CN1005276B - 精炼熔融金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明阐述从常见磷含量的熔融金属，生产低磷钢的方法。采用这种方法，在冶金炉中，尤其是转炉里的熔融金属，可以一步同时完成脱碳和脱磷。炼制中，主要或完全由工业级纯氧组成的炼制气顶吹到熔融液，并把惰性搅拌气体，从下面吹入熔融液。炉内装有的熔融金属的含锰量，按重量计，低于０．２％，随后加入石灰进行精炼。吹炼结束时，钢水里最终含磷量，按重量计，可降到０．００５％或更低，而不更换炉渣。

Description

精炼熔融金属的方法

本发明阐述从常见的磷含量的熔融生产低磷钢的方法。采用这种方法，在冶金炉中，尤其是在转炉里的熔融金属，可以一步同时完成脱碳和脱磷。炼制中，主要或完全由工业级纯氧组成的炼制气体顶吹到熔融液上，并吹入某种惰性搅拌气体。

众所周知，磷对钢的性能起着不良影响。除某些钢种，故意加进磷作合金元素意外，大多数钢种要求其中磷含量，按重量计，低至0.010到0.030%。由上述大家知道的吹炼方法，可达到该磷含量。

西德专利3，318，332发现了一种进一步降低磷含量的方法，这种方法是在转炉里装入脱硅的熔融金属，由炉顶吹入炼制用的氧，并连同往熔融金属加入成渣剂，同时从熔体下面吹入由惰性气体、氮、氧、一氧化碳，二氧化碳或其混合物组成的气体。用这种精炼方法，其指标是，最后磷含量，按重计，等于和低于0.010%。

这种方法的缺点是，熔融金属温度下降很多，并产生额外量的炉渣，这些沪渣必须转去另外再处理，同时，还增加了铁的损耗和耐火材料的消耗。

按照西德专利2，842，563告知的方法，在常规的炼制过程结束或即将结束之前，也就是说，当钢水中碳含量，按重量计，已低于0.4%，此时，精炉渣也已大量除去，便将CaCO₃和Na₂CO₃，按1∶1的比例，放进精炼炉中沸腾钢水中，同时加入萤石和/或氧化铁，每种用量多到碳酸盐混合物重量的30%，通过往钢水里通入载气，其通入深度能使所有的炉渣彻底混合，然后放出钢水，同时挡住熔炼的炉渣，在钢水包中按原先知道的方法完工。用这种方法，据说，钢中的磷含量可降到低于0.001%。

在西德专利3，245，098告知的另一种方法中，转炉里的钢水不脱磷，或只是在脱碳以后微脱一下磷，便流到一个能够加热的钢水包中，流出温度主要在碳燃烧后确定，然后，在钢水包里，按原先知道的方法，吹入脱磷剂。

这两种大家知道的方法的缺点，仍然是产生多量的炉渣，这些炉渣必须用昂贵的方法重新处理或运往垃圾场。此外，由于加入成渣剂，又使温度下降，妨碍了加入废金属。

本发明目的是，以兼有吹炼-精炼的一步冶炼法，使熔融金属里常见的磷含量（按重量计算，一般达到0.2%），降到低于0.005%（按重量计），而不必有额外的费用。

从本文开始所述的一般类型的方法出发，按照本发明，当炉内装的熔融金属含磷量，按重量计，低于0.2%，而且炼制进行到钢中的最终磷含量，按重量计，降到0.005%或更少，本发明的目标便可达到。

在大家知道的复合吹炼法中，氧气由炉顶吹入，搅拌气体由下面吹入，所用熔融金属的锰含量，按重量计，一般约为0.4%-0.8%，例见西德杂志“Stahl und Eisen”，104（1984），第16，767-773页。第769页上的图6，表示所用熔融金属的锰含量约为0.50%-0.60%。精炼后的钢水最后磷含量，同转炉大小有关，其范围为0.010%至0.020%，例见西德杂志“Stahl und Eisen”，103，（1983），第4，769-771页的图4，9，和12 163-165页关于另一种复合吹炼法，熔融金属中平均含锰量1.29%，便被说成是很低的（第165页，左栏，第一段，以及图5），不过，在这个刊物里，没有发现有炼制钢的最终磷含量。

本发明现在是基于这样的发现即当所用熔融金属锰含量，按重量计，低于0.2%，精炼后钢水的最后磷含量，按重量计，能低至0.005%。或更少。这就使消除大家知道的方法所固有的缺点成为可能。

在专家中迄今流行这样的看法，即所用熔融金属的锰含量，按重量计，数量级必须达0.4%到0.8%，才能实施这类吹炼方法。熔融金属中的这些锰含量，是要防止在吹炼完毕的炉渣里含铁量达多，以至平均数超过20%。而按照本发明，由于熔融金属的锰含量，按重量计，限于0.2%，然而加入的石灰能出乎意料地被活化，由于炼制早期的铁氧化而得到促进，这就加速了熔融金属里磷的氧化，生成的（P₂O₅），可以在炼制早期，就以稳定的形式固定在炉渣里。

低锰含量的熔融金属原料可以不难获得，也不需由于高炉中使用廉价的低锰含量矿和由于省去了再次使用高炉原料中的含锰钢厂炉渣所需的费用。

用一步工艺，即可炼制得到低的含磷量的钢，这是本发明方法的突出优点。这意味着，没有必要单独的预先脱磷。

按照本发明的某推荐实例，如果采用含硅重量为0.15%到0.35%最好少于0.3%的熔融金属，与降低所需石灰量有关的一个优点是所得到的炉渣量。石灰量达到每吨熔融金属需20到40公斤。在所述范围里，较低的石灰相应于较低的硅含量。

