[发明专利]一种新型钙系合金脱砷剂及脱砷方法

说明书

本发明公开了一种新型钙系合金脱砷剂及脱砷方法，其特征在于，脱砷剂包括Ca‑Fe合金和Ca‑Si合金，以质量百分数计，Ca‑Fe合金中Ca 25‑35％，Fe 65‑75％；Ca‑Si合金中Ca 25‑35％，Si 65‑75％。在钢液中采用多次加入新型钙系合金脱砷剂的方法逐步脱砷，为了保证脱砷反应进行充分，要求加强搅拌，保留钢液静置时间促进脱砷产物上浮去除，整个脱砷过程保持吹氩状态或者真空状态，防止空气氧化钢液。采用本发明脱砷后钢液中的砷含量由0.11％降到0.048％，脱砷率为56.36％，脱砷效果很好。相比于其他脱砷方法，本发明脱砷效果良好，有利于夹杂物上浮去除，减少了材料损耗，经济划算并且方便操作。加入的新型钙系合金脱砷剂在脱砷的同时未污染到钢液，有利于控制钢中夹杂物数量、大小和成分，提升钢材性能。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种新型钙系合金脱砷剂及脱砷方法。

背景技术

基于资源、成本、性能等多方面因素考虑，钢铁仍然是当今的主体材料，但随着科技的发展，越来越多的工具和材料对使用性能的要求不断提高，钢铁产品面临着被新型工程材料如铝、玻璃、高分子材料、复合材料等取代的巨大压力，钢铁材料面临着越来越大的挑战。随着宇航、国防、石油化工、原子能工程、海洋工程等现代化尖端技术的发展，对钢铁材料质量的要求不断提高，要求降低钢材中的有害残余元素，提升钢的纯净度。

在钢铁冶炼过程中，不可避免的会存在一些有害残余元素如砷等。这些有害残余元素主要来源于铁矿石和废钢，一方面，随着高品位铁矿资源的枯竭，低品位的铁矿资源逐渐被使用(例如，我国南方大量使用含砷铁矿)；另一方面由于钢铁的循环使用，短流程废钢炼钢产量逐年增加，炼钢过程废钢加入占比提升。低品位铁矿石和废钢的循环利用导致了钢中砷等低熔点残余元素的含量增加。由于钢铁产品可以无限循环使用，而目前废钢的分类及处理技术还不够完善，从而使得钢中残余元素不断富集。有害残余元素含量很低却能对钢材性能造成巨大影响，其中砷在钢铁产品中会在晶界聚集，导致回火脆性；热加工过程钢铁产品容易产生热脆裂纹；杂质砷超过一定含量时，会造成严重的成分偏析，生成低硬度颗粒状化合物，降低焊接性、冲击性，同时也会降低钢的强度与塑性等。

综上所述，为了有效降低钢液中的砷含量，需要发明一种新型的脱砷剂体系以及脱砷方法。要求其不仅脱砷能力强而且还不会污染钢液。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新型钙系合金脱砷剂及脱砷方法，可以解决目前脱砷剂效率低，材料损耗大，脱砷产物容易污染钢液等问题，达到良好的脱砷效果，有利于生产高质量的钢铁产品。

本发明是这样实现的，采用新型钙系合金脱砷剂，脱砷剂包括Ca-Fe合金和Ca-Si合金，以质量百分数计，Ca-Fe合金中Ca 25-35％，Fe 65-75％；Ca-Si合金中Ca 25-35％，Si65-75％。

上述的新型钙系合金脱砷剂，按重量计，Ca-Fe合金和Ca-Si合金的比例为1.5-2.5：1。

上述的新型钙系合金脱砷剂，按重量计，所述脱砷剂的使用量为钢液的5-15％。

上述的新型钙系合金脱砷剂，所述Ca-Fe合金中，P≤0.06％，S≤0.04％；Ca-Si合金中P≤0.04％，S≤0.04％。

新型钙系合金脱砷剂的脱砷方法，将Ca-Fe合金和Ca-Si合金分3～6次加入钢液中，每次搅拌1～2分钟，脱砷剂全部加入后，再次搅拌1～2分钟，钢液静置3～5分钟，进行脱砷反应从而降低钢液中的砷含量。

新型钙系合金脱砷剂的制备方法，所述脱砷反应时保持吹氩状态或者真空状态防止空气氧化钢液。

本发明与现有技术相比，具有以下优点；

脱砷剂起脱砷作用的是钙，当向钢液中加入钙合金时，部分钙会气化并在会在渣钢界面发生脱砷反应；部分钙会溶于钢液中并在钢液中发生脱砷反应；因此脱砷反应方程式为：