一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法。所述钢水脱磷的方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其中，所述钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm；且LF炉中的吹氩强度至少为60Nm3/h·吨钢水。采用本发明提供的钢水脱磷剂在特定的吹氩强度下进行脱磷，能够显著降低钢水中的磷含量，钢水的脱磷率得以提高，极具工业应用前景。
【专利说明】一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢水脱磷剂以及使用该钢水脱磷剂进行钢水脱磷的方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁中所含磷、硫等有害杂质直接关系到钢铁的性能，其中钢中磷的存在会降低 钢的塑性。当钢中的磷含量高时，钢材易于发生"冷脆现象"，而在冶金生产中，通过脱磷降 低钢中的磷含量，钢的塑性韧性将得到提高，可以大幅度改善钢材的机械性能。
[0003] 随着经济的发展，现代社会对钢铁材料性能的要求日益提高，这意味着对钢中杂 质含量的控制越来越严格。努力脱除钢中的杂质、生产低杂质含量的钢材即纯净钢是钢铁 企业一项重要任务。而要达到纯净钢的特殊要求，必需在钢铁生产中采用二次精炼。
[0004] 在转炉炼钢过程中，由于其具备的良好的脱磷热力学条件，因此，出钢时钢水中磷 的含量较低，脱磷率可达到90 %左右。但是由于转炉出钢时带渣及钢水合金化等原因，热力 学条件发生改变，此时容易出现回磷现象，导致钢水中磷含量增大，而纯净钢中的超低磷钢 要求钢中的磷含量[P]达到< 0. 005重量％的水平，所以，必需经过二次精炼脱磷才能得到 满足要求的钢材。有关二次精炼脱磷的研究是生产超低磷钢的技术保障，然而通过文献调 研发现，目前国内外在二次精炼脱磷方面进行的研究很少。
[0005] CN102618689A公开了一种高效低成本转炉生产超低磷钢水的方法，该方法包括 将含P彡0· 11%、SiO. 3-0. 5%、Μη0· 3-0. 6%、温度1260-1350°C的铁水入转炉；加入渣 料，底吹氩气，流量彡〇. 〇7Nm3/t · min，顶吹氧气，氧气压力彡0. 8MPa，熔池温度彡1450°C， 前期吹炼时间7-10min，倒渣1/3-1/2 ;中期采用高枪位操作，补加渣料，控制钢液
[C] 0. 30-0. 60%，熔池温度1520-1560°C，再次倒渣40% -60% ;后期补加石灰2-5kg/t钢， 冷却剂用量为2-5kg/t钢，采用大气量底吹氩气搅拌，搅拌时间> 1. 5min，然后采用低抢位 操作，当终点C = 0· 025-0. 08%，熔池温度1600-1630°C时出钢；生产出磷含量彡50ppm的 超低磷钢水。然而，采用该专利申请的方法进行钢水的生产时，由于转炉出钢时带渣及钢水 合金化等原因，热力学条件发生改变，会出现回磷现象，导致钢水中磷含量增大，因此实际 作用有限。
[0006] CN101319262A公开了一种钢水炉外精炼脱磷生产超低磷钢的方法，该方法包括① 转炉出钢：出钢温度在1550-1660°C，出钢时磷含量在0.02重量％以下，采用未脱氧、挡渣 处理出钢；②初脱磷：转炉出钢时随钢流向钢包中加入脱磷熔剂，加入量为5-20kg/t ;所述 脱磷溶剂由如下原料按特定重量百分比制备而成：Ca0 20-80%、Fe0 10-15%、CaF2 0-40% ; ③深脱磷：调节下料管与下降管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，并抽 真空，从RH高位料仓投入复合球体，循环0. l-15min ;④扒渣：破真空、扒渣，然后加钢包覆 盖剂；⑤加热搅拌：在精炼炉进行加热搅拌，钢水加热温度控制在1580-1620°C ;⑥脱氧、合 金化精炼处理：⑦连铸：连铸采用全程保护浇注。采用该专利申请的方法进行钢水的生产 时，由于在加入脱磷熔剂之后，直接加入RH工位进行处理，这样不可避免的要发生碳氧反 应脱氧，因此在还原性气氛下会发生回磷，实际使用效果很有限。
[0007] CN101104876A公开了一种钢水炉外脱磷生产超低磷钢的方法，该方法按照以下 步骤进行：①转炉出钢时以重量百分比终点磷含量小于0.013%出钢，在出钢时随钢流向 钢包内加入脱磷熔剂；所述脱磷溶剂为高碱性的脱磷溶剂，按重量百分比计的组成为石灰 60-75%、萤石10-25%和氧化铁0-20% ;②出钢时采用挡渣出钢，未脱氧出钢；③出钢完 后，将钢包内的脱磷渣扒除；④扒渣后再进行加热、脱氧合金化、脱硫等精炼处理；⑤然后 进行连铸。该专利申请利用出钢过程中脱磷，不增加脱磷处理时间，使用方便，脱磷效率高、 处理时间短、脱磷效果稳定，可以满足不同超低磷含量钢水的脱磷要求，但是该方法仅仅在 出钢过程加入脱磷熔剂，未经过任何后工序吹氩搅拌就扒渣，实际脱磷效果有限。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了克服采用现有的方法对钢水进行脱磷时脱磷率较低的缺陷， 而提供一种新的钢水脱磷剂以及采用该钢水脱磷剂在特定的吹氩强度下进行钢水脱磷的 方法。
[0009] 具体地，本发明提供了一种钢水脱磷剂，其中，所述钢水脱磷剂含有石灰和钠盐； 所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm。
