，高温涂层渗铝钢管、高温金属管、陶瓷管、金属陶瓷管可接触钢铁水。底部没有吹气功能的炉体，可在炉体底部开口，埋入吹气管及隔离熔体的透气砖，铺设水循环降温保护系统，使炉体拥有底吹气功能。
[0025]本发明所述工序:?中，可以对炉体抽取真空 。在还原期，使用水环泵与蒸汽喷射泵或单独使用水环泵，抽取真空并辅助炉底吹入气体，当达到真空度10~300Pa后，抽气5~20min，降低气体及夹杂物的含量，进一步清除有害气体、夹杂物及易挥发性物质。
[0026]本发明添加还原渣的同时，通过底吹气或顶吹气，可在电弧炉或/和精炼炉，或/和同时抽取真空，吹入N2、C02、Ar，可先吹N2、再吹CO2或Ar，也可只吹CO2或Ar，清除夹杂物及气体，具体为0.05~1.0mVmin>5~20 min。使用水环泵与蒸汽喷射泵或单独使用水环泵抽取真空，并吹入气体，当达到真空度10~300Pa后，抽气5~20min。对于生产高牌号铸铁，要求杂质含量很低，可以延长吹气时间，同时抽取真空，可以提高精炼效果，有利于提高夹杂物、气体、低熔点物质的清除效果，并防止气体二次混入。
[0027]铸铁中存在大量细小的非铁、碳质点，S12,FeO,MnO, Al2O3等氧化物微粒约为500万个/ cm3,尺寸约在0.2~1.0Mm之间，MnS、FeS等硫化物微粒约为4000万个/ cm3,尺寸约在2~23Mm之间。尺寸在1Mm以下的夹杂物数量约为90%，一般自然状态下> 50um的夹杂物可以主动上浮，底吹气工艺可以快速地使> 5um的夹杂物上浮，但对于< Ium的非均质晶核数量也有部分影响。铸铁中如果因气体空隙导致密度下降0.2T/ m3，意味着铸铁气体的渗透性相当于约提高37%。每氧化1% (W)的C生成的CO，或C每还原6% (W)的FeO生成的CO，因气体密度小，受热膨胀后其体积约是总钢铁液近千倍。N2、C0、C02、Ar气体等几乎不溶解在钢铁中，净化工艺中的气体与钢铁液之间的超大体积比，是有效上浮携带夹杂物、有害气体及清洗低沸点物质等的主要原因，对提闻铸铁品质意义重大。
[0028]本发明所述电炉种类为电弧炉、感应炉、等离子炉、电子束炉中任何一种；炉体的炉衬可以是碱性炉或酸性炉。
[0029]本发明所述炉体，炉体的用途可以是冶炼炉、保温炉，电炉可以附加真空脱气装置。电弧炉可以是三相炉与直流炉，也可以是吹气电弧加热的保温炉，如LF精炼炉。感应炉可以是工频炉、中频炉或高频炉，也可以是吹气感应加热真空炉，如真空感应炉(VIDP)。电炉可以单独使用一种及多种联合使用，如吹气酸性三相电弧+ VIDP炉，吹气碱性三相电弧+LF精炼炉+真空装置，吹气冶炼电炉+真空装置，吹气冶炼电炉+保温炉。
[0030]本发明所述含铁原料包括钢铁水、废钢铁、炼钢生铁、铸造生铁、球墨生铁、还原铁、半钢、铁的氧化物中的一种或几种的组合；废钢铁包括重废、中废、统废、轻废、焚烧废铁、废钢、废铁、马达铁、冲花铁、钢铁屑、机件废铁、钢铁回炉料、高熔点合金废钢铁、电镀废钢铁、汽车废钢铁、优质废钢铁或低质废钢铁中的一种或几种的组合。
[0031]本发明即可用于生产低档铸件，也可以生产高档铸件，以及为铸铁厂提供高精纯生铁或铁水等铸铁原料。本发明可生广灰口、螺墨、球墨、可锻、白口铸铁，耐热、耐蚀、耐磨铸铁，合成、孕育铸铁，D型铸铁等广品。
[0032]与现有技术相比，本发明的优点在于:利用吹入O2，提供氧化氛围，用于氧化杂质，在氧化与还原过程中生成大量的CO气体上浮携带杂质，利用吹入的N2、C02、Ar，消除有害气体、上浮携带杂质。通过氧化还原的化学反应、各种高温搅拌、吹气净化、抽真空等方式，消除含铁原料、辅料及生产中产生的各种杂质，消除低熔点元素、高熔点元素、非金属夹杂物及气体的危害，稳定原料的一致性，匹配生产各种铸铁所需的元素，添加、生成、孕育铸铁所需的碳化铁或各种形式的石墨的基础结构，达到生产各种铸铁的目的。
