專利名稱：：含鉻鐵水脫硅工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于鐵合金冶煉工藝，涉及一種含鉻鐵水脫硅工藝。
背景技術：
：鐵水預脫磷是降低鋼中磷含量的重要措施，特別是在生產磷含量在雙零水平以下的超低磷鋼時，發(fā)揮著重要的作用。如果脫磷前不進行預脫硅處理，當加入富氧脫磷劑時，根據(jù)優(yōu)先氧化的原理，脫磷劑中的氧首先與硅發(fā)生反應，生成的脫硅產物Si02又降低脫硅劑的堿度，降低其脫磷能力。因而，理想的脫磷需要以脫硅為前提。碳熱還原法生產含鉻鐵水的特點是溫度高、碳含量高、硅含量高和含鉻量高，并含有一定量的磷。就目前的技術水平，在不銹鋼工業(yè)生產中當含鉻量高于5%以上時還無法進行脫磷，要想把豎爐生產含鉻鐵水用作不銹鋼生產原料，必須解決脫磷問題。當對含鉻鐵水實施氧化脫磷時，同樣存在硅含量高時脫磷效率低的問題，要實施氧化脫磷必須預先脫硅，將含硅量降低到小于0.15%。由于金屬液中含有較高的鉻和碳，并且溫度高于普通鐵水。在脫硅過程存在硅、鉻、碳之間的競爭氧化問題。如何將含鉻鐵水中的硅含量降下去，減少鉻、碳的氧化量，是含鉻鐵水脫硅過程中遇到的難題?，F(xiàn)有鐵水脫硅工藝如中國專利申請96100860.1、85101003、96100860.1等，其全都是有關普通鐵水、鑄鐵、鑄鋼的脫硅工藝或材料，不涉及含鉻高達18~30以上的鐵水脫硅工藝。還有如日本專利申i青JP9095721A，JP9003525A以及歐洲專利申請EP602540Al、EP602540B1，其也不涉及含鉻高達18~30以上的鐵水脫硅工藝。含鉻高達18~30以上的鐵水脫硅工藝是一項世界性難題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種含鉻鐵水脫硅工藝，它能高效地對含鉻鐵水脫硅，使其滿足脫磷對硅含量的要求，又使含鉻鐵水中的鉻、碳元素的氧化量很少。本發(fā)明通過設計合理的脫硅劑配方和脫硅工藝來達到脫磷對硅含量的要求。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是，含鉻鐵水脫硅工藝，包括如下步驟1)將出鐵后的含鉻鐵水經(jīng)過擋渣或扒渣，渣鐵分離后的含鉻鐵水裝入保溫爐，控制溫度到1450160(TC;2)通過噴槍，用含氧氣體作載氣，將固態(tài)脫硅劑吹入鐵水進行脫硅處理，該脫硅劑的成分質量百分比為燒結礦粉5065%，石灰粉2035%，螢石粉510%;含氧氣體也作為氣體氧化劑，氣體流量1.52.1m3/h;所述的固態(tài)脫硅劑含氧量與氣體氧化劑含氧量質量之比為12;3)噴吹后，提起噴槍，扒除脫硅渣，脫硅結束，進入下一道工序。進一步，所述的含氧氣體為空氣或氧氣或上述氣體與惰性氣體的混合氣體。所述的固態(tài)脫硅劑堿度大于1.3。又，保溫爐采用工頻或中頻感應保溫爐，如工頻或中頻短感應器保溫爐。噴吹用的噴粉罐在噴粉罐下段錐體接近出口部位采用帆布或多層致密金屬網(wǎng)組成流態(tài)化段，形成局部流態(tài)化效果。脫磷效率與鐵水的硅含量密切相關，由于鐵水中硅與氧的親和力比磷強，當采用氧化法脫磷時，鐵水中硅與磷的將發(fā)生競爭氧化，+2=Si02(1)2[P]+5=(P205)(2)5[Si〗+2(P205)=4[P]+5(Si02)AGO-—318471—2.04T(3)當加入富氧脫磷劑時，根據(jù)優(yōu)先氧化的熱力學原理，脫磷劑中的氧將首先與硅發(fā)生反應，鐵水中過高的硅含量必然會抑制磷的氧化，從而降低脫磷劑的脫磷效率，所以鐵水進行脫磷預處理之前必須對鐵水進行預脫硅處理。理想的脫磷需要適合的鐵水硅含量為前提。脫硅是鐵水預處理的一個重要環(huán)節(jié)，含鉻鐵水若要采用氧化法脫磷，也毫不例外地需要先進行預脫硅處理。脫硅劑的加入方法主要有投撒法(SoftFeedingMethod)和噴吹法(TopInjectingMethod)兩禾中。