这样，由高炉法得到的硅，锰含量低的熔融金属，可以立即用一步吹炼法炼制，无需在前面先脱磷，也无需更换炉渣以降低碳、硫，特别是磷的含量。

在冶金炉中，尤其是在转炉中采用这种方法，工业纯氧经炉顶的吹管，吹入熔融金属液。同时，某种惰性搅拌气体由下面吹入熔融液。从顶吹氧气开始后就持续地或间歇地这样做直到精炼好的钢水出料。在间歇吹的情况下，尤其是在炼制开始和后期的占总的吹气时间30%的吹炼时间里，必须吹入惰性搅拌气体。

参考下面实例，对本发明作更详细的说明。

例1

330吨熔融金属，其组成为：（按重量计算）

4.60%碳 0.08%磷

0.17%锰 0.018%硫

0.35%硅 其余为铁

将它们装入温度为1，344℃的转炉里，同时装入96吨废钢。精炼气体仍然是工业纯氧，它由炉顶吹入熔融金属。每吨熔融金属的石灰加入量为51公斤。

从开始顶吹氧气到炼制好的钢水放料，用作搅拌气体的氩气，从下面吹入熔融金属，其吹入速度为平均每吨炼制金属每分钟0.03立方米（S.T.P）。吹炼结束时，温度是1640℃。此时取出的样品有下列组成：（按重量计算）

0.029%碳 0.005%磷

0.07%锰 0.010%硫

其余为铁

每吨熔融金属的炉渣量为99公斤，炉渣的含铁量Fe-16.9%（按重量计）。

例2

316吨熔融金属，其组成为：（按重量计算）

4.68%碳 0.08%磷

0.16%锰 0.019%硫

0.24%硅 其余为铁

将它们装入温度为1300℃的转炉里，同时装入95吨废钢。

所用的炼制用气体仍然是工业纯氧气，它由炉顶吹入熔融金属。每吨熔融金属的石灰加入量为31公斤。

从氧气顶吹开始到结束，用作搅拌气体的氩气由下面吹入熔融金属，其速度为平均每吨熔融金属每分钟0.03立方米（S.T.P）。吹炼结束时，熔融金属温度是1630℃。此时取出的样品有下列组成：（按重量计算）

0.025%碳 0.004%磷

0.08%锰 0.017%硫

其余为铁

每吨熔融金属的炉渣量为79公斤，炉渣的含铁量Fe-17.9%（按重量计）。

例3

没有被本发明包括在内的这个比较例，用了305吨熔融金属，其组成为：（按重量计）

4.60%碳 0.10%磷

0.61%锰 0.019%硫

其余为铁

它同105吨废钢一起装入1340℃的转炉。

所用的炼制用气是工业纯氧，它由炉顶吹入熔融金属。每吨熔融金属的石灰加入量为54公斤。

从氧气顶吹氧气到冶炼好的钢水出料，用作搅拌气体的氩气，由下面吹入熔融金属，其速度为平均每吨熔融金属每分钟0.03立方米（S.T.P）。持续时间为18分钟。吹炼结束时，熔融金属温度是1.625℃。此时取出的样品有下列组成：（按重量计算）

0.026%碳 0.011%磷

0.22%锰 0.011%硫

其余为铁

每吨熔融金属的炉渣量为111公斤，炉渣的含铁量Fe-18.50%（按重量计）。

将比较例结果同根据本发明的例1、例2相对照，可以看到，在起始含磷量大致相同情况下，当转炉里装入的熔融金属的锰含量，按重量计，低于0.20%，炼制好的钢里的磷含量，按重量计，能降低到0.005%和更低。同时，并不会增加铁的成渣，或出现其它方法的缺点。另外，如果降低熔融金属的硅含量，石灰用量可进一步降低（见例2），这样，也减少的生成的炉渣量。优于比较例的另一优点是，实施这种吹炼方法，钢水不会沸腾。这就很大程度上消除了大家知道的炉渣和钢水喷射。

本发明方法适用于精炼含磷量低的熔融金属，其初始含磷量，按重量计，从0.02至0.2%，最好是在0.15%以下。

吹炼开始时，加入的石灰呈块状（8-40毫米）。当按本发明方法实施吹炼时，石灰加入量主要取决于含硅量，其用量不会超过不照本发明方法实施的一般类型冶炼的用量。

吹炼结束时的炉内温度，应不超过1，650℃

按照本发明方法，炉渣里不加诸如萤石或矾土等助溶剂。

Claims (2)

1、在冶金炉，特别是在转炉中使通常含磷量的熔融金属同时脱碳，脱磷而生产低磷钢的方法，炼制中，由炉顶往熔融金属液里吹入主要或完全由工业级纯氧组成的炼制气体，并把惰性搅拌气体吹入熔融金属，特别是从下面吹入，其特征在于，炉内装有的熔融金属含锰量，按重量计，低于0.2%，随后加入石灰，炼制一直进行到在吹炼结束时钢水里最终含磷量，按重量计，可降到0.005%或更低，而不更换炉渣。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于所用熔融金属的含硅量，按重计，为0.15至0.35%，在精炼中，每吨粗钢加入20至40分斤石灰。