[0033]本发明的优点还在于:能有效使用低质、低价的废钢铁及辅料，扩大铸铁原料的使用范围，有效分解高熔点合金、电镀废钢铁、汽车废钢铁，对含铁原料不需严格的控制，对汽车业回收的废钢铁不需要进行十分严格的分类，均可成为铸铁业的含铁原料，消除地下拼装市场的部分隐患，同时有效的清除重熔工艺中使用铸造生铁产生的气体及夹杂物，提高铸铁的牌号及降低贵重金属的添加数量。本发明旨在通过电炉的高温吹气冶炼中的氧化与还原的化学反应，或/和精炼炉吹气净化工艺、真空工艺等过程，有效的清除含铁原料及辅料中的杂质，替代传统铸铁重熔工艺中无法吹气冶炼清除杂质的物理重熔过程，控制碳的氧化速度及损失，及时添加及调整铸铁牌号所需的碳、硅、锰等元素的含量。
【具体实施方式】
[0034]实施例1:碱性三相电弧炉氧化法冶炼工艺
低质含铁原料+高熔点合金一碱性冶炼电弧炉一精炼炉+ (抽真空)+碳化铁或石墨化—高牌号铸件。
[0035]冶炼电弧炉电弧温度高达3000~6000°C，更易分解高熔点元素，电极直接加热炉渣，炉渣温度高，上浮的非金属夹杂物更易溶解在热炉渣中，特别是碱性冶炼电弧炉在脱磷时需要比酸性炉更高的氧化氛围，自燃形成大量的CO气体，清除含铁原料中杂质能力很强，更适合使用低质含铁原料及辅料生产各种铸铁，降低原料成本。
[0036]补炉
每次冶炼一炉钢铁液后，立即检查炉衬，在高温下快速修补炉底及渣线等部位，以维护炉膛原状。先将炉底残渣全部扒出，然后用卤水混合镁砂填补炉衬，放下电极采用电烘烤法，约30min左右。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。
[0037]装料配料及辅料添加
目的:合理码放含铁原料，预先估计含铁原料与需要生成铸铁品种中碳、硅、锰等比例，合理添加辅料。
[0038]把含铁原料装入电弧炉。炉底放一半生铁小料，炉子中部放大料、低碳废钢和合金钢铁原料，大料四周放中料，用小料一直填实到顶部，原料装实。如果丝状或板状等小料比例较多，可以采用液压方式压缩小料，使分散的小料< 50%，压块约重为5~200Kg。如有条件使用钢铁水，可以倒入30~100%的钢铁水。另外在氧化期添加固体含铁原料为上述总量的O~15% (W)，抑制氧化升温速度，便于在较低的温度下脱磷等杂质。
[0039]在装料配料期和初步熔化期或/和吹氧升温氧化期的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的7~27% (W);其中在装料配料期的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~50%，或把上述辅料混合，部分辅在炉底，可减少碳的消耗，增加碳原子的数量；在初步熔化期或/和吹氧升温氧化期的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；其所述辅料为石灰基类、铁的氧化物类、增碳剂类、锰的氧化物类；
其中石灰基类为石灰、萤石、白云石、石英砂或/和碳化硅，其比例为萤石10~20%(W)、白云石5~15% (W)、碳化娃或石英砂O~20% (W),石灰为40~80% (W);添加石灰基类辅料为含铁原料总量的3~10% (W);在氧化期使Ca0/Si02的比例约为1.5~6，以碳化硅或石英砂补充含铁原料中硅元素的不足，使含硅总量占铸铁原料总量的1.5~4%，其中包含铁原料中的含硅量。
[0040]其中锰的氧化物类为富锰渣、富锰矿、一氧化锰、二氧化锰中一种或几种的组合；添加锰的氧化物类为含铁原料总量的O~1% (W);
其中增碳剂类为焦碳颗粒、石墨矿、碳粉、碎石墨电极块、碳化硅；添加增碳剂类为含铁原料总量的2~6% (W);其中铁的氧化物类为铁精粉、铁矿石、氧化亚铁，氧化亚铁为氧化铁皮、铁鳞、氧化铁粉、含铁原料中的铁锈；
在装料配料期或/和吹氧升温氧化期添加氧化亚铁，为含铁原料总量的I~3% (W)；在吹氧升温氧化期或/和吹氧升温氧化期的扒渣前添加铁精粉、铁矿石，为含铁原料总量的 O ~7% (W)；
在吹氧升温氧化期的扒渣除磷等杂质后，需另造少量新的氧化渣覆盖熔体，或在吹气净化及还原期扒渣除硫等杂质后，也需另造少量新的还原渣覆盖熔体，新渣为石灰基类辅料，主要由石灰、萤石、石英砂组成，比例为萤石O~20% (W)、石英砂20~40% (W)、石灰40~80% (W)，或以碳化硅代替20~70% (W)的石英砂，约为含铁原料总量的2~9% (W)；炉渣中Ca0/Si02的比例约为1.2~3 ;