[0010] 此外，本发明还提供了一种钢水脱磷的方法，该方法包括在转炉出钢过程中，将熔 融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之 后进行扒渣，其中，所述钢水脱磷剂为上述钢水脱磷剂，且脱磷过程中，LF炉中的吹氩强度 至少为60Nm 3/h ·吨钢水。
[0011] 本发明的发明人在研究中意外地发现，在转炉出钢过程中，将含有特定颗粒粒度 的石灰和钠盐的钢水脱磷剂添加到熔融态的待脱磷钢水中，并保证加入钢水脱磷剂后的钢 水在LF炉中以特定的吹氩强度进行大搅拌处理，能够显著降低钢水中的磷含量，钢水的脱 憐率得以提商。
[0012] 根据本发明的一种优选实施方式，当所述钢水脱磷剂还含有碳酸钙，且相对于100 重量份的所述石灰，所述碳酸钙的含量为5. 5-13. 5重量份时，能够进一步提高钢水的脱磷 率。
[0013] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0014] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0015] 本发明提供的钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所 述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm。在本发明中，所述颗粒粒度是指颗粒上的任 意两个不同点之间的最大直线距离。例如，当所述颗粒为球形时，所述颗粒粒度指其直径。
[0016] 根据本发明提供的钢水脱磷剂，尽管所述钢水脱磷剂只要同时含有石灰和钠盐即 可有效降低钢水中的磷含量，但为了使得这两种物质起到更好的协同脱磷作用，优选地， 以所述钢水脱磷剂的总重量为基准，所述石灰的含量为80-85重量％，所述钠盐的含量为 15-20 重量％。
[0017] 所述石灰是一种以氧化钙为主要成分的无机材料。在钢水脱磷过程中，所述石灰 主要起到调节钢水碱性的作用。尽管现有的所有石灰均能够用于本发明中并且能够与所述 钠盐协同配合起到脱磷作用，但为了获得更高的脱磷率，优选地，以所述石灰的总重量为基 准，所述石灰中含有至少95重量％的CaO,其余为CaC0 3。
[0018] 所述钠盐的种类可以为本领域的常规选择，例如，可以为Na2C03、NaCl和NaN0 3中 的一种或多种。此外，优选地，所述钠盐的纯度不低于98重量％，其余为Si02，这样能够避 免在脱磷过程中进一步引入不需要的杂质。
[0019] 根据本发明提供的钢水脱磷剂，优选地，所述钢水脱磷剂还含有碳酸钙，且相对于 100重量份的所述石灰，所述碳酸钙的含量为5. 5-13. 5重量份，这种同时含有特定粒度的 石灰、钠盐和碳酸钙的钢水脱磷剂具有非常优异的脱磷能力。此处所述的碳酸钙不包括以 所述石灰中杂质的形式引入的碳酸钙，相应地，所述碳酸钙的上述含量不包括以所述石灰 中杂质形式引入的碳酸钙的含量。
[0020] 本发明提供的钢水脱磷的方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与 钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其中，所 述钢水脱磷剂为上述钢水脱磷剂，且LF炉中的吹氩强度至少为60Nm 3/h ·吨钢水。
[0021] 本说明书中所用的术语"吹氩强度"指单位时间内以每吨吹炼钢水计的吹氩量，其 单位为Nm 3/h ·吨钢水。
[0022] 本领域技术人员公知，在钢水冶炼过程中，先将钢水进行转炉吹炼，然后再将钢水 转炉出钢移至LF炉中进行精炼。将所述熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触的方式可 以为本领域的常规选择，通常可以在转炉出钢过程中，随熔融态的待脱磷钢水流加入钢水 脱磷剂，之后两者一起流入LF炉中进行吹氩脱磷。
[0023] 本发明提供的钢水脱磷的方法适合目前所述钢水的脱磷过程，特别适合对超低磷 钢水进行脱磷，即，所述待脱磷钢水的磷含量优选为〇. 01-0. 03重量％。
[0024] 根据本发明提供的钢水脱磷的方法，为了保证钢水的氧化性以将其中的磷含量降 至更低的水平，优选地，所述待脱磷钢水的氧活度彡500ppm，更优选为800-1000ppm。术语 "氧活度"指溶解于钢水中的氧分子的重量浓度，单位为ppm。在本发明中，所述待脱磷钢水 的氧活度可以按照本领域技术人员公知的各种方法进行测定，例如，可以按照固体电解质 快速定氧技术进行测定，具体测试过程为本领域技术人员公知，在此不作赘述。
[0025] 本发明对所述钢水脱磷剂的用量没有特别地限定，其通常应该根据待脱磷钢水进 行选择。例如，相对于每吨的所述待脱磷钢水，所述钢水脱磷剂的用量可以为5_8kg，优选为 6_8kg。
[0026] 根据本发明提供的钢水脱磷的方法，如上所述，LF炉中的吹氩强度至少为60Nm3/ h·吨钢水，这样能够保证所述钢水脱磷剂与待脱磷钢水中含有的磷充分接触而将磷充分去 除，但是从脱磷率以及吹氩成本等因素综合考虑，优选地，LF炉中的吹氩强度为80-120Nm 3/ h ·吨钢水。
[0027] 根据本发明提供的钢水脱磷的方法，在LF炉中的吹氩时间通常应该以将所述待 脱磷钢水中的磷含量降至目标水平之内为准。通常来说，在LF炉中的吹氩时间可以为 l_3min〇
