[发明专利]一种冶炼低锰生铁的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金生产工艺领域，尤其涉及到一种低锰生铁的冶金新工艺。

背景技术

随着我国汽车、风力发电等行业的迅猛发展，对其所用铸件的强度、延伸率、韧性及耐磨性等提出了越来越严格的要求。这些铸件主要是性能优异的球墨铸铁。要获得优良的球墨铸铁使用性能，严格控制其杂质元素中锰含量非常重要。高纯度球墨铸铁中要求锰含量低于0.05％，甚至要求达到0.02％以下。

随着我国工业化进程的快速发展和钢铁积累量的大幅度增加，废钢价格会逐渐降低，可以利用廉价的废钢来生产出优质高纯生铁。然而，几乎绝大部分钢中均含有0.2％以上的锰含量，有的钢中锰含量已经达到2.0％。所以，如何脱除废钢中的锰元素是必须要解决的冶金问题。

文献(铃木克美崛江皓：铸铁熔液中的锰去除方法及球墨铸铁的制造方法，公开号CN1448521A)，以废钢脱锰为背景，提出了一种将Na2SO4，Na2S，NaHS作为添加剂加入到铁液中的脱锰方法，但这种方法成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有的技术问题提供一种冶炼低锰生铁的生产工艺。在熔炼装置中以废钢为主要原料，在熔炼过程中向钢液中吹入氧气，在吹炼的过程中逐步加入含有下列原料的造渣剂：CaO、SiO2、CaF2、MgO，使合成造渣剂碱度为：B(％CaO/％SiO2)0.35～1.0；使合成造渣剂成分满足下列重量百分比：(CaO+SiO2)43～97％，(FeO+MnO)0～30％，CaF2 3～15％，MgO0～8％，其它残余成分总和0～4％。

当原料为高锰废钢时，需要选用增碳剂提高钢液中碳含量。

已熔化的废钢中加入增碳剂后的熔液称为铁液(以下通称：铁液)，如有必要，也可在铁液中补加一定含量的硅。

进一步控制冶炼温度为1280至1350℃，吹炼时间为25至35min。

可以继续转入下道工序再进行脱磷、脱硫等其它操作。

本发明通过向感应炉(也可是电弧炉、铁水罐)中吹入氧气，起到同时脱硅、脱锰的目的，减少了对高炉铁水预脱硅工序，简化了流程。脱硅所生成的(SiO2)在炉渣中起到了稳定(MnO)作用，有利于铁水脱锰。在吹炼过程中硅、锰等元素的氧化放出的化学热恰好可以用来加热和熔化冶炼过程所添加的造渣剂，使得热量得到了有效利用。本发明可以将高锰铁水(锰含量达到0.4％以上)脱除到0.02％以下，脱锰率达到85％以上(脱锰率＝(初始锰含量-终点锰含量)/初始锰含量×100％)。工序紧凑，冶炼成本低。

本发明的脱锰工艺原理为：当铁液中吹入氧气时，铁液中硅、锰和氧结合生成(MnO)和(SiO2)，这些氧化物上浮到铁液表面成为熔渣。众所周知，(MnO)是碱性氧化物，而渣中的脱硅产物(SiO2)是强酸性氧化物，因此，渣中一定量的(SiO2)有利于渣中(MnO)的稳定存在，有利于铁液深度脱锰。但仅仅依靠铁液中生成的(SiO2)、(MnO)来调节炉渣成分是远远不够的，主要原因是渣中(SiO2)的生成量是由铁液中硅含量来决定，如果渣中(SiO2)量太高，炉渣粘度显著增加，不利于脱锰生成的(MnO)均匀进入渣相，反之，如果(SiO2)太低，就会使得炉渣中(MnO)稳定性降低，不利于铁液中锰含量的进一步降低。为此，为铁液快速脱锰，需要对炉渣成分进行严格控制。添加CaO、CaF2可以调节炉渣的流动性和碱度；由于(MgO)会显著增加炉渣粘度，所以炉渣中(MgO)不能超过8％；渣中(MnO)过高，会明显增加渣中(MnO)的不稳定性，对脱锰不利；同时，在吹炼过程中会导致部分金属铁的氧化，生成(FeO)进入炉渣，渣中过高的(FeO)表明铁液金属烧损严重，降低了金属收得率。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

选定10公斤感应炉为熔炼装置，以高锰废钢为原料，选用优质增碳剂提高钢液中碳含量，并在铁液中补加硅。然后用氧枪从感应炉上部向铁液中吹入氧气，在吹炼过程中逐步加入成分含有CaO、SiO2、CaF2、MgO的造渣剂，控制冶炼温度1280至1350℃，吹炼时间25至35min。表1为不同的炉渣成分对脱锰效果的影响，并进一步用图1表示。从表1和图1中的对比实验结果可以看出，当炉渣碱度控制在本发明的成分范围，可以获得85％以上的脱锰率，最低锰含量可以脱除到0.02％。

表1采用不同炉渣成分工艺对脱锰效果的对比结果