吹氧升温氧化期的扒渣后添加锰的氧化物类和增碳剂类，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)。在还原期，根据铸铁牌号中非铁元素的比例，及时添加元素辅料，调整合金成分。
[0041]初步熔化期
目的:迅速将固体铸铁原料升温熔化成钢铁水。
[0042]启弧:电弧与炉顶距离很近，为防止瞬时短路电流，对电网的冲击，一般使用有电抗的中级电压，电弧较稳定后，及时地撤除电抗。输入功率约为额定功率的60%，约为3~5min。
[0043]穿井:起弧后，在电弧的作用下，电极下的铸铁原料首先熔化形成三口小井，随着原料的熔化，电极逐渐下降到最低，电弧完全被原料包围，热量全部吸收。时间约为20min，使用最大功率，约占总熔化时间的1/4。穿井阶段经常发生原料倒塌，配电柜上电弧电流、电压表指针激烈摆动。电弧下的钢液蒸发(铁的沸点2857°C)及氧化，并从电极孔冒出深红褐色的烟尘。
[0044]电极上升:电极到底后，炉底已形成熔池，炉底的石灰及部分元素氧化，使得在钢液面上形成一层熔渣，电磁炉外辐射下降，四周的原料继续受辐射热而熔化，熔池液面上升，逐步升高电极。仍使用最大功率，所占时间约为总熔化时间的1/2左右。由于有一定的炉渣保护，金属蒸气明显地减少，烟尘逐渐变为淡红褐色。
[0045]原料初步熔化:分批加入辅料，约为含铁原料的2~5%，调整炉渣的流动性。
[0046]吹氧升温氧化期
目的:加速原料熔化，持续升温，吹氧助熔，形成高氧化氛围，氧化杂质，气体搅拌熔池，上浮夹杂物，分析元素含量，扒渣，脱磷，去除夹杂物及气体。对于含磷较高的含铁原料，或者生产低磷铸铁件，氧化期脱磷十分重要。
[0047]加速原料熔化:最大功率加热，吹氧助熔，加速原料熔化，补渣，取样分析元素。
[0048]三个电极下的高温区逐渐连成一片，远离电弧的低温区原料尚未熔化，在原料熔化约为50~80%时，使用氧气或富氧助熔，通过顶底吹气或顶吹气，吹入氧气，吹气压力为
0.2~1.2MPa，富氧含氧量为50~93%，吹氧量为4~40Nm3/T，根据炉体直径及去除杂质的程度选择吹氧量，含铁原料杂质较高或生产高牌号的铸铁，需要吹入较多的氧气。
[0049]炉料熔化达70~100%时，充分搅拌钢液，在熔池中心取样，分析C、P、S等含量，根据对P、S的含量的控制要求，确定氧化期及还原期脱磷扒渣方案，确定还原期脱硫的方案，初步确定还原期添加合金元素含量的方案。在氧化期扒渣脱磷前补充渣量，调整碱度等，做好扒渣脱磷准备。原料全熔后，应适当减小供电功率，主要依靠吹氧升温。
[0050]采用水冷氧枪或吹氧钢管，插入炉渣深度< 100mm，角度为30~45°。采用超高温材料的氧枪也可插入钢铁水中，可提高氧化速度，降低氧气的损失。不使用助熔时，要用钩子将原料拉入熔池，提高熔化速度。
[0051]扒渣脱磷等杂质:氧化中期，达到脱磷条件，在较低的温度下氧化的杂质，采用自动流渣及扒渣方式，及时分批扒氧化渣、添造新氧化渣，清除磷等杂质，防止氧化杂质再次还原。
[0052]良好的脱磷，使熔池有良好的氧化性、适当的碱性、控制偏低的炉温、降低炉温上升的速度、使炉渣有良好的流动性等，分批造渣、排渣及更换新的氧化渣，逐步降低P浓度，均有助于提高脱磷效果。碱性电炉氧化期脱磷为放热反应，冶炼氧化的基本顺序为Si — Mn — Cr — P — C, Si需氧化到约0.15% (W),并部分氧化Mn、Cr后,P才能被氧化,氧化S1、Mn，既提供热量，又便于脱磷，C < 1.5% (W)时，界面氧位由Cr控制，Ol.5% (W)时，则由C控制，C含量高时对脱磷、保铬很重要。持续吹氧，分批加入铁的氧化物，调整FeO为12%~25% (W)的氧化性炉渣，每批间隔> 5min，重量为I~3% (W)，调整碱度为R=Ca0/Si02=l.5~6。需把熔体控制在1300°C~1670°C尽可能低的温度内，否则C易剧烈反应，使FeO逐步消失,易出现回磷现象。分批添加碎铁矿石造等铁的氧化物及含铁原料，延长吹炼时间，可造成自动流渣，有利于自动排出炉渣中密度比较轻的磷酸盐，减少铁的氧化物的损失，同时也可以防止炉温上升过快，氧化氛围下降，磷酸盐等再次还原，并主动扒洛，扒渣量最多可达70%~80%，并另造新渣覆盖熔体。Si02、B2O3等为酸性，在碱性环境中还原性小，T1、B及其氧化物的密度均低，易混入炉渣排除，但V、Mn、Nb、Cr、P等的氧化物易高温下被还原期还原。
