專利名稱：一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法
技術領域：
本發明涉及一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，特別是涉及氬氧精煉鉻鐵合金脫磷及降碳保鉻的方法。
背景技術：
低碳鉻鐵合金是冶煉特種鋼和超低碳合金結構鋼的重要原料，它的碳含量越低、鉻含量越高和磷含量越低，其使用價值和經濟價值就越高，因此，獲得低磷低碳鉻鐵合金是冶金工業追求的重要目標。近年采用氬氧精煉技術對高碳鉻鐵合金熔體進行精煉獲得低碳或超低碳鉻鐵合金的方法，是取代高耗能低效率的“三步法”和“波倫法(Perrin) ”的高效節能的精煉方法。氬氧精煉鉻鐵合金技術方案已有較多專利申請及文獻報道。 為適應低碳鉻鐵合金用戶對磷含量越來越苛刻的要求，鉻鐵合金在氬氧精煉過程中除要避免鉻損失和快速降碳外，進一步降低磷含量是非常重要的。專利申請201010102823. 7和201010115072. 2提出了在較高溫度下對碳含量為7 8%wt的高碳鉻鐵合金熔體進行氬氧精煉的方法，較好的解決了降碳保鉻的問題，但磷含量仍然保持了原來高碳鉻鐵合金熔體的磷含量(O. 04 O. 06%wt)，對如何進一步降低磷含量問題未能提出解決方案。熱力學計算與實驗研究結果表明，氬氧精煉鉻鐵合金熔體進一步脫磷，除需要適合的脫磷劑外，熔體溫度對脫磷的影響十分重要，較低的熔體溫度(低于1550°C)有利于脫磷，隨著熔體溫度升高，脫磷效果顯著降低，但是較高的熔體溫度(高于1750°C )卻有利于降碳保鉻，而較低的熔體溫度會造成大量鉻的損失并使降碳變得困難，因此，氬氧精煉鉻鐵合金存在保鉻需要較高溫度而進一步脫磷需要較低溫度的矛盾。鉻鐵合金熔體的碳含量對脫磷的影響也是至關重要的，一般來說，碳可以增加磷的活度系數，在熔體碳含量較高時進行脫磷可有效提高脫磷效果，但實驗研究表明，熔體碳含量在3 5%wt范圍內時進行脫磷具有較好的脫磷效果，但熔體碳含量過高時(如碳含量大于5%wt)進行脫磷會在熔體液面與渣之間因降碳氧化反應劇烈而阻礙磷的氧化，導致脫磷效果不穩定及容易出現“回磷”現象。此外，適合的脫磷劑與熔體脫磷溫度及熔體碳含量的配合也是提高脫磷效果的重要因素，目前已公知BaO-CaO、CaO-BaCO3-CaF2、BaO-BaCl2等許多脫磷渣劑。上述說明，較低的熔體溫度和適合的熔體碳含量范圍可有利于進一步脫磷，但在較低的熔體溫度進行氬氧精煉卻會造成大量的鉻損失并導致降碳效率降低，從而難以達到降碳保鉻的目的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，是根據有利于降碳保鉻和有利于進一步脫磷的實驗結果，把高碳鉻鐵合金熔體在氬氧精煉爐中進行不同溫度的分段精煉，即先將碳含量7. O 8. 0%wt的高碳鉻鐵合金熔體升溫至1750 1850°C進行高溫氧化降碳，待熔體中的碳降至有利于脫磷的上限含量5. O 5. 5%wt時，將熔體降至有利于脫磷的1400 1550°C溫度,并在有利于脫磷的3. O 5. 5%wt脫磷碳含量范圍內進行脫磷處理，再將脫磷處理后的熔體升溫至1750 1850°C繼續進行高溫氧化降碳，直至獲得低碳鉻鐵合金。本發明的技術方案是這樣實現的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征在于具體步驟如下
1)初次高溫降碳將兌入氬氧精煉爐的高碳鉻鐵合金熔體通過頂底復吹快速升至1750 1850°C高溫進行降碳精煉，通過爐前取樣分析，當所取樣品達到碳含量降至5. O 5. 5%Wt ；
