专利名称：一种酸性感应电炉炉外脱硫方法
技术领域：
本发明涉及酸性感应电炉熔炼铸铁铁水领域，特别是一种酸性感应电炉炉外脱硫方法。
背景技术：
熔炼金属用的感应电炉一般有有芯感应电炉和无芯感应电炉，有芯感应电炉一般用于铸铁和非铁合金的熔炼，而无芯感应电炉主要用于铸铁熔炼、炼钢和高温合金的熔炼。依照坩埚材料的性质不同，可分为酸性感应电炉和碱性感应电炉酸性感应电炉的坩埚是用硅砂筑成的，碱性感应电炉的坩埚是用镁砂筑成的。酸性感应电炉熔炼铸铁铁水时，受熔炼设备限制，其炉前含硫量由各种熔炼的原辅材料的含硫量所决定，无法在熔炼过程中进行控制，特别是在生产球墨铸铁和蠕墨铸铁 时，因含硫量严重影响其球化剂和蠕化剂的吸收率，容易造成球化和蠕化不良或衰退，最终导致铸件报废。特别是一些高要求的铸件(如球化率要求不低于90%的铸件或厚大铸件等)，其炉前含硫量一般都要求控制在O. 020%以下，而受原辅材料的限制，含硫量均在O. 025 O. 035%之间，为到达要求，炉前控制含硫量变为极其重要。而铁液脱硫反应必须在碱性较强的条件下进行，由于酸性感应电炉不适合造高碱度渣，因此不能达到其脱硫的基本条件，炉渣的脱硫能力非常有限，现有的脱硫措施包括炉内脱硫和炉外脱硫。目前的炉内脱硫以向炉内加入金属钙、镁及其合金为主，金属钙、镁具有很强的脱硫能力，但是，钙、镁元素的沸腾温度偏低，在熔炼高温下，钙、镁元素在钢中的溶解度很低，因此钙、镁及其合金在炉内的实际脱硫效果并不高，另外，为避免钙、镁元素引起的炉内大沸腾和提高脱硫效果、节约脱硫成本，脱硫剂需要分批多次加入，重复操作多次，冶炼时间延长。对于传统的钢铁企业，炉外精炼脱硫技术很多，包括合成渣洗、喷粉脱硫、造渣脱硫等，但这些精炼工艺一般是针对几十吨至几百吨的钢包进行，工艺成熟且自动化控制水平高，但设备庞大、投资巨大，不适合生产规模小、生产周期及间歇长的感应炉冶炼，因此，针对感应炉的炉外精炼脱硫报道很少。
发明内容
本发明的目的是针对以上对感应炉的炉外精炼脱硫的诉求，提供一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，解决酸性感应电炉熔炼铸铁难于脱硫的问题，提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本。为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案
一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，包括如下步骤
1)将脱硫剂放入脱硫浇包中，所述脱硫剂组分为工业纯碱75-85%，石灰15%-25%；
2)将铁水加热，铸铁铁水温度达到1490 1510°C时，将高温铁水快速冲入脱硫浇包内，脱硫剂利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫，脱硫时间控制在3 5分钟；
3)脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除，避免返硫的现象；4)铁水返回炉内进行还原处理，对于脱硫过程中的温度和硅含量损失进行调整，然后进行球化、蠕化处理及孕育处理。作为优选，所述脱硫剂组分为工业纯碱80%，石灰20%。作为优选，将粉状工业纯碱通过压力机压成板块状。聚渣剂一般选用珍珠岩等。将粉状工业纯碱通过普通的压力机压成板块状，其目的是避免工业纯碱在使用时粉状颗粒漂浮在空气中，引起对人体呼吸道的刺激，并可提高其吸收的效率。步骤I)中所述脱硫剂的使用量按照铁水的重量、铁水初始硫含量与目标硫含量等因素确定，其计算公式为 W=MX (Sb-Sd) +0. 5% Xk kgW:脱硫剂加入量，kgM :铁水重量，kgSb :铁水初始硫含量,重量％
Sd :铁水目标硫含量,重量％
K :为系数，当铁水初始硫含量> O. 040%时，其值为O. 75 O. 90，当铁水初始硫含量< O. 040% 时，其值为 O. 60 O. 75。本工艺的设计原理
炉外脱硫是靠铁水加入脱硫剂而达到脱硫的目的。炉外脱硫应具备如下的条件一是足够高的铁水温度；二是脱硫剂与硫的亲和力大，并能形成稳定的硫化物，此硫化物易上浮进入炉渣而被排除；三是脱硫剂与铁水充分接触并相对运动，有足够的反应时间，即良好的动力学条件；四是脱硫产物进入熔渣及时与铁水分离。而纯碱就具备以上条件，并且其价格便宜、购买方便、制作简单易行等优点。脱硫剂采用工业纯碱与石灰的脱硫原理脱硫必须在一定的碱度下进行，而工业纯碱与石灰均属于碱性物质，满足其基本条件，而工业纯碱与铸铁铁水中的硫(主要以FeS的形式存在)的化学反应为