[0053]高温氧化氛围的形成:向熔池吹氧，因熔体中Fe的浓度极高，部分2Fe+02=2Fe0，氧化最主要是通过FeO的间接传氧，Fe0+M=M0 ;少部分由在界面上的FeO向钢铁液中扩散传氧，Fe0=Fe+[0]，以及氧气扩散到钢铁液中，02=2[0];也有少量直接氧化，2M+02=2M0 ;沉降在炉底未熔化的铁矿石也可提供氧，FeO=Fe+[O]，Fe203=2Fe0+[0]，为吸热反应，反应速度比吹氧放热反应来得慢。氧化氛围为杂质元素的氧化提供了条件，是冶炼电炉工艺去除杂质的重要步骤。
[0054]氧化顺序:在冶炼条件下部分元素氧化的基本顺序为Ca — Mg —少量Fe —少量 S — Al — Ce — Ti — B — Si — V — Nb — Mn (Nb、Mn > 1400 °C ,易被 C 还原)—Cr — P — C — Fe, Sn — Mo — W — Ni — Pb — Sb — As — Co — Cu 等。其中 Sn、Sb、As、Pb部分挥发及氧化，W、Mo、Ni少量氧化，Co、Cu基本不氧化。氧化顺序也与浓度有关，浓度高，易被氧化。
[0055]生成磷酸盐:5Fe0+2Fe3P=P2O5+!!Fe,生成 4 (CaO).P2O5 和 3 (CaO).P2O5 等；生成SO2:在氧化期氧比硫活泼，通过吹氧、高氧化铁、低碱氛围下，少量的硫易生成SO2气体，随炉气排出，使含 S 总量降为 0.6 ~0.9，FeS+2 [O] =Fe+S02 ?，MnS+2 [0] =Mn+S02 ?。
[0056]停电扒渣初步脱氧:在氧化期扒渣脱磷等时炉温在逐步升高，脱磷的难度不断加大，逐步进入氧化末期，应适当减小供电功率，停止吹氧后，在液面撒上增碳剂，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)，补充铁水的含碳量，根据铸铁牌号中锰含量的要求，适量添加锰的氧化物，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，让熔池进入自然沸腾状态约3~15min,使FeO大量转化为Fe，使锰的氧化物被碳还原，补充铁水中锰的含量，扒氧化渣，清除增碳剂及锰的氧化物中的杂质，造稀薄还原渣覆盖熔体，以减少吸气和降温。充分搅拌钢液，在熔池中心取样，分析C、Mn、S1、S、P等元素含量，为后期及时调整元素含量提供依据。
[0057]炉温在1450~1670°C下，C的氧化反应逐步进入十分活跃状态，Fe0+C=Fe+C0，C+[0]= CO，使FeO与C充分反应，C大量消耗，生成CO，CO的上浮及富氧中的N2搅动，使气体携带夹杂物充分上浮，有利于排出夹杂物和气体。
[0058]也可以采用气体喷射增碳，增碳剂可以使用碳化硅、焦炭颗粒等，添还原渣覆盖熔体。每还原6% (W) FeO,需要的1% (W) C，C的氧化速度约为0.3~1.2%/h。
[0059]吹气净化及还原期氧化期扒渣完毕到出铁液这段时间称为还原期，主要任务是造好还原渣，对铁液进一步脱氧，有时也可以同时脱硫，通过吹气继续排出夹杂物及气体，防止气体二次混入，调整合金元素成分，控制好出铁温度。还原期可在电弧炉或/和精炼炉、渣洗工艺、真空工艺中完成。如果需要在渣洗工艺、精炼炉及真空炉中进一步清除杂质及气体，需要选择较高的出炉温度，注意换炉后精炼炉炉体的酸碱性，一般精炼炉为酸性，需把还原渣由碱性渣变为酸性渣。
