专利名称：铁水脱磷剂及其应用方法
技术领域：
本发明属于钢材生产技术领域，具体地是指一种铁水脱磷剂及其应用方法。
背景技术：
铁水预处理所常用的脱磷剂主要包含了氧化剂、固定剂和助熔剂三大组成要素， 其氧化剂主要作用是氧化铁水中的磷，常采用稳定性较差的氧化物，如狗203、FeO, MnO2等， 固定剂则是使被氧化的磷牢固地结合在炉渣中以便除去，助熔剂的作用是降低脱磷渣的熔 点，常选用金属的化合物或氟化物。目前申请号为03115576. 6的发明专利公开了一种以转 炉渣为原料的铁水脱磷剂，其组分为(W% )转炉渣20 50，石灰15 观，铁氧化物20 43，萤石0 3，苏打0 3石灰石0 3，其选择废弃的转炉渣为原料成本低廉，有利于环 保，但由于其中的转炉渣本身含磷，会影响脱磷剂的脱磷率，而且其脱磷后产生炉渣量大， 给后续工序带来较大工作量。另外，脱磷剂的脱磷率除了与脱磷剂组分有关外，还取决于脱磷时的热力学条件 及动力学条件，理想的脱磷热力学条件为高碱度、高渣量、高氧化性以及较低的温度。实际 生产过程中，对于磷含量为0. 左右的低磷铁水来说，较高脱磷率对应的渣量水平并不 高，生产的组织管理可顺利进行。但对于磷含量0. 2%以上的中高磷铁水来说，较高脱磷率 使其对应的渣量水平，将大幅减少铁水包或转炉的装入量，严重影响生产进展。因此，中高 磷铁水脱磷的预处理工艺需要重点改进的地方在于如何减少渣量。而脱磷剂的组成中，只 有氧化剂可以考虑以气体氧代替。但提高气体氧比例，会导致脱磷过程中碳消耗加剧，甚至 发生只脱磷不脱碳的情况。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种铁水脱磷剂及其应用方法，利用该脱磷剂对中高磷 铁水脱磷预处理能有效降低了脱磷渣量，并实现脱磷保碳的目的。为实现上述目的，本发明铁水脱磷剂的各组分按重量百分数计为氧化钙75 85%，氧化铁10 21%，氟化钙4 5%。所述铁水脱磷剂的应用方法，采用顶吹氧气的吹炼工艺，依次包括以下步骤1)将配好的生铁称重后加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1350 士 10°C时，从炉顶氧气管向熔池内 吹入氧气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入总用量的60 80%，间隔3 5min后加入剩余脱磷剂；3)继续加热，12 18min后脱磷结束；其特殊之处在于对磷含量为0. 2 0. 5%的中磷铁水，步骤幻所述的脱磷剂用 量为所述生铁重量的8 10%，所述吹入氧气重量为所述脱磷剂中氧化铁所含氧重量的 1. 5 3倍；对磷含量为0. 5% 的高磷铁水，步骤2、所述的脱磷剂用量为所述生铁重 量的10 15%，所述吹入氧气重量为所述脱磷剂中氧化铁所含氧重量的3 5倍。
进一步地，步骤幻中所述第一批脱磷剂加入后，间隔2. 5 3. 5min后再加入剩余 脱磷剂。本发明的铁水脱磷剂各成分的设计原理及其脱磷工艺原理如下氧化钙为固定剂，起到把氧化的磷牢固地结合在炉渣中作用；而传统的脱磷剂采 用的氧化钙比例不超过70%，本发明采用氧化钙及其含量控制在75 85%范围，是因为为 了减少脱磷剂消耗量，需要尽量提高氧化钙用量，使脱磷渣处于非均相状态，但过高的氧化 钙用量将导致脱磷渣过于粘稠，使炉渣失去脱磷能力。氧化铁是氧化剂，传统的脱磷剂中氧 化铁的含量为30%左右，本发明选用较低的10 21%范围，在具体的脱磷操作中需要结合 选用部分气体氧代替固体氧，这样在保证脱磷率的同时，进一步降低了固体脱磷剂的消耗。 氟化钙助熔剂能降低脱磷剂熔点，其含量控制在4 5%，因为过低的氟化钙用量将导致炉 渣过于粘稠，而过高的氟化钙用量将增加固体脱磷剂的消耗。本发明在应用所述铁水脱磷剂进行铁水脱磷处理时，为实现脱磷保碳的目的，以 合理比例的气体氧代替固体氧，在减少固态氧消耗的同时，为脱磷提供充分的动力学条件。 脱磷过程中待生铁熔清后，在温度升至1350士 10°C时，开始降枪吹氧，脱磷时维持在此温度 范围内脱磷效果最佳。