在較高溫下快速降碳至適合脫磷所需的碳含量，且鉻損失最小；
2)熔體降溫換渣把碳含量降至5.O 5. 5%wt的鉻鐵合金熔體通過復吹氬氣使其降 溫，同時在降溫過程中除去50 100%的原洛，再投入40 120千克/噸熔體的氧化鋇-氧化鈣渣系的脫磷劑，直至降溫至1400 1550°C ；
將熔體快速降至適合脫磷所需的溫度，同時除去部分不利于脫磷的高硅熔渣，并利用高溫熔體快速熔化脫磷劑，同時除原渣和加入脫磷渣劑也加速了熔體降溫速度，復吹氬氣降低碳氣分壓可使鉻損失最小；
3)脫磷熔體溫度降至脫磷溫度1400 1550°C后，開始頂吹氬/氧混合氣進行脫磷，脫磷時間為10 40分鐘，脫磷頂吹流量為2. 5 5. O立方米/噸熔體·分鐘，脫磷頂槍槍位抬高10 100厘米，脫磷氬/氧比例為4:6 0:10 ;同時，底吹氬氣攪拌，脫磷底吹流量為O. 2 I. O立方米/噸熔體·分鐘；通過調整頂槍槍位高度以及少量調整頂吹氬/氧比例與流量來保持脫磷熔體溫度在1400 1550°C，到達脫磷時間后，除去熔渣，再重新加入新精煉熔渣，然后加入20 60公斤/噸金屬鋁、硅鐵或金屬鋁和硅鐵加熱輔料，頂槍槍位降至正常精煉高度，重新頂底復吹氬/氧混合氣快速升溫1750 1850°C。其可確保在有利于脫磷的熔體溫度下快速脫磷，脫磷過程中熔體碳含量會逐漸降低可以控制在不低于3. 0%wt的范圍內；通過抬高頂槍槍位頂吹攪拌脫磷熔渣并保持脫磷熔渣處于熔化狀態，同時減少對熔體的氧化；通過底吹氬氣攪拌使熔體與脫磷熔渣充分接觸并減小碳氣分壓，使碳能夠繼續氧化進而避免鉻氧化。4)二次高溫降碳將脫磷處理后的熔體重新升溫至1750 1850°C進行高溫精煉，直至獲得低碳鉻鐵合金。所述的脫磷劑的投入量為60 100千克/噸熔體；脫磷時間的最好范圍為15 30分鐘；脫磷頂吹流量的最好范圍為3. O 4. O立方米/噸熔體·分鐘；脫磷頂槍槍位抬高的范圍為10 50厘米；脫磷頂吹氬/氧混合氣比例的為2:8 0:10 ;脫磷底吹流量的范圍為O. 3 O. 6立方米/噸熔體·分鐘；脫磷的熔體溫度保持在1400 1500°C。所述的氬氧精煉爐是可以頂底復吹的轉爐或是AOD爐。所述的脫磷頂吹的混合氣為氬氣與氧氣、氮氣與氧氣、氬氣與氮氣及氧氣。本發明的積極效果是可以控制鉻鐵合金熔體在最佳脫磷條件下脫磷，實現氬氧精煉過程中的高效脫磷，獲得成品磷含量不大于O. 02%wt的低磷低碳鉻鐵合金，脫磷率大于62%。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步的描述
實施例I
多個實施例實驗采用的一致條件為1)氬氧精煉爐為5噸頂底復吹轉爐；2)每爐鉻鐵合金熔體為4噸；3)脫磷劑采用常用的CaO-BaO渣系，成分25%氧化鈣-50%氧化鋇-15%氟化鈣-10%氧化鐵；4)高碳鉻鐵合金(原料)碳含量7. 4 7. 6%wt ；5)高碳鉻鐵合金(原料)磷含量0. 05 O. 06%wt ；6)精煉溫度為1780 1820°C。通過氬氧精煉多個實施例獲得鉻鐵合金熔體脫磷實驗數據如表I所示，可以看至|J，在本發明所述的脫磷碳含量3. O 5. 5%wt、脫磷時間10 30分鐘、頂槍槍位抬高距離10 50厘米、頂吹流量3. O 4. O立方米/噸熔體·分鐘、頂吹氬/氧比2:8 0:10、底吹流量O. 3 O. 6立方米/噸熔體·分鐘及脫磷劑投入量60 100千克/噸熔體的范圍內對脫磷率都有所影響，但脫磷率都達到了 62%以上，獲得了成品磷含量不大于O. 02%wt的 低磷低碳鉻鐵合金。
權利要求