[0060]添加还原剂，关闭炉门，确保反应继续进行，尽量保证炉膛有较好的密封性，以保持白渣快速形成，扒渣脱硫后，需要再次补充还原渣及还原剂，并可多次扒渣、脱硫、造新渣覆盖熔体，但还原剂需要分批添加，防止还原剂的浪费。在还原期扒渣，脱氧、脱硫等杂质，扒渣量最多可达60~80%。常用还原剂有碳粉、碳化硅、硅铁、锰铁、硅锰铁、铝等。脱氧、脱硫需同时进行，随着还原过程的进行，炉渣逐渐失去脱氧、脱硫能力，需要及时扒渣，补充还原剂及还原渣，约每隔5~1min加入一批，并调整炉渣的流动性。
[0061]添加还原渣的同时，通过底吹气或顶吹气，可在电弧炉或/和精炼炉，或/和同时抽取真空，吹入N2、CO2, Ar，可先吹N2、再吹CO2或Ar，也可只吹CO2或Ar，清除夹杂物及气体，具体为0.05~1.0mVmin>5~20 min。使用水环泵与蒸汽喷射泵或单独使用水环泵抽取真空，并吹入气体，当达到真空度10~300Pa后，抽气5~20min。对于生产高牌号铸铁，要求杂质含量很低，可以延长吹气时间，同时抽取真空，提高精炼效果，有利于提高夹杂物、气体、低熔点物质的清除效果，并防止气体二次混入。
[0062]根据铸铁牌号中非铁元素的比例，及时添加元素辅料，调整合金成分，把铁液温度升高到出铁温度，出炉温度范围为1320°C~1650°C，做好出铁准备。
[0063]生产低磷铸铁可使用低磷含铁原料，对于采用废钢铁炼铁，灰口铸铁产品中的含P总量常比钢中高，蠕墨、球墨铸铁产品中的含P总量常与钢接近，如果需要少量脱磷，可由电炉、渣洗、精炼炉通过还原法少量脱磷，使含P总量降为0.4~0.8。碱性电炉在氧化期脱磷，电弧炉电极对炉渣直接加热，炉渣的温度高，流动性及反应条件良好，并有大量气体上浮及电磁搅拌，脱磷效果最好，可使含P总量降为0.1~0.6。对于使用高磷含铁原料生产低磷铸铁，可以氧化与还原法同时脱磷。使用主成分(Ca0+Ba0)-A1203-CaF2的渣系，通过渣洗工艺及精炼炉中还原脱磷，同时降低铸铁中氧、硫、夹杂物的含量。
[0064]碳化铁或石墨化
碳化铁指碳在铁水中以原子方式存在，在凝固后以碳化铁的形式出现，石墨化指碳在铁水及凝固后以晶体方式独立存在。碳化铁或石墨化均可在电弧炉或/和精炼炉，或/和保持真空状态中完成，防止二次气体混入。对于生产白口铸铁可以选择较高的出铁温度，通过吹气搅拌充分分解铁水中的石墨结晶体，使碳以原子状态溶解在铁液中。对于生产球墨及蠕墨铸铁应选择较高的出铁温度，灰口铸铁应选择较低的出铁温度，出铁温度越高分解铁液中石墨的效果越好，尽可能消除石墨的遗传性缺陷，然后添加一定数量的生铁或较小的石墨晶体及石墨孕育剂，在较低的温度下孕育石墨。
[0065]实施例2:酸性电弧炉氧化法冶炼工艺酸性电炉包括酸性电弧炉、酸性感应炉等电炉，炉衬为酸性，炉体的保温效果比碱性好，熔炼周期短，酸性电炉中夹杂物及气体少，夹杂物外形圆滑，对铸件影响比碱性的小。酸性电弧炉一般不脱磷、脱硫，但可在渣洗工艺及精炼炉中少量清除，总体杂质的清除能力不如碱性电弧炉，但用于生产低牌号及灰口铸铁可以降低能耗，提高收率，缩短冶炼周期。如果需要生产高牌号的铸铁需要控制原料中的杂质，特别是P的含量。
[0066]补炉
每次冶炼一炉钢铁液后，立即检查炉衬，在高温下快速修补炉底及渣线等部位，以维护炉膛原状。先将炉底残渣全部扒出，用1:1的硅砂、水洗砂混合料补炉，每炼30炉左右，用石灰侵蚀炉底，然后重新修补，采用火烤法烘烤。
[0067]装料配料及辅料添加
把含铁原料装入电弧炉，另外在氧化期添加固体含铁原料为上述总量的O~10%(W)，抑制氧化升温速度，便于在较低的温度下清除杂质。同实施例1。
[0068]在装料配料期和初步熔化期或/和吹氧升温氧化期的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的3.5~15% (W);在装料配料期的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~50%，或把上述辅料混合，部分辅在炉底，可减少碳的消耗，增加碳原子的数量；在初步熔化期或/和吹氧升温氧化期的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；其所述辅料为硅基类、锰的氧化物类、增碳剂类、铁的氧化物类；