Na2CO3 — Na2CHCO2Na2CHFeS — Na2S+FeO
Na2CO3分解析出的CO2引起铁水剧烈搅动，加之铁水快速冲入引起的搅拌作用，促进脱硫过程快速进行。Na2S渣极易流动很快上浮，脱硫反应时间很短，并在脱硫反应完毕后及时将Na2S禮排除,其脱硫效率闻，不易很快回硫。在加入20%的石灰的情况下，其脱硫效果可达到50 70%ο综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是
解决了酸性感应电炉熔炼铸铁铁水难于脱硫的问题，提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本、并且对酸性炉衬材料无损坏，具有简便、易于操作、不添加任何设备，其脱硫剂购买方便，制作便利等优点，每吨铸铁铁水脱硫成本仅有45元左右。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例I :
本实施例中，对2. 5吨球墨铸铁QT400-18铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为C3. 85%、Sil. 45%、MnO. 25%、PO. 042%、S0. 035%,目标硫含量是低于 O. 020%,计算脱硫剂的加入量为W=2500X (O. 035%-0. 020%) +0. 5%XO. 72=54kg，其中工业纯碱为 43. 2kg,石灰为10.8kg。将工业纯碱43. 2kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫烧包内，铁水温度为1490°C时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为C3. 83%、Sil. 18%、MnO. 23%、PO. 034%、SO. 016%。达到理想的脱硫效果，并经过球化孕育处理后，单铸试块的性能为抗拉强度445MPa，屈服强度275 MPa,伸长率23%，球化率为92%，石墨大小为6级，珠光体为珠10.
实施例2
本实施例中，对I. 5吨蠕墨铸铁RuT300铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为C3. 91%、Sil. 65%、MnO. 28%、PO. 047%、S0. 042%,目标硫含量是低于 O. 025%，计算脱硫剂的加入量为W=1500X (O. 042%-0. 025%) +(λ 5%ΧO. 78=40kg，其中工业纯碱为 32kg,石灰为8kg。将工业纯碱32kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1500°C时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为C3. 89%, Si I. 48%,MnO. 24%, PO. 036%、 SO. 022%。达到理想的脱硫效果，并经过蠕化孕育处理后，单铸试块的性能为抗拉强度355MPa，屈服强度265 MPa，伸长率3%，蠕化率为蠕85，石墨大小为6级，珠光体为珠15。实施例3:
本实施例中，对I. 5吨球墨铸铁QT400-18AL铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为C3. 95%、SiO. 75%、MnO. 20%、PO. 035%、S0. 025%,目标硫含量是低于 O. 018%,计算脱硫剂的加入量为W=1500X (O. 025%-0. 018%) +0. 5%XO. 72=15kg，其中工业纯碱为 11.3kg,石灰为3.7kg。将工业纯碱11. 3kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1510°C时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为C3. 90%、SiO. 52%、MnO. 18%、P0. 032%,SO. 016%。达到理想的脱硫效果，并经过球化孕育处理后，40mm厚的附铸试块的性能为抗拉强度425MPa，屈服强度265 MPa，伸长率23%，_20°C的冲击功为15J，球化率为92%，石墨大小为6级，珠光体为<珠5。实施例4:
