申请/专利权人：鞍钢股份有限公司

申请日：2019-05-14

公开（公告）日：2021-04-27

公开（公告）号：CN110218836B

主分类号：C21C7/06(20060101)

分类号：C21C7/06(20060101);C21C7/00(20060101);C22C35/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.27#授权;2019.10.08#实质审查的生效;2019.09.10#公开

摘要：本发明公开一种硅铁脱铝提纯方法，目的在于降低企业生产过程中合金的使用成本，减少硅铁合金脱铝提纯过程中硅烧损，提高合金收得率，增强合金脱铝提纯过程成分的稳定控制性，避免后期补加合金，降低硅铁合金脱铝提纯成本。

主权项：1.一种硅铁脱铝提纯方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1）将待脱铝提纯的硅铁合金装入感应加热炉当中，并在硅铁合金上部加入第一种精炼渣，其加入量为合金重量的10～20%，使合金不裸露；步骤2）对硅铁合金进行感应加热使其熔化，同时在感应炉的底部通过透气砖向硅铁合金液吹入氮气，吹入量按5～20Nm3h控制，使炉内翻滚区的面积占炉内液面10～30%；步骤3）当吹入时间达到2～5min，感应加热炉内的空气全部排出后，为了提高硅铁合金液当中氮含量，在感应加热炉的炉口上扣上炉盖，使炉内的压力保持在高于外部大气压0.01～0.05MPa的正压状态；步骤4）对硅铁合金液进行升温，将硅铁合金液的温度控制在1600～1700℃并保持10～20min；步骤5）打开炉盖，加入第二种精炼渣，其加入量为合金重量的5～10%；步骤6）待精炼渣全部熔化后，将底吹气体调整成氩气，并将吹入量按2～5Nm3h控制；步骤7）降低感应电炉的加热功率，对硅铁合金液实施5～10℃min降温；步骤8）当硅铁合金液的温度达到高于硅铁合金熔点30～50℃时，停止底吹氩，并将炉内的顶渣扒除干净；所述步骤1）的精炼渣化学成分按重量百分比计满足如下的范围：75%～85%的SiO2；10%～15%的CaO；3%～5%的Al2O3，余量为碱金属氧化物，其碱金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O当中的一种以上，颗粒状态为直径2～5mm的空心球状；所述步骤5）的精炼渣化学成分按重量百分比计满足如下的范围：60%～80%的CaF2；10%～30%的CaO；10%～15%的SiO2，颗粒状态为50～100目粉末状。