将脱磷剂通过分两次投加，可调节脱磷渣温度，使脱磷温度处于有利 的范围，同时可以调节脱磷渣碱度使脱磷渣维持在高碱度范围而脱磷始终处于高效状态。 对磷含量为0. 2 0. 5%的中磷铁水，步骤2、所选的脱磷剂用量为加入到炉中待处理生铁 重量的8 10%，对应的步骤2、所需吹入的气氧重量为所述脱磷剂中氧化铁所含氧重量 的1. 5 3倍；对磷含量为0. 5% 的高磷铁水，步骤幻所述的脱磷剂用量为所述生铁 重量的10 15%，步骤2、所述吹入氧气重量为所述脱磷剂中氧化铁所含氧重量的3 5 倍。实际操作时，可以先确定脱磷剂用量计算出其中氧化铁的含量，再折算出氧化铁中氧元 素的重量含量，所吹入氧气的重量是氧化铁中氧元素的重量的倍数，实际吹入氧气时将氧 气的重量转换成标准状态下体积数量即可。两次投加脱磷剂的中间间隔时间为3 5min， 优选为2. 5 3. 5min，可以及时降低脱磷渣的温度，保证脱磷率处于最佳热力学条件，脱磷 剂完全加入后继续加热12 ISmin即可脱磷完成。本发明针对中高磷铁水，采用高效脱磷剂及相应的吹气搅拌条件，以气体氧代替 固体氧，不仅可以提供良好的搅拌条件，改善脱磷动力学条件，而且可以减少固态氧化剂用 量(即脱磷渣量)，从而可实现理想热、动力学条件。同时，本发明的脱磷剂中氧化钙含量高 于75%，在脱磷过程中脱磷渣为液相和固相同时存在的非均相体系，粘度较高，与传统的低 氧化钙含量的液相脱磷剂相比，从铁水中脱除相同数量的磷非均相脱磷剂的用量可以大大 减少。这样，既达到实现高效脱磷的目的，又可避免碳过度氧化消耗，同时减少脱磷剂的用 量以及降低脱磷渣的量，保证后续工序正常顺利进行。本发明通过调节脱磷剂气氧比、碱度 及加入方式，在保证实现较高脱磷率的同时，有效降低了固态脱磷剂消耗，从而为转炉进行 高磷铁水预处理提供了有利条件。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的铁水脱磷剂及其应用方法作进一步详细说明。实施例1脱磷剂其各组分配比按重量百分数计为氧化钙80%，氧化铁16%，氟化钙4% ；检测待处理铁水初始磷含量0. 290 %，碳含量4. 15 %。脱磷过程1)将配好的生铁称重200kg加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1350°C时，从炉顶氧气管向熔池内吹入氧 气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入70%，5分钟后加入剩余的30% ；其中， 所选脱磷剂用量为生铁重量的8%即16kg ；所吹入氧气重量为2. 304kg，折合为标准状态下 的体积是1. 61m3。3)继续加热12分钟后脱磷结束。脱磷处理后取样检测，脱磷处理后铁水含磷0.0053%，脱磷率为98. 17%。其中 脱磷率=(铁水初始磷含量-铁水脱磷处理后含磷量)/铁水初始磷含量X100%。脱磷处理后铁水含碳3. 11 %，脱碳率为25. 06%。其中脱碳率=(铁水初始碳含 量-铁水脱磷处理后含碳量)/铁水初始碳含量X 100 %。实施例2脱磷剂其各组分按重量百分数计为氧化钙75%，氧化铁20%，氟化钙5% ；检测待 处理铁水初始磷含量0. 340 %，碳含量4. 18 %。脱磷过程1)将配好的生铁称重210kg加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1360°C时，从炉顶氧气管向熔池内吹入氧 气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入60%，4分钟后加入剩余的40% ；其中， 所选脱磷剂用量为生铁重量的10%即21kg ；所吹入氧气重量为1. 89kg，折合为标准状态下 的体积是1. 32m3。3)继续加热18分钟后脱磷结束。脱磷处理后取样检测，脱磷处理后铁水含磷0. 017%，脱磷率为95. 00%。脱磷处 理后铁水含碳3. 01 %，脱碳率为27. 93%。