其中硅基类为石英砂或/和碳化硅、石灰、萤石，其比例为萤石O~10% (W)、石灰为10~30% (W)、石英砂40~80% (W),或以碳化娃代替20~70% (W)的石英砂；娃基类为含铁原料总量的2~6% (W)。在氧化期使Si02/Ca0的比例约为1.5~5，以碳化硅或石英砂补充含铁原料中硅元素的不足。
[0069]其中锰的氧化物类为富锰渣、富锰矿、一氧化锰、二氧化锰中一种或几种的组合；添加锰的氧化物类为含铁原料总量的O~1% (W);
其中增碳剂类为焦碳颗粒、石墨矿、碳粉、碎石墨电极块、碳化硅；添加增碳剂类为含铁原料总量的I~5% (W)；
其中铁的氧化物类为铁精粉、铁矿石、氧化铁皮、铁鳞、氧化铁粉、含铁原料中的铁锈；添加铁的氧化物为含铁原料总量0.5~3% (W)。
[0070]在吹氧升温氧化期的扒渣除杂质后，需另造少量新的氧化渣覆盖熔体，或在吹气净化及还原期扒渣除杂质后，也需另造少量新的还原渣覆盖熔体，新渣为硅基类辅料，主要由石英砂、石灰、萤石组成，比例为萤石O~10% (W)、石灰20~40% (W)、石英砂40~80%(W)，或以碳化硅代替20~70% (W)的石英砂，为含铁原料总量的0.5~4% (W);炉渣中S12/ CaO的比例约为1.2~3 ;
吹氧升温氧化期的扒渣后添加锰的氧化物类和增碳剂类，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)。在还原期，根据铸铁牌号中非铁元素的比例，及时添加元素辅料，调整合金成分。
[0071]初步熔化期同实施例1。
[0072]吹氧升温氧化期
目的:加速原料熔化，持续升温炉温，吹氧助熔，形成高氧化氛围，氧化杂质，气体搅拌熔池,上浮夹杂物,分析元素含量,扒渣,去除杂质及气体。
[0073]加速原料熔化:最大功率加热，吹氧助熔，加速原料熔化，补渣，取样分析元素。
[0074]原料熔化50~80% (W)时，使用氧气或富氧助熔，通过顶底吹气或顶吹气，吹入氧气，吹气压力为0.2~1.2MPa，富氧含氧量为50~93%，吹氧量为2~20 Nm3/T,使FeO在氧化期中最大含量为含铁原料总量的1.5~12% (W)，占氧化末期炉渣总量的10~50%(W),以去除杂质的程度选择吹氧量，含铁原料杂质较高或生产高牌号的铸铁，需要吹入较多的氧气。
[0075]炉料熔化达70~100%时，补充造渣辅料，充分搅拌钢液，在熔池中心取样，分析C、P、S等含量，根据对P、S的含量的控制要求，确定渣洗工艺少量脱磷、脱硫的方案，还原期脱硫方案，初步确定还原期添加合金元素含量的方案。在氧化期扒渣前补充渣量，调整酸度等，做好扒渣准备。原料全熔后，应适当减小供电功率，主要依靠吹氧升温。
[0076]扒渣去杂质:氧化中期，如果需要更为纯净的铁液，在较低的温度下，对在氧化顺序中先C氧化的杂质，分批添加铁的氧化物及含铁原料，延长吹炼时间，采用自动流渣及扒渣方式，及时分批扒氧化渣、添造新氧化渣，清除杂质，同时需防止炉温上升过快，氧化氛围下降，杂质再次还原。可以清除T1、B、V、Mn、Nb、Cr等元素。
[0077]停电扒渣初步脱氧:在氧化期扒渣清除杂质时炉温在逐步升高，逐步进入氧化末期，应适当减小供电功率，停止吹氧后，在液面撒上增碳剂，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)，补充铁水的含碳量，根据铸铁牌号中锰含量的要求，适量添加锰的氧化物，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，让熔池进入自然沸腾状态约3~15min，使FeO大量转化为Fe，使锰的氧化物被碳还原，补充铁水中锰的含量，扒氧化渣，清除增碳剂及锰的氧化物中的杂质，造稀薄还原渣覆盖熔体，以减少吸气和降温。充分搅拌钢液，在熔池中心取样，分析C、Mn、S1、S、P等元素含量，为后期及时调整元素含量提供依据。酸性电炉无法脱磷，一般不脱硫，其他与碱性炉相似。
