一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法

摘要

本发明涉及一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征在于具体步骤如下：初次高温降碳：在较高温下快速降碳至适合脱磷所需的碳含量，且铬损失最小，熔体降温换渣，脱磷，二次高温降碳；是根据有利于降碳保铬和有利于进一步脱磷的实验结果，把高碳铬铁合金熔体在氩氧精炼炉中进行不同温度的分段精炼，即先将碳含量7.0～8.0%wt的高碳铬铁合金熔体升温至1750～1850℃进行高温氧化降碳，待熔体中的碳降至有利于脱磷的上限含量5.0～5.5%wt时，将熔体降至有利于脱磷的1400～1550℃温度，并在有利于脱磷的3.0～5.5%wt脱磷碳含量范围内进行脱磷处理，再将脱磷处理后的熔体升温至1750～1850℃继续进行高温氧化降碳，直至获得低碳铬铁合金。

权利要求

1.一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征在于具体步骤如下：1）将兑入氩氧精炼炉的高碳铬铁合金熔体通过顶底复吹快速升至1750～1850℃高温进行降碳精炼，直至碳含量降至5.0～5.5%wt；

2）把碳含量降至5.0～5.5%wt的铬铁合金熔体通过复吹氩气使其降温，同时在降温过程中除去50～100%的原渣，再投入40～120千克/吨熔体的氧化钡-氧化钙渣系的脱磷剂，直至降温至1400～1550℃；

3）熔体温度降至脱磷温度1400～1550℃后，开始顶吹氩/氧混合气进行脱磷，脱磷时间为10～40分钟，脱磷顶吹流量为2.5～5.0立方米∕吨熔体•分钟，脱磷顶枪枪位抬高

10～100厘米，脱磷氩/氧混合气的比例为4:6～0:10，脱磷底吹流量为0.2～1.0立方米∕吨熔体•分钟；保持脱磷熔体温度在1400～1550℃，到达脱磷时间后，除去脱磷熔渣，加入精炼熔渣及金属铝、硅铁加热辅料，顶枪枪位降至正常精炼高度，重新顶底复吹氩/氧混合气快速升温1750～1850℃；

4）将脱磷处理后的熔体重新升温至1750～1850℃进行高温精炼，直至获得低碳铬铁合金。

2.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷剂的投入量为60～100千克/吨熔体。

3.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷时间为15～30分钟。

4.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷顶吹流量范围为3.0～4.0立方米∕吨熔体•分钟。

5.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷顶枪枪位抬高范围为10～50厘米。

6.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷顶吹氩/氧混合气的比例范围为2:8～0:10。

7.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷底吹流量范围为0.3～0.6立方米∕吨熔体•分钟。

8.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的氩氧精炼炉是可以顶底复吹的转炉或是AOD炉。

9.根据权利要求1所述的一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征是所述的脱磷顶吹的混合气为氩气与氧气、氮气与氧气、氩气与氮气及氧气。

说明书

一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，特别是涉及氩氧精炼铬铁合金脱磷及降碳保铬的方法。

背景技术

[0002] 低碳铬铁合金是冶炼特种钢和超低碳合金结构钢的重要原料，它的碳含量越低、铬含量越高和磷含量越低，其使用价值和经济价值就越高，因此，获得低磷低碳铬铁合金是冶金工业追求的重要目标。

[0003] 近年采用氩氧精炼技术对高碳铬铁合金熔体进行精炼获得低碳或超低碳铬铁合金的方法，是取代高耗能低效率的“三步法”和“波伦法(Perrin)”的高效节能的精炼方法。氩氧精炼铬铁合金技术方案已有较多专利申请及文献报道。

[0004] 为适应低碳铬铁合金用户对磷含量越来越苛刻的要求，铬铁合金在氩氧精炼过程中除要避免铬损失和快速降碳外，进一步降低磷含量是非常重要的。专利申请201010102823.7和201010115072.2提出了在较高温度下对碳含量为7～8%wt的高碳铬铁合金熔体进行氩氧精炼的方法，较好的解决了降碳保铬的问题，但磷含量仍然保持了原来高碳铬铁合金熔体的磷含量（0.04～0.06%wt），对如何进一步降低磷含量问题未能提出解决方案。