全文数据：一种硅铁脱铝提纯方法技术领域本发明属于合金提纯精炼领域，特别是涉及一种硅铁脱铝提纯方法。背景技术硅铁合金作为炼钢用脱氧剂和合金添加剂，一般对含铝量不作要求。但在冶炼某些特殊钢种时，如冶炼硅钢、帘线钢、重轨钢等，对硅铁中的铝含量都有严格要求。由于硅铁在生产过程中，根据原料品质不同往往会带入一定量的铝，尤其是采用劣质的硅灰石和焦炭则带入铝就越高，由此引起同一牌号的硅铁因含铝量有较大的价格差，例如常用含硅75％的硅铁含铝2％与含铝0.3％其价格相差约在3000元左右，价格差增加了钢厂成本负担。为了将价格相对较低廉的普通硅铁经过脱铝提纯处理后转变成价格相对昂贵的低铝硅铁，通常需要采用炉外精炼的方式对普通硅铁合金进行脱铝处理。主要的精炼方法包括氯化精炼法和氧化精炼法，但氯化精炼法对环境污染大，投资成本高，逐渐被淘汰，而氧化精炼法操作简便，投资成本低，环境污染小，被许多生产企业所采用。氧化精炼法其原理是在硅铁液中加入02、Fe203等氧化剂，将硅铁液中的铝脱除。该氧化法虽然能够部分脱除硅铁液中铝，但也存在一定不足，加入的02、Fe203等氧化剂也会将硅铁液中的硅氧化，硅铁烧损较严重，硅铁脱铝提纯后的硅铁收得率低，一般在85％左右，而且最终产品的成分控制困难，往往需要补加一定量的高纯高硅低铝的硅铁来调整成分，导致生产成本增加。发明内容针对低铝硅铁较普通硅铁价格昂贵，企业生产成本高的现状以及目前硅铁脱铝提纯主要是依靠加入氧化剂的方式除铝，导致硅铁合金中硅的烧损大以及成分控制困难等不足，本发明提供一种硅铁脱铝提纯方法，目的在于降低企业生产过程中合金的使用成本，减少硅铁合金脱铝提纯过程中硅烧损，提高合金收得率，增强合金脱铝提纯过程成分的稳定控制性，避免后期补加合金，降低硅铁合金脱铝提纯成本。为了实现发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种硅铁脱铝提纯方法其基本原理如下：向高温融熔态硅铁吹入氮气时，部分氮气会溶解在硅铁溶液当中，并与硅铁合金液当中的铝化合生成氮化铝夹杂物，其反应如下：N2＝2[N]1[Al]+[N]＝AlN2除去硅铁合金液当中的铝，就要改变系统条件，促进反应2的进行。通过热力学分析可知，当铝和氮在硅铁合金液中的浓度积达到一定程度时，就会析出氮化铝颗粒。在硅铁合金液当中，如果铝含量为2％，将合金液当中氮含量提高至0.02％时，其2反应的生成的氮化铝的析出的最低温度为1583℃。因此，其脱铝效果与硅铁合金液温度、系统的氮气分压以及精炼渣的使用有关，经过分析提高硅铁合金液温度，增加系统氮气分压，低熔点低粘度的精炼渣可以提高硅铁合金脱铝效果。一种硅铁脱铝提纯方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将待脱铝提纯的硅铁合金装入感应加热炉当中，并在硅铁合金上部加入第一种精炼渣，其加入量为合金重量的10～20％，使合金不裸露；步骤2：对硅铁合金进行感应加热使其熔化，同时在感应炉的底部通过透气砖向硅铁合金液吹入氮气，吹入量按5～20Nm3h控制，使炉内翻滚区的面积占炉内液面10～30％；步骤3：当吹入时间达到2～5min，感应加热炉内的空气全部排出后，为了提高硅铁合金液当中氮含量，在感应加热炉的炉口上扣上炉盖，使炉内的压力保持在高于外部大气压0.01～0.05MPa的正压状态；步骤4：对硅铁合金液进行升温，将硅铁合金液的温度控制在1600～1700℃并保持10～20min；步骤5：打开炉盖，加入第二种精炼渣，其加入量为合金重量的5～10％；步骤6：待精炼渣全部熔化后，将底吹气体调整成氩气，并将吹入量按2～5Nm3h控制，对合金液进行弱搅拌处理；步骤7：在弱搅拌处理过程中，降低感应电炉的加热功率，对硅铁合金液实施5～10℃min降温，促进溶解在硅铁合金液当中的氮会与其中的铝发生化合反应形成氮化铝从硅铁合金液当中析出，在氩气弱搅拌下析出的氮化铝进入到融熔态的精炼渣当中，完成硅铁合金的脱铝；步骤8：当硅铁合金液的温度达到高于硅铁合金熔点30～50℃时，停止底吹氩，并将炉内的顶渣扒除干净。所述步骤1的精炼渣，其化学成分按重量百分比计满足如下的范围：75％～85％的SiO2；10％～15％的CaO；3％～5％的Al2O3，余量为碱金属氧化物，其碱金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O当中的一种或一种以上，颗粒状态为直径2～5mm的空心球状；所述步骤5的精炼渣，其化学成分按重量百分比计满足如下的范围：60％～80％的CaF2；10％～30％的CaO；10％～15％的SiO2，颗粒状态为50～100目粉末状。采用本方法可获得如下有益效果：1可将价格低廉的普通高铝硅铁转变成价格较高的低铝硅铁，能够将炼钢成的合金使用成本降低10～20％；2可以降低因合金带铝产生的B类夹杂量，提高钢种的洁净度；较其它硅铁脱铝提纯方法，本方法能够避免硅铁的烧损，使收得率大幅提高，提纯后的硅铁收得率能够达到90％以上。具体实施方式下面结合具体实施例进行说明：实施例1通过本方法对含铝量3％的含硅75％硅铁进行脱铝提纯处理，其方法如下：步骤1：将待脱铝提纯的硅铁合金装入感应加热炉当中，并在硅铁合金上部加入第一种精炼渣，其加入量为合金重量的12％，使合金不裸露；精炼渣为80％的SiO2；12％的CaO；3.5％的Al2O3，余量为Li2O，颗粒状态为直径2.5mm的空心球状；步骤2：对硅铁合金进行感应加热使其熔化，同时在感应炉的底部通过透气砖向硅铁合金液吹入氮气，吹入量按15Nm3h控制，使炉内翻滚区的面积占炉内液面18％；步骤3：当吹入时间达到4min，感应加热炉内的空气全部排出后，在感应加热炉的炉口上扣上炉盖，使炉内的压力保持在高于外部大气压0.03MPa的正压状态:；步骤4：对硅铁合金液进行升温，将硅铁合金液的温度控制在1630℃并保持15min。步骤5：打开炉盖:，加入第二种精炼渣，其加入量为合金重量的8％；精炼渣为70％的CaF2；20％的CaO；10％的SiO2，颗粒状态为60目粉末状。步骤6：待精炼渣全部熔化后，将底吹气体调整成氩气，并将吹入量按3.5Nm3h控制，对合金液进行弱搅拌处理。步骤7：在弱搅拌处理过程中，降低感应电炉的加热功率，对硅铁合金液实施7℃min降温，促进溶解在硅铁合金液当中的氮会与其中的铝发生化合反应形成氮化铝从硅铁合金液当中析出，在氩气弱搅拌下析出的氮化铝进入到融熔态的精炼渣当中，完成硅铁合金的脱铝。步骤8：当硅铁合金液的温度达到高于硅铁合金熔点40℃时，停止底吹氩，并将炉内的顶渣扒除干净；步骤9：将处理后的硅铁合金液浇铸使其凝固，之后将其破碎成块体待用。通过本方法，硅铁的铝含量可降低到0.5％，铝脱除率达到83％，提纯后的硅铁合金收得率为91％。实施例2通过本方法对含铝量2％的含硅75％硅铁进行脱铝提纯处理，其方法如下：步骤1：将待脱铝提纯的硅铁合金装入感应加热炉当中，并在硅铁合金上部加入第一种精炼渣，其加入量为合金重量的15％，使合金不裸露；其化学成分按重量百分比为：75％的SiO2；15％的CaO；4.5％的Al2O3，余量为Na2O，颗粒状态为直径3mm的空心球状；步骤2：对硅铁合金进行感应加热使其熔化，同时在感应炉的底部通过透气砖向硅铁合金液吹入氮气，吹入量按18Nm3h控制，使炉内翻滚区的面积占炉内液面15％；步骤3：当吹入时间达到4.5min，感应加热炉内的空气全部排出后，在感应加热炉的炉口上扣上炉盖，使炉内的压力保持在高于外部大气压0.04MPa的正压状态:；步骤4：对硅铁合金液进行升温，将硅铁合金液的温度控制在1650℃并保持16min。步骤5：打开炉盖:，加入第二种精炼渣，其加入量为合金重量的10％；其化学成分按重量百分比为：80％的CaF2；15％的CaO；5％的SiO2，颗粒状态为50目粉末状。步骤6：待精炼渣全部熔化后，将底吹气体调整成氩气，并将吹入量按3.0Nm3h控制，对合金液进行弱搅拌处理。步骤7：在弱搅拌处理过程中，降低感应电炉的加热功率，对硅铁合金液实施6℃min降温，促进溶解在硅铁合金液当中的氮会与其中的铝发生化合反应形成氮化铝从硅铁合金液当中析出，在氩气弱搅拌下析出的氮化铝进入到融熔态的精炼渣当中，完成硅铁合金的脱铝。步骤8：当硅铁合金液的温度达到高于硅铁合金熔点45℃时，停止底吹氩，并将炉内的顶渣扒除干净；步骤9：将处理后的硅铁合金液浇铸使其凝固，之后将其破碎成块体待用。通过本方法，硅铁的铝含量可降低到0.3％，铝脱除率达到85％，提纯后的硅铁合金收得率为93％。

