[发明专利]用海绵铁炼钢的工艺和设备

说明书

本发明涉及一种炼钢工艺，其原料采用含磷高于0.3%，含SiO₂高于5%及Al₂O₃超过3%的酸性脉石，以及含碱性脉石CaO-MgO低于5%的海绵铁，如果需要的话，亦可加入约为海绵铁炉料的30%的废铁作为原料。本发明还涉及实施这一工艺的设备。

海绵铁是由直接还原法生产的。通常，它含碳0.20～2.40%，含硫0.01～0.03%以及含磷0.007～0.05%，此外，还有含2～4%的SiO₂及0.6～2.7%的Al₂O₃等的酸性脉石和含CaO-MgO的0.20～3%的碱性脉石，剩余的量基本上是铁和铁的氧化物。

这种成分的海绵铁一般是在碱性炉衬的容器中加入碱性造渣剂熔炼的，通过碱性造渣剂大量吸收磷及各种脉石成分，可使金属熔体直接冶炼成钢。

但是，由含磷矿物如磷灰石量很高的铁矿所制得的海绵铁随直接还原的工艺不同，其成分亦不同：磷大于0.3%最多为1.2%，SiO₂大于5%，有的甚至高达7～8%，Al₂O₃由大于3%最多为6%左右，而其碱性脉石的量，当以CaO-MgO表示时，还不足5%，甚至不足4%。

到目前为止，用这种成分的海绵铁生产出有用的钢仍然是不可能的，或是只有极低的经济效益。因为在碱性炉衬的冶炼装置中冶炼时，不可能接受脱除这些磷所必需的大量碱性脱磷剂，这些脱磷剂熔化时，需要很高的能耗。同时，其装料的时间太长，所形成的渣量也过大，并且，其铁收得率也太低。要使酸性脉石和含磷的伴生矿物在铁矿石直接还原之前就除掉，实际上只有在几种类型的铁矿石，如在磁铁矿石情况下才是可能的，而且在这种处理中，磨矿和其后的杂质的分离的费用，都是极高的。

本发明旨在避开这些缺点，并依据它的目标，对上述至今不能处理的原料提供一种经济的、操作上稳定的炼钢工艺。在北非地区，可制取这类成分异常的海绵铁的矿床正在大量开采，部分虽没有进行，但那里希望在工业规模上利用这些矿藏。

本发明可以完成上述目标的工艺，其特征在于采取如下措施：

-海绵铁，如果需要的话，可和废铁一起在酸性电炉中熔炼，

-把无渣的钢液倒入一个碱性钢包中，并同时向该钢流加入粒状的脱磷剂，

-从钢包中除掉这种含磷渣，随后将该钢包移到钢包加热台上，在此用氧气或含氧气体将补充脱磷剂吹到钢液内，如果需要的话，在扒掉所形成的渣后还可重复进行这种脱磷处理，包中的钢水可加热到1550至1600℃间的理想的脱磷温度，并且，

-脱磷完成以后，加入合金剂如锰铁，脱氧剂如硅和铝，以调整所需的钢成分，如果需要的话，也可加入象钙这样的脱硫剂。

如此，曲含大量酸性的，高磷脉石的海绵铁炼钢，所需的能量和原材料就能维持得非常低。

石英砂通常和海绵铁一起加入，如果需要亦可和废铁一起加入。

在熔化过程中，可用皮带运输机连续地把海绵铁和石英砂装入电炉内。电炉内形成渣中的SiO₂含量很容易超过50%，为了防止熔炼过程中不希望的反应发生，熔体的温度要保持在比较低（约1550℃）的水平上。

按照本发明的工艺实施例之一，海绵铁/废铁炉料熔化后，在电炉中吹氧精炼是有效的。

如果需要的话，按照碳和氧化亚铁的平衡进行精炼使达到中等碳含量。

在钢水倒入钢包之前，把它的温度提高到液相线以上90℃，对于补偿出钢和脱磷造成的热损铁是有益的。

在其熔化后的装料时，可以将电炉内所形成的部分酸性渣留在炉内。

如将钢液倒入可从包底吹入氩气搅拌或净化的钢包，则更好。为了充分利用所形成的渣液对磷的吸收能力，可在钢水出炉期间和入包后吹入氩气或其他惰性气体。

＆＆

一种主要含CaF₂、氧化铁及CaO-CaCO₃混料的混合物首先被用作为*和/或造渣剂。

本发明设备的特征是：包括有一座带有可形成钢水注流的流钢槽的酸性电炉，一个碱性钢包和一个钢包加热台，这个钢包可在注流区内的初脱磷台和钢包加热台之间移动。

在初脱磷台和钢包加热台上都装有为脱磷剂和钢包底吹气体所需的相应的给料、供气装置。