投撒法的特點是脫硅劑靠自重落到鐵水中，而噴吹法用載流氣體以一定速度把脫硅劑噴人鐵水中。這兩種方法目前都有使用，比較而言，噴吹法所用脫硅劑粒度較小，并以一定速度噴入鐵水中，脫硅劑與鐵水接觸面大，有利于脫硅反應進行，脫硅效率高，但工藝及設備相對復雜，但鐵水升溫較快對脫磷不利，又會使鐵水中的鉻、碳元素的氧化量增大；而投撒法鐵水溫度較低對脫磷有利，但脫磷速度及效率低。在一定條件下，不同脫硅劑加料方法的脫硅率、脫硅氧有效利用率不同。實踐表明，投撒法的脫硅率在25%36%，脫硅氧有效利用率在2438%。而采用壓縮空氣噴吹法的爐次，不論采用何種脫硅劑，脫硅率均可達到72%88%，脫硅氧有效利用率在4251%，這說明了壓縮空氣噴粉脫硅極大的改善了脫硅的動力學條件，增大了反應界面和接觸面積，所以達到了更好的脫硅效果。硅和氧之間有很強的親和力，當對鐵水進行預脫硅時，利用了硅和氧之間有很強親和力的特點，通過向鐵水加入含氧物質(固態(tài)或氣態(tài))，使[Si]發(fā)生氧化反應生成Si02進入渣中而脫除。氣態(tài)氧化劑有空氣和氧氣，固態(tài)的主要是鐵氧化物，當這些氧化劑進入鐵水時，發(fā)生如下脫硅反應[Si]+02=(Si02)AG;'=-821780+22U6r(J/mol)(4)[Si]+2/3Fe203(s)=(Si02)+4/3Fe(l)-28780。+60.38r(J/mol)(5)+l/2Fe304(s)=Si02)+3/2Fe(l)W=-275860+156，(J/mol)(6)[Si]+2(FeO)=(Si02)+2[Fe]=-356020+13047(J/mol)(7)由于脫硅的熱力學條件為1)脫硅反應均為放熱反應，適當?shù)偷臏囟扔欣摴瑁?)脫硅產物(Si02)為酸性氧化物，造堿性渣可降低其活度，有利脫硅。從以上脫硅反應式來看，無論是固態(tài)的脫硅劑還是氣態(tài)氧化劑脫硅，均為放熱反應。但在實際生產中，氣體氧化劑放熱反應能使熔池溫度升高，但冷態(tài)固態(tài)脫硅劑需升溫熔化而吸熱，因此采用固態(tài)脫硅劑會使熔池溫度下降。固態(tài)脫硅劑的堿度大于1.3，在渣中加入CaO、CaF2，可改善渣的流動性、抑制泡沫化，又促進硅的氧化反應。從碳熱還原爐出來的鐵水帶出一定量的爐渣，對加入的脫硅劑的利用有一定影響，擋渣堰進行撇渣，在擺動溜槽后設工頻或中頻短感應器保溫爐作為含鉻鐵水預處理反應器。采用工頻或中頻短感應器保溫爐，其作用一可以保溫，二可以彌補由于脫硅劑加入引起的熱量不足，保證工藝順利進行。另一方面還可起到緩沖作用，便于生產調度。鐵水進入反應器后進行脫硅處理。脫硅劑采用噴粉的方式加入，可以改善脫硅反應的動力學條件。用含氧氣的空氣作為噴粉載氣，一方面可以降低載氣成本，另一方面，其中的氧氣可作為脫硅所需氧化劑的補充，減少固體脫硅劑的加入量。第三，固體脫硅劑的熔化過程是吸熱的，導致熔池溫度下降。而氣體氧化劑脫硅是放熱反應，可使熔池溫度升高，只要二者比例適當，就可很好地控制熔池溫度。本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明提供的含鉻鐵水脫硅工藝，就能有效地對含鉻鐵水脫硅，使其滿足脫磷對硅含量的要求，而鉻、碳的氧化量很少。圖1為本發(fā)明含鉻鐵水脫硅工藝流程圖。具體實施例方式參見圖l，本發(fā)明含鉻鐵水脫硅工藝流程說明1)將出鐵后的含絡鐵水經(jīng)過擋渣或扒渣(步驟101)，渣鐵分離后的含鉻鐵水裝入保溫爐將渣鐵分離后的含鉻鐵水裝入工頻或中頻短感應器保溫爐，調節(jié)溫度，扒渣并取樣鐵水分析C\Si\Mn\Cr等元素成份(步驟102);2)將脫硅劑配方為燒結礦粉5065%，石灰粉2035%，螢石粉510%的脫硅劑裝入噴粉罐；3)將噴槍插入鐵水，噴槍插入深度400mm，用空氣作載氣，將脫硅劑噴入鐵水進行脫硅處理；4).