本发明是高锰钢和高合金钢冶炼过程中脱磷工艺的一种改进方案。 在现有技术中,炼钢所用的造渣材料通常都是石灰,但石灰的脱磷效果很不理想,特别是用于冶炼合金钢或高合金钢时,脱磷效果更差。因此,为了保证高锰钢或高合金钢的合格含磷量,不得不选用资源稀少、价格昂贵的中、低碳的低磷合金元素。但是这种方法的缺点是脱磷效果差、成本高、质量难保证,特别是用于高锰钢返回冶炼的脱磷时,锰的损失很大。而在目前的条件下,这个问题至今还无法解决。
利用碳酸钡造渣的脱磷工艺,从理论上解释,因为钡的氧化物氧化钡比钙的氧化物氧化钙的碱性强,因此氧化钡与五氧化二磷地结合能力也比氧化钙与五氧化二磷强。其反应式是:
从反应式看出,它们之间的热效应的差距也很大,这说明氧化钡脱磷的稳定性比氧化钙的稳定性好。
虽然上述的反应式早已被人们共知,然而长时期以来,由于在理论上一直没有人对氧化钡与五氧化二磷在炼钢的高温下不分解的原因给以证实;另一方面,钡在自然界中的储量和分布都不及钙的量大面广,所以对于钡在炼钢中的作用和位置一直也未引起人们的注意和重视,直到1980年为止,尚未见到过关于用钡作为炼钢造渣材料的研究资料或报导材料。从1981年以来,国内虽曾先后发表过包括本发明人在内的有关这一问题的三篇文章,但也都具有一定的局限性。例如本发明人在1981年第二期《山东冶金》上发表的“对高锰钢脱磷新工艺的试验与探讨”一文中的叙述,碳酸钡的加入量只局限在60~80公斤/吨钢的范围,脱磷效率只有15%以下,造渣制度也还不够完备。
本发明的目的是为了在保证较高脱磷效果的同时,又尽可能地节约碳酸钡的用量,因而根据本发明人已经公布的资料,对碳酸钡的加入量和造渣制度进行了新的探讨研究。
本发明的要点是在原有的基础上,把碳酸钡的加入量扩大到60~150公斤/吨钢的范围;同时,按照配料的含磷量决定其造渣制度,即在低磷的情况下,先用石灰造渣,并在氧化前扒渣,而后加入高碳合金和碳酸钡造渣,当碳、磷进入规格后不扒渣还原;如果磷高时,则先在溶化期和氧化期用石灰造渣,待磷符合要求时扒渣,而后加入高碳合金元素及碳酸钡做造渣材料,待合金元素熔后再氧化去磷、降碳。
本发明除可用于冶炼高锰钢与高合金钢以外,还可直接用碳酸钡做造渣材料,并在更换脱氧剂的条件下用于返回法冶炼各种高合金钢。
实施例1:冶炼高锰钢的脱磷程序:
1.按照锰12.5%、碳有足够的脱碳量,以及按照废钢和合金中的含磷量进行磷的配料计算。
2.送电后,电极弧下出现液面时开始加入石灰、萤石,溶清后扒渣、流渣或吹氧氧化去磷,使磷降到最低限度。
3.当碳、磷的含量与配料吻合时,扒去全部石灰渣,而后加入高碳锰铁合金和碳酸钡造渣。
4.吹氧熔化锰铁,溶清后搅拌取样分析。
5.继续吹氧沸腾,降碳去磷,并取样分析碳、锰、磷和炉渣碱度R。(氧化期要求R=2~2.5)。
6.当碳、磷进入规格,温度达到1500℃时,进行不扒渣还原。
7.如果磷仍然很高,可以部分或全部更换还原渣;如果磷仍高时,可经少量的吹氧氧化,再少量还原出钢。
8.还原仍以碳粉、硅粉混合,分批加入。并酌情取样分析碳、硅、锰、磷、硫及炉渣碱度R(还原期要求R=2.2~3)以及渣中的氧化亚铁和氧化锰。
9.当FeO+MnO<2%,硫少于规格时,调整成份。
10.当温度与成份合适时,用钢渣混出法出钢
实施例2:返回法用碳酸钡冶炼高锰钢或其它高合金钢的脱磷时,为了达到除磷的目的,必须进行一定的脱碳量;对一些难还原的元素,可采用强脱氧剂进行还原。
本发明的优点是:(1)由于增加了碳酸钡的加入量,脱磷效率有显著的提高。按照本发明人已公布的碳酸钡脱磷技术,碳酸钡的加入量只有60~80公斤/吨钢,脱磷效率只有1.5%以下,而本发明的碳酸钡脱磷新工艺,碳酸钡的加入量扩大到60~150公斤/吨钢,脱磷效率高达50%以下,因而有效地解决了合金钢和高合金钢的脱磷难关;特别是对解决高锰钢的质量和成本问题则更为现实可行。(2)此法不但在氧化期可以去磷,而且在还原期和出钢过程仍可继续去磷,钢的机械性能则并不低于旧法。(3)可以大量的使用价廉的高碳锰铁合金,使锰钢的成本降低100元/吨钢左右,既取得显著的经济效益,还可大量减少进口合金的消耗。