[发明专利]一种生产工业纯铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产工业纯铁的方法。

背景技术

工业纯铁是钢的一种，其主要化学组成为：铁含量99.5-99.9重量％，碳含量0.04重量％以下，硅和锰的含量分别在0.15重量％以下，磷和硫的含量分别在0.015重量％以下。工业纯铁实际上还不是真正的纯铁，所以称这一种接近于纯铁的钢为工业纯铁。工业纯铁特别柔软，韧性好，具有较好的电磁性能，所以常被用作深冲材料和电磁材料。工业纯铁也可作为重溶合金、真空感应炉和超低碳不锈钢的原料，所以工业纯铁也可叫原料纯铁。

工业纯铁一般采用电弧炉(或感应电炉)、或电弧炉(或感应电炉)+真空炉的冶炼方式生产。例如，江苏冶金(1996年5期，15-16页)报道的某钢铁厂采用了电弧炉直接冶炼工业纯铁的方法，可以生产碳含量小于0.04重量％的工业纯铁；CN 101078033A中公开了一种以废钢作原料，采用在真空系统和经VOD(真空吹氧脱碳)精炼炉进行真空条件下吹氧脱磷、真空碳脱氧、加渣料底吹氩脱硫精炼生产纯铁的方法；CN 1023410C还公开了一种在回转窑中对高炉铁水制得的铁粒进行固体脱炭，然后用感应电炉或等离子体电炉重熔精炼生产工业纯铁的方法。

上述三种生产工业纯铁的方法存在一个共同的缺点，即均采用电弧炉(或感应电炉)工艺，通常情况下，电弧炉每炉生产的工业纯铁的量约为5-60吨，而感应电炉为1吨以下，生产能力小，不能满足工业需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中生产工业纯铁的方法生产能力小的缺点，提供一种生产能力大的生产工业纯铁的方法。

本发明提供了一种生产工业纯铁的方法，该方法包括以下步骤：转炉初炼，使用转炉进行初炼使铁水转化为钢水；钢包脱氧，将转炉中的钢水出钢到钢包中，并向钢包中加入铝，使钢水中的氧含量为大于0.04重量％至0.06重量％；加热脱氧，将钢包脱氧后的钢水加热到1620-1660℃，向钢包中加入铝，使钢水中的氧含量达到0.03-0.04重量％；真空脱气，在真空条件下对加热脱氧后的钢水进行脱气，至钢水中的碳含量达到0.03重量％以下，再加入铝使钢水中的酸溶铝含量达到0.02-0.05重量％。

转炉是作业率很高的炼钢设备，是脱碳最好的设备之一。氧气顶吹转炉吹入纯氧仅15分钟左右的时间便可将含碳4.5重量％左右的铁水脱碳到约0.05重量％的水平，但此时如果继续进行吹氧脱碳操作，转炉内铁水中的铁被氧化的速度远大于碳被氧化的速度，会出现大量铁被氧化烧损的现象。通常情况下，转炉脱碳的极限是0.03重量％左右，当碳达到0.03重量％左右时，继续吹氧已经不能脱碳，只会使铁大量的氧化。因此，使用转炉生产碳含量小于0.04重量％的工业纯铁的成功率很低，即使有成功的情况，最终产品的碳含量也只能在0.03-0.04重量％之间，无法达到0.02重量％的水平。

本发明的发明人经过大量的研究发现：使用“转炉初炼-钢包脱氧-加热脱氧-真空脱气”的工艺不但可以大规模地生产工业纯铁，而且制得的工业纯铁可以达到碳含量为0.03重量％以下的水平，这是因为：在真空处理前的钢水的氧含量为0.03-0.04重量％，而碳含量为0.03-0.05重量％，在真空条件下钢水中的氧和碳发生反应生成一氧化碳，通过真空设备将一氧化碳脱除，这样可使钢水中的碳含量降低0.02-0.03重量％，从而达到0.03重量％以下的水平，达到工业纯铁对碳含量的要求。对于钢水中剩余的0.01-0.02重量％的氧，通过在真空脱气后加入铝，使工业铁水中的酸溶铝达到0.02-0.05重量％的水平而全部去除，从而避免了在铸造过程中溢出气体。

本发明的生产工业纯铁的方法通过使用“转炉初炼-钢包脱氧-加热脱氧-真空脱气”的工艺，每炉可以生产超过120吨工业纯铁，而且制得的工业纯铁可以达到碳含量为0.03重量％以下的水平。

具体实施方式

本发明提供的生产工业纯铁的方法包括以下步骤：转炉初炼，使用转炉进行初炼使铁水转化为钢水；钢包脱氧，将转炉中的钢水出钢到钢包中，并向钢包中加入铝，使钢水中的氧含量为大于0.04重量％至0.06重量％；加热脱氧，将钢包脱氧后的钢水加热到1620-1660℃，向钢包中加入铝，使钢水中的氧含量达到0.03-0.04重量％；真空脱气，在真空条件下对加热脱氧后的钢水进行脱气，至钢水中的碳含量达到0.03重量％以下，再加入铝使钢水中的酸溶铝含量达到0.02-0.05重量％。