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一种酸性感应电炉炉外脱硫方法
发布时间:2013-11-10     发布人:管理员    浏览次数:680次 

一种酸性感应电炉炉外脱硫方法

摘要
本发明公开了一种酸性感应电炉炉外脱硫方法,将高温铁水快速冲入脱硫浇包内,组分为工业纯碱和石灰的脱硫剂,利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫,脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除。本发明所述方法解决酸性感应电炉熔炼铸铁难于脱硫的问题,提高脱硫效果、减少脱硫剂的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本、并且对酸性炉衬材料无损坏,具有简便、易于操作、不添加任何设备,其脱硫剂购买方便,制作便利等优点。铝合金炉

技术领域
[0001] 本发明涉及酸性感应电炉熔炼铸铁铁水领域,特别是一种酸性感应电炉炉外脱硫
方法。
背景技术
[0002] 熔炼金属用的感应电炉一般有有芯感应电炉和无芯感应电炉,有芯感应电炉一般
用于铸铁和非铁合金的熔炼,而无芯感应电炉主要用于铸铁熔炼、炼钢和高温合金的熔炼。
依照坩埚材料的性质不同,可分为酸性感应电炉和碱性感应电炉:酸性感应电炉的坩埚是
用硅砂筑成的,碱性感应电炉的坩埚是用镁砂筑成的。
[0003] 酸性感应电炉熔炼铸铁铁水时,受熔炼设备限制,其炉前含硫量由各种熔炼的原
辅材料的含硫量所决定,无法在熔炼过程中进行控制,特别是在生产球墨铸铁和蠕墨铸铁
时,因含硫量严重影响其球化剂和蠕化剂的吸收率,容易造成球化和蠕化不良或衰退,最
终导致铸件报废。特别是一些高要求的铸件(如球化率要求不低于90%的铸件或厚大铸
件等),其炉前含硫量一般都要求控制在0.020%以下,而受原辅材料的限制,含硫量均在
0.025 ~ 0.035%之间,为到达要求,炉前控制含硫量变为极其重要。而铁液脱硫反应必须
在碱性较强的条件下进行,由于酸性感应电炉不适合造高碱度渣,因此不能达到其脱硫的
基本条件,炉渣的脱硫能力非常有限,现有的脱硫措施包括炉内脱硫和炉外脱硫。
[0004] 目前的炉内脱硫以向炉内加入金属钙、镁及其合金为主,金属钙、镁具有很强的脱
硫能力,但是,钙、镁元素的沸腾温度偏低,在熔炼高温下,钙、镁元素在钢中的溶解度很低,
因此钙、镁及其合金在炉内的实际脱硫效果并不高,另外,为避免钙、镁元素引起的炉内大
沸腾和提高脱硫效果、节约脱硫成本,脱硫剂需要分批多次加入,重复操作多次,冶炼时间
延长。对于传统的钢铁企业,炉外精炼脱硫技术很多,包括合成渣洗、喷粉脱硫、造渣脱硫
等,但这些精炼工艺一般是针对几十吨至几百吨的钢包进行,工艺成熟且自动化控制水平
高,但设备庞大、投资巨大,不适合生产规模小、生产周期及间歇长的感应炉冶炼,因此,针
对感应炉的炉外精炼脱硫报道很少。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对以上对感应炉的炉外精炼脱硫的诉求,提供一种酸性感应电
炉炉外脱硫方法,解决酸性感应电炉熔炼铸铁难于脱硫的问题,提高脱硫效果、减少脱硫剂
的消耗、控制产品质量、降低脱硫成本。
[0006] 为了达到以上目的,本发明采用如下技术方案:
一种酸性感应电炉炉外脱硫方法,包括如下步骤:
1)将脱硫剂放入脱硫浇包中,所述脱硫剂组分为工业纯碱75-85%,石灰15%-25% ;
2)将铁水加热,铸铁铁水温度达到1490 ~ 1510℃时,将高温铁水快速冲入脱硫浇包
内,脱硫剂利用高温铁水快速冲入的搅拌作用进行脱硫,脱硫时间控制在3 ~ 5 分钟;
3)脱硫完毕立即采用聚渣剂将硫渣去除,避免返硫的现象;
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4)铁水返回炉内进行还原处理,对于脱硫过程中的温度和硅含量损失进行调整,然后