[0028] 此外，为了使得脱磷后得到的磷渣容易与钢水分离，通常需要在LF炉中设置电加 热工序。当所述磷渣粘度较大不易流动时，应该开启电加热工序以化渣，具体操作为本领域 技术人员公知。此外，所述脱磷的具体条件可以与现有技术相同，在此不作赘述。
[0029] 此外，所述钢水在LF炉中完成脱磷之后，通常还需要将其引入RH炉中进行精炼， 当成分、温度合格后再上铸机进行浇铸，后续的具体操作均可以按照现有的方法进行，在此 不作赘述。
[0030] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0031] 以下实施例和对比例中：
[0032] 钢水中磷含量按照GB/T223-82《钢铁及合金化学分析方法》中规定的方法进行测 定。
[0033] 石灰中含有98重量％的CaO,其余为CaC03 ;所述石灰的颗粒粒度均小于30mm，且 90重量％的颗粒粒度为5-20mm。
[0034] 碳酸钠的纯度为98重量％，其中的杂质为Si02。
[0035] 实施例1
[0036] 该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0037] 某厂210t转炉，出钢量210t，钢水中氧活度实测为900ppm，钢水中磷含量为0. 025 重量％。在转炉出钢过程中，随钢流加入钢水脱磷剂7kg/t钢。钢水脱磷剂中含有石灰和 碳酸钠，且石灰的含量为82. 5重量％，碳酸钠的含量为17. 5重量％。将加入钢水脱磷剂后 的钢水移至LF炉中进行脱磷，在LF工序中，开启电加热工序以将钢水温度控制在1550°C 下化渔，吹氦强度为l〇〇Nm3/h ·吨钢水，吹氦时间为2min，然后进行扒渔操作。LF处理结束 后，钢水中磷含量降低至〇. 002重量％，脱磷率达到92%。接着将LF炉精炼处理后的钢水 进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。
[0038] 实施例2
[0039] 该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0040] 某厂210t转炉，出钢量210t，钢水中氧活度实测为800ppm，钢水中磷含量为0. 020 重量％。在转炉出钢过程中，随钢流加入钢水脱磷剂8kg/t钢。钢水脱磷剂中含有石灰和 碳酸钠，且石灰的含量为81重量％，碳酸钠的含量为19重量％。将加入钢水脱磷剂后的钢 水移至LF炉中进行脱磷，在LF工序中，开启电加热工序以将钢水温度控制在1580°C下化 渔，吹氦强度为120Nm 3/h ·吨钢水，吹氦时间为3min,然后进行扒渔操作。LF处理结束后， 钢水中磷含量降低至〇. 001重量％，脱磷率达到95%。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行 常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。
[0041] 实施例3
[0042] 该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0043] 某厂210t转炉，出钢量210t，钢水中氧活度实测为lOOOppm，钢水中磷含量为 0.022重量％。在转炉出钢过程中，随钢流加入钢水脱磷剂6kg/t钢。钢水脱磷剂中含有石 灰和碳酸钠，且石灰的含量为85重量％，碳酸钠的含量为15重量％。将加入钢水脱磷剂后 的钢水移至LF炉中进行脱磷，在LF工序中，开启电加热工序以将钢水温度控制在1570°C下 化渔，吹氦强度为80Nm 3/h ·吨钢水，吹氦时间为lmin，然后进行扒渔操作。LF处理结束后， 钢水中磷含量降低至〇. 0025重量％，脱磷率达到88. 6%。接着将LF炉精炼处理后的钢水 进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。
[0044] 实施例4
[0045] 该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0046] 按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中，石灰的含量 为90重量％，碳酸钠的含量为10重量％。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0. 003重 量％，脱磷率达到88%。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度 合格后再上铸机进行浇铸。
[0047] 实施例5
[0048] 该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0049] 按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中，石灰的含量 为70重量％，碳酸钠的含量为30重量％。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0. 0032重 量％，脱磷率达到87. 2%。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温 度合格后再上铸机进行浇铸。
[0050] 实施例6
