[发明专利]一种铁水预处理脱磷剂

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种铁水预处理脱磷用脱磷剂。

背景技术

由于磷在钢中偏析较严重，使钢的韧性变坏，特别在低温条件下，含磷钢易产生“冷脆”现象，钢中磷元素的偏析还会造成钢的各项异性，降低钢的机械性能和焊接性能等，所以，对大多数钢种而言，磷是钢中的有害元素，必须严格控制。高级优质钢要求钢中磷含量低于0.015％，一些低温用钢、海洋用钢、石油管线钢、抗氢裂纹钢等特殊钢要求钢中的磷含量低于0.01％甚至0.005％，这样高的脱磷要求，单一依靠转炉炼钢很难实现。

目前，低磷钢及超低磷钢的冶炼有两种主要技术路线。一种是转炉冶炼采用“双渣法”，即在转炉内采用两次造渣，利用低温有利于脱磷的特点，冶炼初期，通过控制升温并实现快速造高氧化性高碱度渣，实现早期脱磷，然后在冶炼过程中，倒掉含磷量高的初渣，再造新渣冶炼，该方法可以将钢中的磷降低到0.01～0.015％的水平，但很难继续脱磷，另外，该方法工艺复杂，冶炼时间长，严重降低了转炉的寿命和生产率，并给炼钢后的精炼和连铸工序的衔接匹配带来一定困难，随着炼钢向高效化的发展，这种方法已经很少采用。另一种方法是对入炼钢炉前的铁水采用预处理脱磷，即在铁水罐或鱼雷罐内，对铁水进行脱磷处理，由于铁水的温度低，有利于脱磷，可以在较短的时间内将铁水中的磷降低到规定要求以下(低于0.01％，甚至更低)，减轻炼钢炉脱磷的任务。在国外，铁水预处理技术已经成为优质钢冶炼的必备技术，特别是在日本，铁水预处理率已经超过80％，我国的铁水预处理技术也在加大推广应用。传统的铁水预处理脱磷普遍采用两个系列的脱磷剂：苏打(Na₂CO₃)系脱磷剂和石灰系脱磷剂。苏打系脱磷剂的优点是熔点低，化渣快，但由于碳酸钠及分解后的氧化钠，对环境污染严重、设备及耐火材料侵蚀严重、铁水温降大等缺陷，其应用越来越受到限制。石灰系脱磷剂，由于单一的石灰不能脱磷，必须配合氧化剂如氧化铁、锰矿石等固体氧化剂和氧气，石灰主要起造渣剂的作用去固定五氧化二磷以生成可在渣中稳定存在的磷酸钙，但由于石灰的熔点高，必须配合较高量的助熔剂使用，目前工业上加入萤石、苏打、氯化钙等作助熔剂，这些助熔剂都有一定的污染，如萤石造成氟污染等，因此需要研究一种新型的铁水预处理脱磷剂，具有化渣速度快，脱磷能力强，无毒无害等优点。

由于脱磷需要高碱度高氧化性的渣系，目前的碱性氧气转炉炼钢终渣即具备了高碱度和高氧化性的特点，作为炼钢的固体废弃物，转炉终渣也有待进行高附加值的综合利用。利用转炉终渣的高碱度和高氧化性特点，将其用于铁水预处理脱磷在理论上具有可行性，现有技术中也有这方面的报道。中国专利(申请号200910103666.9，以转炉渣为原料的复合脱磷剂及其制备方法)公开了一种用转炉渣、石英砂、轧钢铁皮、铝矾土、苏打、萤石配制的脱磷剂，该发明的不足主要有两个，一是该发明中添加10～14％的苏打和5％的萤石必然会带来碱污染和氟污染，损害操作人员健康，脱磷以后的废渣难以再利用，并会污染水资源和土壤；二是该脱磷剂只配加了石英砂而没有配加活性石灰，降低了脱磷剂的碱度，加入的铝矾土在碱性渣中显示酸性，没有脱磷作用，其助熔化渣效果也较差。中国专利(申请号03115576.6，一种以转炉渣为原料的铁水脱磷剂)公开了一种用转炉渣、石灰、铁氧化物、石灰石、苏打、萤石配制的脱磷剂，该发明的主要不足是配加萤石和苏打，带来碱污染和氟污染，随着对环境保护、操作人员健康等要求的提高，这种含氟含挥发性强碱的渣系越来越少有应用，另外，该发明中配加少量石灰石，由于石灰石及苏打在铁水预处理温度下的分解吸热，会使处理铁水的温度下降，虽然理论上低温有利于脱磷，但温度低不利于化渣，降低实际的脱磷效率和脱磷剂的利用率，并且由于粘渣严重给操作及后续处理带来困难。