进行球化、蠕化处理及孕育处理。
[0007] 作为优选,所述脱硫剂组分为工业纯碱80%,石灰20%。
[0008] 作为优选,将粉状工业纯碱通过压力机压成板块状。
[0009] 聚渣剂一般选用珍珠岩等。
[0010] 将粉状工业纯碱通过普通的压力机压成板块状,其目的是避免工业纯碱在使用时
粉状颗粒漂浮在空气中,引起对人体呼吸道的刺激,并可提高其吸收的效率。
[0011] 步骤1)中所述脱硫剂的使用量按照铁水的重量、铁水初始硫含量与目标硫含量等
因素确定,其计算公式为:
W=M×(Sb-Sd)÷0.5%×k kg
W: 脱硫剂加入量,kg
M :铁水重量,kg
Sb :铁水初始硫含量,重量%
Sd :铁水目标硫含量,重量%
K :为系数,当铁水初始硫含量> 0.040% 时,其值为0.75 ~ 0.90,当铁水初始硫含量
< 0.040% 时,其值为0.60 ~ 0.75。
[0012] 本工艺的设计原理:
炉外脱硫是靠铁水加入脱硫剂而达到脱硫的目的。炉外脱硫应具备如下的条件:一是
足够高的铁水温度;二是脱硫剂与硫的亲和力大,并能形成稳定的硫化物,此硫化物易上浮
进入炉渣而被排除;三是脱硫剂与铁水充分接触并相对运动,有足够的反应时间,即良好的
动力学条件;四是脱硫产物进入熔渣及时与铁水分离。而纯碱就具备以上条件,并且其价格
便宜、购买方便、制作简单易行等优点。
[0013] 脱硫剂采用工业纯碱与石灰的脱硫原理:脱硫必须在一定的碱度下进行,而工业
纯碱与石灰均属于碱性物质,满足其基本条件,而工业纯碱与铸铁铁水中的硫(主要以FeS
的形式存在)的化学反应为:
Na2CO3 → Na2O+CO2
Na2O+FeS → Na2S+FeO
Na2CO3 分解析出的CO2 引起铁水剧烈搅动,加之铁水快速冲入引起的搅拌作用,促进脱
硫过程快速进行。Na2S 渣极易流动很快上浮,脱硫反应时间很短,并在脱硫反应完毕后及时
将Na2S 渣排除,其脱硫效率高,不易很快回硫。在加入20% 的石灰的情况下,其脱硫效果可
达到50 ~ 70%。
[0014] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
解决了酸性感应电炉熔炼铸铁铁水难于脱硫的问题,提高脱硫效果、减少脱硫剂的消
耗、控制产品质量、降低脱硫成本、并且对酸性炉衬材料无损坏,具有简便、易于操作、不添
加任何设备,其脱硫剂购买方便,制作便利等优点,每吨铸铁铁水脱硫成本仅有45 元左右。
具体实施方式
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本
发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不
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用于限定本发明。
[0016] 实施例1 :
本实施例中,对2.5 吨球墨铸铁QT400-18 铁水进行炉外脱硫,脱硫前铁水成分为:
C3.85%、Si1.45%、Mn0.25%、P0.042%、S0.035%,目标硫含量是低于0.020%,计算脱硫剂的
加入量为:W=2500×(0.035%-0.020%)÷0.5%×0.72=54kg,其中工业纯碱为43.2kg, 石
灰为10.8kg。将工业纯碱43.2kg 压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内,铁水温
度为1490℃时,快速冲入铁水到脱硫浇包内,吸渣后取样分析成分为:C3.83%、Si1.18%、
Mn0.23%、P0.034%、S0.016%。达到理想的脱硫效果,并经过球化孕育处理后,单铸试块的性
能为:抗拉强度445MPa,屈服强度275 MPa,伸长率23%,球化率为92%,石墨大小为6 级,珠
光体为珠10.
实施例2 :
本实施例中,对1.5 吨蠕墨铸铁RuT300 铁水进行炉外脱硫,脱硫前铁水成分为:
C3.91%、Si1.65%、Mn0.28%、P0.047%、S0.042%,目标硫含量是低于0.025%,计算脱硫剂的加
