一种硅锰合金液喷粉脱磷的炉外精炼方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种硅锰合金液喷粉脱磷炉外精炼方法。
【背景技术】
[0002]优质硅锰合金是冶炼TRIP钢、TWIP钢等汽车用钢的重要合金添加剂。合金的含磷量和含碳量越低，含硅量和含锰量越高，则其使用价值与经济价值就越高。脱磷是冶金过程中最重要的任务之一，磷在晶界的偏析以及“冷脆”危害会严重影响钢的加工及使用性能，而钢铁中磷的重要来源之一就是作为合金添加剂的锰硅合金。随着科技的高速发展，优质纯净钢对其杂质元素含量的要求越来越严格。因此，如何降低高磷锰基合金的磷含量，长期以来一直是国内外科研人员所关注的重要课题。
[0003]目前，大多数铁合金厂基本上采用碱性渣或者含钙合金，辅以喂线技术或者摇包法对硅锰合金进行炉外脱磷处理。公开号CN101962704A的发明专利公开了一种采用特定芯粉配方喂线生产低磷低硫微碳及低碳锰硅合金的方法，采用喂线技术对锰硅合金进行脱磷研究。但在实际生产中，由于受到合金液温度、成分的波动以及喂线速度和角度变化影响，会导致包芯线穿透深度低、喂线失败，脱磷剂损失严重等情况，因此，该发明虽然实现了低成本、安全可靠的连续生产，但其脱磷率只有40?50%，脱硫率只有50?60 %。公开号CN102020278A的发明专利公开了一种去除硅中杂质磷的方法，采用在1450?1600°C温度下，往真空感应炉内充入惰性气体，并用含钙合金作为脱磷剂，在熔融状态下进行脱磷反应，脱磷结束后进行酸洗。经脱磷处理过的硅块，磷含量低于2ppm，取得了良好的脱磷效果。但该发明采用感应炉加热脱磷，脱磷动力学条件差，而且脱磷温度高，能耗高;其次，脱磷结束后需要再次进行酸洗才能去除杂质，工序繁复，此外该发明并未给出酸洗后污水的处理说明。董颖等人(低磷低碳锰硅合金的生产，《铁合金》期刊，2001年，第2期，1-4页)曾进行过碱性脱磷渣与金属摇包脱磷的半工业试验，在1350?1450 °C温度下，对Si > 25 %的锰硅合金用CaO-CaF2(I = I)进行脱磷处理，达到了 60%的脱磷率。但是由于熔炼时间长，导致Mn、Si的损失率大。而且没有搅拌装置，反应的动力学条件差，导致渣铁两相的接触面积小，脱磷效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决高磷锰矿冶炼的硅锰合金液含磷量高的技术问题，提供一种硅锰合金液喷粉脱磷的炉外精炼方法，在最佳脱磷温度下，以混合气体为载气，采用旋转喷吹方式对硅锰合金液进行喷粉脱磷，增强脱磷反应的热力学和动力学条件。旨在提供一种低成本、高效率、易操作的高磷硅锰合金脱磷的生产工艺。
[0005]—种硅锰合金液喷粉脱磷的炉外精炼方法，其特征在于采用如下步骤:
[0006]①矿热炉或电炉冶炼高磷锰矿获得高磷硅锰合金熔体，进行渣金分离后转移至合金包并运至脱磷站；
[0007]②向上述合金包中加入平均粒径小于5mm的覆盖渣，覆盖渣的组份为:30%?50%石灰，50%?70%萤石，覆盖渣的加入量为合金液的I %?3% ;
[0008]③脱磷剂的组份为:硅钙粉和硅铁粉，其混合比例为2:1?4:1。将硅钙粉和硅铁粉粉碎成粒度小于3mm，均勾混合，称量合金液质量的Iwt %?7wt %脱磷剂，并置于储料仓
(6)；
[0009]④打开CO气罐(I)，⑶流量控制在0.05Nm3/min?0.1ONmVmin ；