[0078]吹气净化及还原期
酸性电弧炉还原期主要对铁液脱氧，通过吹气继续排出夹杂物及气体，防止气体二次混入，调整合金元素成分，控制好出铁温度。还原期可在电弧炉或/和精炼炉及渣洗工艺中完成，或/和同时抽取真空。一般不在酸性电弧炉的还原期脱硫，而通过渣洗工艺少量脱磷的同时少量脱硫时，并使炉渣暂时为碱性。如果需要在渣洗工艺、精炼炉及真空炉中进一步清除杂质及气体，需要选择较高的出炉温度。
[0079]碳化铁或石墨化同实施例1。
【权利要求】
1.一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于包括以下工序:I装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料初步熔化期，升温，造氧化渣；5:吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；J吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；I碳化铁或石墨化。
2.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:使用碱性冶炼电炉工艺时，辅料的添加方式为: 在工序I和工序￡或/和工序S中的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的7~27%(W);在工序I'的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~90% ;在工序.1:或/和工序S中的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；所述辅料为石灰基类、锰的氧化物类、增碳剂类、铁的氧化物类；其中石灰基类为石灰、萤石、白云石、石英砂或/和碳化硅，其比例为萤石10~20% (W)、白云石5~15% (W)、碳化娃或石英砂O~20% (W),石灰为40~80%(W);添加石灰基类辅料为含铁原料总量的3~10%(W);其中锰的氧化物类为富锰渣、富锰矿、一氧化锰、二氧化锰中一种或几种的组合，添加锰的氧化物类为含铁原料总量的O~1% (W);其中增碳剂类为焦碳颗粒、石墨矿、碳粉、碎石墨电极块、碳化硅；添加增碳剂类为含铁原料总量的2~6% (W);其中铁的氧化物类为铁精粉、铁矿石、氧化亚铁，氧化亚铁为氧化铁皮、铁鳞、氧化铁粉、含铁原料中的铁锈；在工序I或/和工序2中添加氧化亚铁，为含铁原料总量的I~3% (W);在工序I；或/和工序S的扒渣前添加铁精粉、铁矿石，为含铁原料总量的O~7% (W)； 在工序中的扒渣后和/或I中的扒渣后添加石灰基类辅料；辅料为石灰、萤石、石英砂，比例为萤石O~20% (W)、石英砂20~40% (W)、石灰40~80% (W),为含铁原料总量的2~9% (W);在工序I；中的扒渣后添加锰的氧化物类和增碳剂类，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，使含碳 总量为含铁原料总量2~4% (W)。
3.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:使用酸性冶炼电炉工艺时，辅料的添加方式为: 在工序I和工序.2或/和工序.S中的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的3.5~15% (W);在工序I的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~90% ;在工序5:或/和工序S中的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；其所述辅料为硅基类、锰的氧化物类、增碳剂类、铁的氧化物类；其中硅基类为石英砂或/和碳化硅、石灰、萤石，其比例为萤石O~10% (W)、石灰为10~30% (W)、石英砂40~80% (W),或以碳化娃代替20~70% (W)的石英砂；硅基类为含铁原料总量的2~6% (W)； 