噴吹15分鐘后，提起噴槍，扒除脫硅渣(步驟103)，脫硅結束，扒渣并取鐵水樣分析脫硅處理后的C\Si\Mn\Cr等元素成份，鐵水進入下一道工序使用(步驟104)。實施例1:1.將30噸含鉻鐵水裝入工頻短感應器保溫爐，調節(jié)溫度到152(TC，鐵水成分如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2.將配方為燒結礦粉5065。％，石灰粉2035%，螢石粉510%的脫硅劑1600kg裝入噴粉罐。3.將噴槍插入鐵水，噴槍插入深度400mm，用空氣作載氣，將脫硅劑噴吹入鐵水進行脫硅處理。粉料流量為105kg/min。4.噴吹15分鐘后，提起噴槍，扒除脫硅渣，脫硅結束，進入下一道工序。脫硅處理后的鐵水成分如下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>脫硅率達到85.7%，終點鐵水硅含量<0.15，已可滿足脫磷對鐵水硅含量的要求。實施例21.將30噸含鉻鐵水裝入工頻短感應器保溫爐，調節(jié)溫度到150(TC，鐵水成分如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2.將脫硅劑配方為燒結礦粉5065%，石灰粉2035%，螢石粉510%的脫硅劑1650kg裝入噴粉罐。3.將噴槍插入鐵水，噴槍插入深度400mm，用空氣作載氣，將脫硅劑噴入鐵水進行脫硅處理。粉料流量為106kg/min，氣體流量36NmVmin。4.噴吹15分鐘后，提起噴槍，扒除脫硅渣，脫硅結束，進入下一道工序。脫硅處理后的鐵水成分如下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>脫硅率達到82.7%,終點鐵水硅含量<0.15，已可滿足脫磷工藝對鐵水硅含量的要求。權利要求1.含鉻鐵水脫硅工藝，包括如下步驟1)將出鐵后的含鉻鐵水經(jīng)過擋渣或扒渣，渣鐵分離后的含鉻鐵水裝入保溫爐，控制溫度到1450～1600℃；2)通過噴槍，用含氧氣體作載氣，將固態(tài)脫硅劑吹入鐵水進行脫硅處理，該脫硅劑的成分質量百分比為燒結礦粉50～65％，石灰粉20～35％，螢石粉5～10％；含氧氣體也作為氣體氧化劑，氣體流量1.5～2.1m3/h；所述的固態(tài)脫硅劑含氧量與氣體氧化劑含氧量的質量之比為1～2；3)噴吹后，提起噴槍，扒除脫硅渣，脫硅結束，進入下一道工序。2.如權利要求1所述的含鉻鐵水脫硅工藝，其特征是，所述的含氧氣體為空氣或氧氣或上述氣體與惰性氣體的混合氣體。3.如權利要求1所述的含鉻鐵水脫硅工藝，其特征是，所述的固態(tài)脫硅劑堿度大于1.3。4.如權利要求1所述的含鉻鐵水脫硅工藝，其特征是，保溫爐采用工頻或中頻感應保溫爐。5.如權利要求1所述的含鉻鐵水脫硅工藝，其特征是，噴吹用的噴粉罐在噴粉罐下段錐體接近出口部位采用帆布或多層致密金屬網(wǎng)組成流態(tài)化段，形成局部流態(tài)化效果。全文摘要含鉻鐵水脫硅工藝，包括如下步驟1)將出鐵后的含鉻鐵水經(jīng)過擋渣或扒渣，渣鐵分離后的含鉻鐵水裝入保溫爐，控制溫度到1450～1600℃；2)通過噴槍，用含氧氣體作載氣，將固態(tài)脫硅劑吹入鐵水進行脫硅處理，該脫硅劑的成分質量百分比為燒結礦粉50～65％，石灰粉20～35％，螢石粉5～10％；含氧氣體也作為氣體氧化劑，氣體流量1.5～2.1m³/h；所述的固態(tài)脫硅劑含氧量與氣體氧化劑含氧量的質量之比為1～2；3)噴吹后，提起噴槍，扒除脫硅渣，脫硅結束，進入下一道工序。本發(fā)明能高效地對含鉻鐵水脫硅，使其滿足脫磷對硅含量的要求，又使含鉻鐵水中的鉻、碳元素的氧化量很少。文檔編號C21C7/04GK101096719SQ20061002837公開日2008年1月2日申請日期2006年6月29日優(yōu)先權日2006年6月29日發(fā)明者周渝生,郭曙強申請人:寶山鋼鐵股份有限公司