[0010]⑤检测合金液温度，当合金液温度降至14000C?1460 V时，打开Ar气罐(2)，Ar气流量控制在4Nm3/min?8Nm3/min;并同时打开混气装置(3)，混合气体经气体干燥器(4)干燥处理；
[0011 ]⑥启动变速电机(5)，通过螺杆式加热给粉机(7)将脱磷剂加热至100°C?130°C并输送脱磷剂，并同时开启变速电机(8)，并调整转速，旋转喷吹头(10)旋转速度控制在转速为6r/min?10r/min;
[0012]⑦脱磷剂的喷粉流量控制在200kg/min?400kg/min，⑶和Ar气混合气的压力
0.5MPa?1.5MPa；
[0013]⑧喷吹搅拌处理3min?8min后，喷粉结束，待合金液静置5min?1min后扒净合金包内的脱磷渣及覆盖渣，最后浇铸获得硅锰合金块体；
[0014]⑨扒渣结束后，立即向分离出的熔渣表面喷洒氧化铁皮、锰渣作无害化处理，经处理后的渣可作为水泥及铺路原料使用。
[0015]进一步，所述脱磷剂的组份为:硅钙粉和硅铁粉，其混合比例为2:1?4:1。
[0016]进一步，所述最佳脱磷处理的锰硅合金熔体温度为1400°C?1430°C。
[0017]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0018]本发明提供了一种硅锰合金液喷粉脱磷的炉外精炼方法，在常压下进行，成本低，易操作，易实现工业化大规模生产。其特征是在最佳脱磷温度下，以混合气体为载气，采用旋转喷吹方式对硅锰合金液进行喷粉脱磷，大大改善脱磷反应的热力学和动力学条件，提高脱磷剂的利用率。本发明适用于锰基合金的脱磷工艺，经过喷粉脱磷处理的硅锰合金，其磷含量降至0.08?0.1 %，同时，硫含量降至2?3ppm，碳含量降至0.3?0.4 %，满足国家一级硅锰合金生产标准，可以应用于第三代汽车用钢等优特钢的生产。
【附图说明】
[0019]图1为硅锰合金喷粉脱磷装置结构示意图，图2为硅锰合金喷粉脱磷工艺流程图。
[0020]其中:I为一氧化碳气罐;2为氩气罐;3为混气装置;4为气体干燥器;5为变速电机；6为储料仓;7为螺杆式加热给粉机;8为变速电机;9为合金包；10为旋转喷吹头；11为熔渣；12为锰硅合金熔体。
【具体实施方式】
[0021 ]结合实例对本发明进一步说明:
[0022]实施例1
[0023]①矿热炉冶炼获得高磷硅锰合金熔体，进行渣金分离后转移至合金包并运至脱磷站，合金液称重为30t;
[0024]②向上述合金包中加入平均粒径小于5mm的覆盖渣，覆盖渣的组份为:30%石灰，70%萤石，覆盖渣的加入量为合金液的I % ;
[0025]③脱磷剂的组份为:硅钙粉和硅铁粉，其混合比例为2:1。将硅钙粉和硅铁粉粉碎成粒度小于3_，均勾混合，称量合金液质量的5wt %脱磷剂，并置于储料仓(6);
[0026]④打开CO气罐(I)，C0流量控制在0.05Nm3/min;
[0027]⑤检测合金熔体温度，当合金液温度降至1440°C时，打开Ar气罐(2)，Ar气流量控制在4Nm3/min;并同时打开混气装置(3)，混合气体经气体干燥器(4)干燥处理；
[0028]⑥启动变速电机(5)，通过螺杆式加热给粉机(7)将脱磷剂加热至100°C并输送脱磷剂，并同时开启变速电机(8)，并调整转速，旋转喷吹头(1)旋转速度控制在转速为6r/min；
[0029]⑦脱磷剂的喷粉流量控制在200kg/min，C0