[发明专利]一种冲天炉除硫磷捣炉材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造行业中冲天炉捣炉材料，特别是一种新型除硫磷的捣炉材料的配方和制备方法。

背景技术

冲天炉（化铁炉）是铸造生产中熔炼铁水的最基本的熔炼设备之一，冲天炉在运行过程中排放大量的焦屑烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳及金属氧化物尘粒，对周围环境造成严重污染。传统的炉衬和捣炉材料使用的是石英砂酸性材料，对铁水中的有害硫、磷元素去除能力不强。硫严重阻碍石墨化，含硫量高时，铸铁有形成白口的倾向，硫在铸铁晶界上形成低熔点的共晶体FeS+Fe，使铸铁具有热脆性。此外，硫还使铸铁铸造性变坏，如降低铁液流动性，增大铸件收缩率等，通常限制在0.1-0.15%以下，高强度铸铁则应更低。

磷的影响不显著，可降低铁液的粘度而提高铸铁的流动性。当铸铁中磷的含量超过0.3%时，则形成以Fe₃P为主的共晶体，这种共晶体的熔点较低、硬度高，形成了分布在晶界处的硬质点，因而提高了铸铁的耐磨性。因磷共晶体呈网状分布，故含磷量过高会增加铸铁的冷脆倾向。因此，对一般灰铸铁件来说，一般应限制在0.5%以下，高强度铸铁应限制在0.2%-0.3%以下。

用于冲天炉的燃料为焦炭，在熔炼过程中，高温炉气上升、炉料下降，在两者逆向运动中产生如下过程：底焦燃烧；金属炉料被预热、熔化和过热；冶金反应使铁液发生变化。因此，在熔化过程铁料与炽热的焦炭和炉气直接接触，铁料的化学成分将发生某些变化。铁料因吸收焦炭中的硫，使铸铁含硫量增加高达50%，磷的含量基本不变。因此，欲得到低硫、磷铁液，主要依靠采用优质焦炭和铁料来实现。

为克服上述现有技术的不足，CN1687682A公开了一种冲天炉除硫磷捣炉材料，其特征在于将直径为20-200毫米的镁橄榄石矿置于1000-1200^oC的竖窑中煅烧，煅烧后的矿石被破碎加工成4-400目的M₂S砂粉材料，以重量份计取4-6目砂粉10-20,12-40目砂粉15-20,50-100目砂粉20-30，200目砂粉15-30，与粘合剂材料混合后搅拌3-10分钟得到产品。其中所用粘合剂材料为耐火水泥（铝酸盐水泥），以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50%的熟料，再磨制成的水硬性胶凝材料。

CN1999772A公开了一种冲天炉内铁水强化增温除硫除磷复合粉状喷剂，其特征在于由镁橄榄石粉、木粉、碳酸钙、电石粉和氧化铁粉混合粉碎而成，其原料用量范围以重量百分比计为：镁橄榄石粉15-20%，木粉13-15%，碳酸钙20-25%，电石粉15-20%，氧化铁粉32-36%。其中镁橄榄石粉、碳酸钙与电石粉受热分解的产物均能与铁水中的硫结合生成硫化物碱性浮渣，氧化铁则与铁水中的磷结合反应生成磷化物浮渣流入前炉后，铁渣分离，而达到炉内自动除硫和除磷的效果。

CN102851429A公开了一种在化铁炉内综合脱除铁中有害杂质元素硫、磷的工艺，其特征在于：采用向过热带吹入粉末状或颗粒状脱杂剂的方法脱除铁中的杂质元素硫、磷；具体采用在开炉时，在化铁炉过热带和炉缸带填以焦炭和脱杂剂，在以后进行的熔炼过程中，随炉料加入足量小块脱杂剂，以补充消耗掉的脱杂剂。其主要是通过在过热带与炉缸带增加铁水与脱杂剂的接触来增强化学反应，从而达到强化脱杂、提高脱杂效率；对于脱杂剂的配方并无改进之处。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种能够深度剔除铁水中最有害的硫、磷元素，减少粉尘污染的冲天炉除硫磷捣炉材料。

本发明的目的是这样实现的：一种新型冲天炉除硫磷捣炉材料，各组分的重量份数为：M₂S粉 30-90份，镁砂粉30-50份，耐火水泥10-30份，电石粉10-30，碳酸钙粉10-30份，氧化铁粉20-40份，膨润土粉2-5份。

优选地，上述各粉状组分的粒径均为100um以下。

优选地，镁橄榄石粉与镁砂粉的用量为2:1。

通过上述7种原料的综合作用，能实现炉内除硫、除磷的最佳效果。

一种制备冲天炉除硫磷捣炉材料的方法，将直径为20-200毫米的镁橄榄石矿置于1000-1200℃的竖窑中煅烧，煅烧后的矿石破碎加工成粒径为100um以下的M₂S砂粉材料，混合镁砂粉、耐火水泥、电石粉、碳酸钙粉、氧化铁粉、膨润土粉后搅拌3-10分钟得到本产品。