[0005] 热力学计算与实验研究结果表明，氩氧精炼铬铁合金熔体进一步脱磷，除需要适合的脱磷剂外，熔体温度对脱磷的影响十分重要，较低的熔体温度（低于1550℃）有利于脱磷，随着熔体温度升高，脱磷效果显著降低，但是较高的熔体温度（高于1750℃）却有利于降碳保铬，而较低的熔体温度会造成大量铬的损失并使降碳变得困难，因此，氩氧精炼铬铁合金存在保铬需要较高温度而进一步脱磷需要较低温度的矛盾。

[0006] 铬铁合金熔体的碳含量对脱磷的影响也是至关重要的，一般来说，碳可以增加磷的活度系数，在熔体碳含量较高时进行脱磷可有效提高脱磷效果，但实验研究表明，熔体碳含量在3～5%wt范围内时进行脱磷具有较好的脱磷效果，但熔体碳含量过高时（如碳含量大于5%wt）进行脱磷会在熔体液面与渣之间因降碳氧化反应剧烈而阻碍磷的氧化，导致脱磷效果不稳定及容易出现“回磷”现象。

[0007] 此外，适合的脱磷剂与熔体脱磷温度及熔体碳含量的配合也是提高脱磷效果的重要因素，目前已公知BaO-CaO、CaO-BaCO3-CaF2、BaO-BaCl2等许多脱磷渣剂。

[0008] 上述说明，较低的熔体温度和适合的熔体碳含量范围可有利于进一步脱磷，但在较低的熔体温度进行氩氧精炼却会造成大量的铬损失并导致降碳效率降低，从而难以达到降碳保铬的目的。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，是根据有利于降碳保铬和有利于进一步脱磷的实验结果，把高碳铬铁合金熔体在氩氧精炼炉中进行不同温度的分段精炼，即先将碳含量7.0～8.0%wt的高碳铬铁合金熔体升温至1750～1850℃进行高温氧化降碳，待熔体中的碳降至有利于脱磷的上限含量5.0～5.5%wt时，将熔体降至有利于脱磷的1400～1550℃温度，并在有利于脱磷的3.0～5.5%wt脱磷碳含量范围内进行脱磷处理，再将脱磷处理后的熔体升温至1750～1850℃继续进行高温氧化降碳，直至获得低碳铬铁合金。

[0010] 本发明的技术方案是这样实现的：一种氩氧精炼低磷铬铁合金的方法，其特征在于具体步骤如下：

[0011] 1）初次高温降碳：将兑入氩氧精炼炉的高碳铬铁合金熔体通过顶底复吹快速升至1750～1850℃高温进行降碳精炼，通过炉前取样分析，当所取样品达到碳含量降至5.0～
5.5%wt；

[0012] 在较高温下快速降碳至适合脱磷所需的碳含量，且铬损失最小；

[0013] 2）熔体降温换渣：把碳含量降至5.0～5.5%wt的铬铁合金熔体通过复吹氩气使其降温，同时在降温过程中除去50～100%的原渣，再投入40～120千克/吨熔体的氧化钡-氧化钙渣系的脱磷剂，直至降温至1400～1550℃；

[0014] 将熔体快速降至适合脱磷所需的温度，同时除去部分不利于脱磷的高硅熔渣，并利用高温熔体快速熔化脱磷剂，同时除原渣和加入脱磷渣剂也加速了熔体降温速度，复吹氩气降低碳气分压可使铬损失最小；

[0015] 3）脱磷：熔体温度降至脱磷温度1400～1550℃后，开始顶吹氩/氧混合气进行脱磷，脱磷时间为10～40分钟，脱磷顶吹流量为2.5～5.0立方米∕吨熔体•分钟，脱磷顶枪枪位抬高10～100厘米，脱磷氩/氧比例为4:6～0:10；同时，底吹氩气搅拌，脱磷底吹流量为0.2～1.0立方米∕吨熔体•分钟；通过调整顶枪枪位高度以及少量调整顶吹氩/氧比例与流量来保持脱磷熔体温度在1400～1550℃，到达脱磷时间后，除去熔渣，再重新加入新精炼熔渣，然后加入20～60公斤∕吨金属铝、硅铁或金属铝和硅铁加热辅料，顶枪枪位降至正常精炼高度，重新顶底复吹氩/氧混合气快速升温1750～1850℃。