入量为:W=1500×(0.042%-0.025%)÷0.5%×0.78=40kg,其中工业纯碱为32kg, 石灰为
8kg。将工业纯碱32kg 压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内,铁水温度为1500℃时,
快速冲入铁水到脱硫浇包内,吸渣后取样分析成分为:C3.89%、Si1.48%、Mn0.24%、P0.036%、
S0.022%。达到理想的脱硫效果,并经过蠕化孕育处理后,单铸试块的性能为:抗拉强度
355MPa,屈服强度265 MPa,伸长率3%,蠕化率为蠕85,石墨大小为6 级,珠光体为珠15。
[0017] 实施例3 :
本实施例中,对1.5 吨球墨铸铁QT400-18AL 铁水进行炉外脱硫,脱硫前铁水成分为:
C3.95%、Si0.75%、Mn0.20%、P0.035%、S0.025%,目标硫含量是低于0.018%,计算脱硫剂的
加入量为:W=1500×(0.025%-0.018%)÷0.5%×0.72=15kg,其中工业纯碱为11.3kg, 石
灰为3.7kg。将工业纯碱11.3kg 压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内,铁水温
度为1510℃时,快速冲入铁水到脱硫浇包内,吸渣后取样分析成分为:C3.90%、Si0.52%、
Mn0.18%、P0.032%、S0.016%。达到理想的脱硫效果,并经过球化孕育处理后,40mm 厚的附铸
试块的性能为:抗拉强度425MPa,屈服强度265 MPa,伸长率23%,-20℃的冲击功为15J,球
化率为92%,石墨大小为6 级,珠光体为<珠5。
[0018] 实施例4 :
本实施例中,对4.5 吨球墨铸铁QT700-2A(材质为70mm 厚的附铸试块上的球化率达到
85% 以上,并且铸件冷却速度缓慢,铸件平均壁厚达到100mm 以上)铁水进行炉外脱硫,脱硫
前铁水成分为:C3.80%、Si1.32%、Mn0.55%、P0.045%、S0.032%,目标硫含量是低于0.018%,
计算脱硫剂的加入量为:W=4500×(0.032%-0.018%)÷0.5%×0.72=91kg,其中工业纯碱
为72.8kg, 石灰为18.2kg。将工业纯碱72.8kg 压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包
内,铁水温度为1495℃时,快速冲入铁水到脱硫浇包内,吸渣后取样分析成分为:C3.78%、
Si1.08%、Mn0.50%、P0.035%、S0.014%。达到理想的脱硫效果,并经过球化孕育处理后,70mm
厚的附铸试块的性能为:抗拉强度755MPa,屈服强度455 MPa,伸长率6%,球化率为95%,石
墨大小为6 级,珠光体为珠95。
[0019] 实施例5 :
本实施例中,对2 吨蠕墨铸铁RuT300 铁水进行炉外脱硫,脱硫前铁水成分为:C3.93%、
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Si1.70%、Mn0.26%、P0.052%、S0.045%,目标硫含量是低于0.025%,计算脱硫剂的加入量为:
W=2000×(0.052%-0.025%)÷0.5%×0.80=86kg,其中工业纯碱为73.1kg, 石灰为12.9kg。
将工业纯碱73.1kg 压成板块状后与石灰一起加入到脱硫浇包内,铁水温度为1500℃时,快
速冲入铁水到脱硫浇包内,吸渣后取样分析成分为:C3.89%、Si1.65%、Mn0.24%、P0.048%、
S0.024%。达到理想的脱硫效果,并经过蠕化孕育处理后,单铸试块的性能为:抗拉强度
355MPa,屈服强度275 MPa,伸长率4%,蠕化率为92%,石墨大小为6 级,珠光体为珠15。

 


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