其中锰的氧化物类为富锰渣、富锰矿、一氧化锰、二氧化锰中一种或几种的组合，添加锰的氧化物类为含铁原料总量的O~1% (W);其中增碳剂类为焦碳颗粒、石墨矿、碳粉、碎石墨电极块、碳化硅；添加增碳剂类，为含铁原料总量的I~5% (W);其中铁的氧化物类为铁精粉、铁矿石、氧化铁皮、铁鳞、氧化铁粉、含铁原料中的铁锈；添加铁的氧化物为含铁原料总量0.5~3% (W)； 在工序.S中的扒渣后添加硅基类辅料；辅料为石英砂、石灰、萤石，比例为萤石O~10%(W)、石灰20~40% (W)、石英砂40~80% (W),或以碳化娃代替20~70% (W)的石英砂，为含铁原料总量的0.5~4% (W);在工序.￡中的扒渣后添加锰的氧化物类和增碳剂类，使含锰总量为含铁原料总量O~2% (W)，使含碳总量为含铁原料总量2~4% (W)。
4.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述工序S中对熔体吹入的气体为氧气或富氧，即在原料熔化为30%~100% (W)时，向原料内吹入氧气或富氧助熔，氧气压力为0.2~1.4MPa，供氧量为1.5~60m3/t，其中富氧的氧含量为30%~93%。
5.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述工序..1中，对熔体吹入的气体包括吹入N2、C02、Ar中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述工序中对炉体吹入气体的方式，方式为在电炉中插入吹气管或/和底部吹气；吹气管采用水冷铜管、普通钢管、高温涂层渗铝钢管、高温金属管、陶瓷管、金属陶瓷管从顶部、炉门、侧部吹入气体，高温涂层渗 铝钢管、高温金属管、陶瓷管、金属陶瓷管可接触钢铁水；底部没有吹气功能的炉体，在炉体底部开口，埋入吹气管及隔离熔体的透气砖，铺设水循环降温保护系统，使炉体拥有底吹气功能。
7.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述工序.?中，还包括对炉体抽取真空； 在还原期，使用水环泵与蒸汽喷射泵或单独使用水环泵，抽取真空并辅助炉底吹入气体，当达到真空度10~300Pa后，抽气5~20min，降低气体及夹杂物的含量，进一步清除有害气体、夹杂物及易挥发性物质。
8.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述电炉的种类为电弧炉、感应炉、等离子炉、电子束炉中任何一种；炉体的炉衬是碱性炉或酸性炉。
9.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述炉体，炉体的用途是冶炼炉、保温炉，电炉是附加真空脱气装置；电弧炉是三相炉与直流炉，或吹气电弧加热的保温炉，如LF精炼炉；感应炉是工频炉、中频炉或高频炉，或是吹气感应加热真空炉，如真空感应炉；电炉单独使用一种及多种联合使用，如吹气酸性三相电弧+VIDP炉，吹气碱性三相电弧+LF精炼炉+真空装置，吹气冶炼电炉+真空装置，吹气冶炼电炉+保温炉。
10.根据权利要求1所述采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于:所述含铁原料包括钢铁水、废钢铁、炼钢生铁、铸造生铁、球墨生铁、还原铁、半钢、铁的氧化物中的一种或几种的组合；废钢铁包括重废、中废、统废、轻废、焚烧废铁、废钢、废铁、马达铁、冲花铁、钢铁屑、机件废铁、钢铁回炉料、高熔点合金废钢铁、电镀废钢铁、汽车废钢铁、优质废钢铁或低质废钢铁中的一种或几种的组合。
【文档编号】C21C7/072GK104164530SQ201310411612
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】徐忠民, 卢峰, 陆文华, 万仁芳 申请人:襄阳康捷飞龙电气有限公司