[0016] 其可确保在有利于脱磷的熔体温度下快速脱磷，脱磷过程中熔体碳含量会逐渐降低可以控制在不低于3.0%wt的范围内；通过抬高顶枪枪位顶吹搅拌脱磷熔渣并保持脱磷熔渣处于熔化状态，同时减少对熔体的氧化；通过底吹氩气搅拌使熔体与脱磷熔渣充分接触并减小碳气分压，使碳能够继续氧化进而避免铬氧化。

[0017] 4）二次高温降碳：将脱磷处理后的熔体重新升温至1750～1850℃进行高温精炼，直至获得低碳铬铁合金。

[0018] 所述的脱磷剂的投入量为60～100千克/吨熔体；脱磷时间的最好范围为15～30分钟；脱磷顶吹流量的最好范围为3.0～4.0立方米∕吨熔体•分钟；脱磷顶枪枪位抬高的范围为10～50厘米；脱磷顶吹氩/氧混合气比例的为2:8～0:10；脱磷底吹流量的范围为0.3～0.6立方米∕吨熔体•分钟；脱磷的熔体温度保持在1400～1500℃。

[0019] 所述的氩氧精炼炉是可以顶底复吹的转炉或是AOD炉。

[0020] 所述的脱磷顶吹的混合气为氩气与氧气、氮气与氧气、氩气与氮气及氧气。

[0021] 本发明的积极效果是可以控制铬铁合金熔体在最佳脱磷条件下脱磷，实现氩氧精炼过程中的高效脱磷，获得成品磷含量不大于0.02%wt的低磷低碳铬铁合金，脱磷率大于62%。

具体实施方式

[0022] 下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

[0023] 实施例1

[0024] 多个实施例实验采用的一致条件为：1）氩氧精炼炉为5吨顶底复吹转炉；2）每炉铬铁合金熔体为4吨；3）脱磷剂采用常用的CaO-BaO 渣系，成分：25%氧化钙-50%氧化钡-15%氟化钙-10%氧化铁；4）高碳铬铁合金（原料）碳含量：7.4～7.6%wt；5）高碳铬铁合金（原料）磷含量：0.05～0.06%wt；6）精炼温度为1780～1820℃。

[0025] 通过氩氧精炼多个实施例获得铬铁合金熔体脱磷实验数据如表1所示，可以看到，在本发明所述的脱磷碳含量3.0～5.5%wt、脱磷时间10～30分钟、顶枪枪位抬高距离10～50厘米、顶吹流量3.0～4.0立方米∕吨熔体•分钟、顶吹氩/氧比2:8～0:10、底吹流量0.3～0.6立方米∕吨熔体•分钟及脱磷剂投入量60～100千克/吨熔体的范围内对脱磷率都有所影响，但脱磷率都达到了62%以上，获得了成品磷含量不大于0.02%wt的低磷低碳铬铁合金。

[0026]

[0027] 实施例2

[0028] 1）初次高温降碳：将兑入顶底复吹的氩氧精炼转炉 的高碳铬铁合金熔体通过顶底复吹快速升至1750℃高温进行降碳精炼，直至碳含量降至5.0%wt，在较高温下快速降碳至适合脱磷所需的碳含量，且铬损失最小；

[0029] 2）熔体降温换渣：把碳含量降至5.0%wt的铬铁合金熔体通过复吹氩气使其降温，同时在降温过程中除去50%的原渣，再投入50千克/吨熔体的氧化钡-氧化钙渣系的脱磷剂，直至降温至1400℃；

[0030] 将熔体快速降至适合脱磷所需的温度，同时除去部分不利于脱磷的高硅熔渣，并利用高温熔体快速熔化脱磷剂，同时除原渣和加入脱磷渣剂也加速了熔体降温速度，复吹氩气降低碳气分压可使铬损失最小；

[0031] 3）脱磷：熔体温度降至脱磷温度1400℃后，开始顶吹氩/氧混合气进行脱磷，脱磷时间为10分钟，脱磷顶吹流量为2.5立方米∕吨熔体•分钟，脱磷顶枪枪位抬高15厘米，脱磷氩/氧比例为4:6；同时，底吹氩气搅拌，脱磷底吹流量为0.2立方米∕吨熔体•分钟；通过调整顶枪枪位高度以及少量调整顶吹氩/氧比例与流量来保持脱磷熔体温度在1400℃，到达脱磷时间后，除去脱磷熔渣，加入新精炼熔渣及金属铝、硅铁等加热辅料，顶枪枪位降