权利要求：1.一种硅铁脱铝提纯方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1将待脱铝提纯的硅铁合金装入感应加热炉当中，并在硅铁合金上部加入第一种精炼渣，其加入量为合金重量的10～20％，使合金不裸露；步骤2对硅铁合金进行感应加热使其熔化，同时在感应炉的底部通过透气砖向硅铁合金液吹入氮气，吹入量按5～20Nm3h控制，使炉内翻滚区的面积占炉内液面10～30％；步骤3当吹入时间达到2～5min，感应加热炉内的空气全部排出后，为了提高硅铁合金液当中氮含量，在感应加热炉的炉口上扣上炉盖，使炉内的压力保持在高于外部大气压0.01～0.05MPa的正压状态；步骤4对硅铁合金液进行升温，将硅铁合金液的温度控制在1600～1700℃并保持10～20min；步骤5打开炉盖，加入第二种精炼渣，其加入量为合金重量的5～10％；步骤6待精炼渣全部熔化后，将底吹气体调整成氩气，并将吹入量按2～5Nm3h控制；步骤7降低感应电炉的加热功率，对硅铁合金液实施5～10℃min降温；步骤8当硅铁合金液的温度达到高于硅铁合金熔点30～50℃时，停止底吹氩，并将炉内的顶渣扒除干净。2.根据权利要求1所述的硅铁脱铝提纯方法，其特征在于所述步骤1的精炼渣化学成分按重量百分比计满足如下的范围：75％～85％的SiO2；10％～15％的CaO；3％～5％的Al2O3，余量为碱金属氧化物，其碱金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O当中的一种或一种以上，颗粒状态为直径2～5mm的空心球状。3.根据权利要求1所述的硅铁脱铝提纯方法，其特征在于所述步骤5的精炼渣化学成分按重量百分比计满足如下的范围：60％～80％的CaF2；10％～30％的CaO；10％～15％的SiO2，颗粒状态为50～100目粉末状。

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