本实施例中，对4. 5吨球墨铸铁QT700-2A(材质为70mm厚的附铸试块上的球化率达到85%以上，并且铸件冷却速度缓慢，铸件平均壁厚达到IOOmm以上)铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为C3. 80%、Sil. 32%、MnO. 55%、PO. 045%、SO. 032%,目标硫含量是低于 O. 018%,计算脱硫剂的加入量为W=4500X (O. 032%-0· 018%) +0. 5%XO. 72=91kg，其中工业纯碱为72. 8kg,石灰为18. 2kg。将工业纯碱72. 8kg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1495°C时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为C3. 78%、Sil. 08%,MnO. 50%,PO. 035%、SO. 014%。达到理想的脱硫效果，并经过球化孕育处理后，70mm厚的附铸试块的性能为抗拉强度755MPa，屈服强度455 MPa,伸长率6%，球化率为95%，石墨大小为6级，珠光体为珠95。实施例5:
本实施例中，对2吨蠕墨铸铁RuT300铁水进行炉外脱硫，脱硫前铁水成分为C3. 93%、Sil. 70%、MnO. 26%、PO. 052%、SO. 045%,目标硫含量是低于O. 025%,计算脱硫剂的加入量为ff=2000X (O. 052%-0. 025%)O. 5%XO. 80=86kg，其中工业纯碱为 73. Ikg,石灰为 12. 9kg。将工业纯碱73. Ikg压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内，铁水温度为1500°C时，快速冲入铁水到脱硫浇包内，吸渣后取样分析成分为C3. 89%、Sil. 65%、MnO. 24%、PO. 048%、 SO. 024%。达到理想的脱硫效果，并经过蠕化孕育处理后，单铸试块的性能为抗拉强度355MPa，屈服强度275 MPa，伸长率4%，蠕化率为92%，石墨大小为6级，珠光体为珠15。
权利要求
1.一种酸性感应电炉炉外脱硫方法,其特征在于包括如下步骤 1)将脱硫剂放入脱硫浇包中，所述脱硫剂组分为工业纯碱75-85%，石灰15%-25%；(此处将纯碱80%，石灰20%作为权利要求2.) 2)将铁水加热，铸铁铁水温度达到1490 1510°C时，将高温铁水快速冲入脱硫浇包内，脱硫剂利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫，脱硫时间控制在3 5分钟； 3)脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除，避免返硫的现象； 4)铁水返回炉内进行还原处理，对于脱硫过程中的温度和硅含量损失进行调整，然后进行球化、蠕化处理及孕育处理。
2.根据权利要求I所述的酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于步骤I)中所述脱硫剂组分为工业纯碱80%，石灰20%。
3.根据权利要求2所述的酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于将所述粉状工业纯碱通过压力机压成板块状。
4.根据权利要求I所述的酸性感应电炉炉外脱硫方法，其特征在于步骤I)中所述脱硫剂的使用量按照铁水的重量、铁水初始硫含量与目标硫含量等因素确定，其计算公式为W=MX (Sb-Sd) +0. 5% Xk kg W:脱硫剂加入量，kg M :铁水重量，kg Sb :铁水初始硫含量,重量％ Sd :铁水目标硫含量,重量％ K :为系数，当铁水初始硫含量> O. 040%时，其值为O. 75 O. 90，当铁水初始硫含量< O. 040% 时，其值为 O. 60 O. 75。
全文摘要
本发明公开了一种酸性感应电炉炉外脱硫方法，将高温铁水快速冲入脱硫浇包内，组分为工业纯碱和石灰的脱硫剂，利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫，脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除。本发明所述方法解决酸性感应电炉熔炼铸铁难于脱硫的问题，提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本、并且对酸性炉衬材料无损坏，具有简便、易于操作、不添加任何设备，其脱硫剂购买方便，制作便利等优点。
文档编号C21C7/064GK102816893SQ20121033278
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者潘建平 申请人:南车资阳机车有限公司