1.一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征在于具體步驟如下1)將兌入氬氧精煉爐的高碳鉻鐵合金熔體通過頂底復吹快速升至1750 1850°C高溫進行降碳精煉，直至碳含量降至5. 0 5. 5%wt ； 2)把碳含量降至5.0 5. 5%wt的鉻鐵合金熔體通過復吹氬氣使其降溫，同時在降溫過程中除去50 100%的原渣，再投入40 120千克/噸熔體的氧化鋇-氧化鈣渣系的脫磷齊U，直至降溫至1400 1550°C ； 3)熔體溫度降至脫磷溫度1400 1550°C后，開始頂吹氬/氧混合氣進行脫磷，脫磷時間為10 40分鐘，脫磷頂吹流量為2. 5 5. 0立方米/噸熔體 分鐘，脫磷頂槍槍位抬高10 100厘米，脫磷氬/氧混合氣的比例為4:6 0:10，脫磷底吹流量為0. 2 I. 0立方米/噸熔體 分鐘；保持脫磷熔體溫度在1400 1550°C，到達脫磷時間后，除去脫磷熔渣，加入新精煉熔渣及金屬鋁、硅鐵等加熱輔料，頂槍槍位降至正常精煉高度，重新頂底復吹氬/氧混合氣快速升溫1750 1850°C ； 4)將脫磷處理后的熔體重新升溫至1750 1850°C進行高溫精煉，直至獲得低碳鉻鐵I=I -Wl o
2.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷劑的投入量為60 100千克/噸熔體。
3.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷時間為15 30分鐘。
4.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷頂吹流量范圍為3. 0 4. 0立方米/噸熔體 分鐘。
5.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷頂槍槍位抬高范圍為10 50厘米。
6.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷頂吹氬/氧混合氣的比例范圍為2:8 0:10。
7.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷底吹流量范圍為0. 3 0. 6立方米/噸熔體 分鐘。
8.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的所述的氬氧精煉爐是可以頂底復吹的轉爐或是AOD爐。
9.根據權利要求I所述的一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征是所述的脫磷頂吹的混合氣為氬氣與氧氣、氮氣與氧氣、氬氣與氮氣及氧氣。
全文摘要
本發明涉及一種氬氧精煉低磷鉻鐵合金的方法，其特征在于具體步驟如下初次高溫降碳在較高溫下快速降碳至適合脫磷所需的碳含量，且鉻損失最小，熔體降溫換渣，脫磷，二次高溫降碳；是根據有利于降碳保鉻和有利于進一步脫磷的實驗結果，把高碳鉻鐵合金熔體在氬氧精煉爐中進行不同溫度的分段精煉，即先將碳含量7.0～8.0%wt的高碳鉻鐵合金熔體升溫至1750～1850℃進行高溫氧化降碳，待熔體中的碳降至有利于脫磷的上限含量5.0～5.5%wt時，將熔體降至有利于脫磷的1400～1550℃溫度，并在有利于脫磷的3.0～5.5%wt脫磷碳含量范圍內進行脫磷處理，再將脫磷處理后的熔體升溫至1750～1850℃繼續進行高溫氧化降碳，直至獲得低碳鉻鐵合金。
文檔編號C21C7/072GK102808065SQ201210314608
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者王淮, 吳化, 張德江, 尤文, 王佳立 申請人:長春工業大學