[0051] 该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0052] 按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中除了含有石 灰和碳酸钠之外还含有额外引入的碳酸钙，且石灰的含量为80重量％，碳酸钠的含量为10 重量％，碳酸钙的含量为10重量％。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.0015重量％， 脱磷率达到94%。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后 再上铸机进行烧铸。
[0053] 对比例1
[0054] 该对比例用于说明参比的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0055] 按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中石灰的颗粒 粒度为35-50mm。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.006重量％，脱磷率达到76%。接 着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。
[0056] 对比例2
[0057] 该对比例用于说明参比的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。
[0058] 按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，LF炉中的吹氩强度为30Nm3/h ·吨 钢水。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.005重量％，脱磷率达到80%。接着将LF炉 精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。
[0059] 对比例3
[0060] 该对比例用于说明参比的钢水脱磷的方法。
[0061] 某厂210t转炉采用CN1995403A中公开的转炉"双渣法"冶炼成品碳含量彡0. 005 重量％的钢种。虽然转炉在消耗大量辅料及深吹严重的情况下，将转炉终点钢水磷含量控 制在0. 004重量％，但由于回磷及合金增磷，使得钢水在出完后钢中磷含量达到0. 0075重 量％，后续没有任何脱磷操作，最终只有改钢或回炉，损失较大。
[0062] 从以上结果可以看出，采用本发明提供的钢水脱磷剂在特定的吹氩强度下进行脱 磷，能够显著降低钢水中的磷含量，使得钢水的脱磷率得以提高，从而减小了转炉在冶炼超 低磷钢水中的负担，极具工业应用前景。
[〇〇63] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这
【权利要求】
1. 一种钢水脱磷剂，其特征在于，所述钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒 粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm。
2. 根据权利要求1所述的钢水脱磷剂，其中，以所述钢水脱磷剂的总重量为基准，所述 石灰的含量为80-85重量％，所述钠盐的含量为15-20重量％。
3. 根据权利要求1或2所述的钢水脱磷剂，其中，以所述石灰的总重量为基准，所述石 灰中含有至少95重量％的CaO,其余为CaC0 3。
4. 根据权利要求1或2所述的钢水脱磷剂，其中，所述钠盐的纯度不低于98重量％。
5. 根据权利要求4所述的钢水脱磷剂，其中，所述钠盐选自Na2C03、NaCl和NaN0 3中的 一种或多种。
6. 根据权利要求1或2所述的钢水脱磷剂，其中，所述钢水脱磷剂还含有碳酸钙，且相 对于100重量份的所述石灰，所述碳酸I丐的含量为5. 5-13. 5重量份。
7. -种钢水脱磷的方法，该方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与钢 水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其特征在 于，所述钢水脱磷剂为权利要求1-6中任意一项所述的钢水脱磷剂，且LF炉中的吹氩强度 至少为60Nm 3/h ·吨钢水。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述待脱磷钢水的氧活度> 500ppm ;所述待脱磷 钢水的磷含量为〇. 01-0. 03重量％。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，相对于每吨的所述待脱磷钢水，所述钢水脱磷剂 的用量为5-8kg。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中，LF炉中的吹氩强度为80-120Nm3/h ·吨钢水。
11. 根据权利要求7-10中任意一项所述的方法，其中，在LF炉中的吹氩时间为 l_3min〇
【文档编号】C21C7/064GK104046748SQ201410277321
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】梁新腾, 曾建华, 李扬洲, 龚洪君, 杨森祥, 杨晓东, 喻林, 陈均, 何为, 陈路 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司