实施例3脱磷剂其各组分按重量百分数计为氧化钙80%，氧化铁15%，氟化钙5% ；检测待 处理铁水初始磷含量0. 680 %，碳含量4. 03 %。脱磷过程1)将配好的生铁称重190kg加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1340°C时，从炉顶氧气管向熔池内吹入氧 气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入80%，3分钟后加入剩余的20% ；其中， 所选脱磷剂用量为生铁重量的15%即28. 5kg ；所吹入氧气重量为3. 84 ,折合为标准状 态下的体积是2. 69m3。3)继续加热14分钟后脱磷结束。脱磷处理后取样检测，脱磷处理后铁水含磷0.11%，脱磷率为80.88%。脱磷处理 后铁水含碳2. 75%，脱碳率为31.76%。实施例4脱磷剂其各组分按重量百分数计为氧化钙85%，氧化铁10%，氟化钙5% ；检测待 处理铁水初始磷含量0. 990 %，碳含量4. 20 %。
脱磷过程1)将配好的生铁称重200kg加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1360°C时，从炉顶氧气管向熔池内吹入氧 气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入75%，4分钟后加入剩余的25% ；其中， 所选脱磷剂用量为生铁重量的10%即20kg ；所吹入氧气重量为3. 00kg，折合为标准状态下 的体积是2. IOm303)继续加热16分钟后脱磷结束。脱磷处理后取样检测，脱磷处理后铁水含磷0. 201%，脱磷率为79. 70%。脱磷处 理后铁水含碳2. 58 %，脱碳率为38. 57 %。
权利要求
1.一种铁水脱磷剂，其各组分按重量百分数计为氧化钙75 85%，氧化铁10 21%，氟化钙4 5%。
2.—种权利要求1所述铁水脱磷剂的应用方法，依次包括以下步骤1)将配好的生铁称重后加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1350士10°C时，从炉顶氧气管向熔池内吹入氧 气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入总用量的60 80%，间隔3 5min后 加入剩余脱磷剂；3)继续加热，12 ISmin后脱磷结束；其特征在于对磷含量为0. 2 0. 5%的中磷铁水，步骤2)所述的脱磷剂用量为所述生铁重量的 8 10%，所述吹入氧气重量为所述脱磷剂中氧化铁所含氧重量的1. 5 3倍；对磷含量为 0. 5% 的高磷铁水，步骤2)所述的脱磷剂用量为所述生铁重量的10 15%，所述吹 入氧气重量为所述脱磷剂中氧化铁所含氧重量的3 5倍。
3.根据权利要求所述铁水脱磷剂的应用方法，其特征在于步骤幻中所述的第一批脱 磷剂加入后，间隔2. 5 3. 5min后再加入剩余脱磷剂。
全文摘要
本发明公开了一种铁水脱磷剂及其应用方法。该脱磷剂各组分按重量百分数计为氧化钙75～85％，氧化铁10～21％，氟化钙4～5％，该铁水脱磷剂的应用方法依次包括以下步骤1)将配好的生铁称重后加入感应炉内，开始加热熔化生铁；2)待生铁熔清后测温取样，当温度升至1350±10℃时，从炉顶氧气管向熔池内吹入氧气，同时分批加入预先混合好的脱磷剂，第一批加入总用量的60～80％，间隔3～5min后加入剩余脱磷剂；3)继续加热，12～18min后脱磷结束。本发明通过调节脱磷剂气氧比、碱度及加入方式，在保证实现较高脱磷率的同时，有效降低了固态脱磷剂消耗，从而为转炉进行高磷铁水预处理提供了有利条件。
文档编号C21C7/064GK102094100SQ20111006584
公开日2011年6月15日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者吴杰, 岑明进, 文志军, 肖志新 申请人:武汉钢铁(集团)公司