CN110055452B - 一种低钛磷铁、制备方法及应用 - Google Patents

一种低钛磷铁、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低钛磷铁、制备方法及应用，其包括如下步骤：将高钛磷铁与吸附渣加入容器中熔清得熔清物；在1500～1650K条件下从容器底部向熔清物吹入氮气或氨气进行吹炼；吹炼结束后，熔融状态下扒渣出铁得低钛磷铁，高钛磷铁的成分按重量计包括：P：22～28％，Si≤3％，C≤1％，S≤0.05％，Mn≤2％，Cr≤1％，Ti：0.1～4％，余量为Fe，制备的低钛磷铁成分按重量计包括：P：23～25％，Si：1.7～2.8％，C：0.8～0.9％，S：0.05～0.08％，Mn：0.8～1.7％，Cr：0.6～0.8％，Ti＜0.05％，余量为Fe，本发明制备低钛磷铁的工艺流程短，工艺操作简单，对环境污染小，制备得到的低钛磷铁的钛含量低于0.05％。

Description

一种低钛磷铁、制备方法及应用
技术领域
本发明属于纯净铁合金冶炼生产技术领域，尤其涉及一种低钛磷铁、制备方法及应用。
背景技术
具有优异电磁性能的高品质硅钢需要尽可能降低产品中的钛含量，因为钢中的钛和碳、氧、氮等组元会形成生成细小的很难排出的氧化钛、氮化钛或者碳化钛夹杂物，从而降低钢液的洁净度，抑制退火过程中晶粒长大，进而降低硅钢成品的电磁性能。
由于磷元素可以改善硅钢的浇铸性能等，硅钢中通常含有较高的磷。硅钢生产常用磷铁作为磷元素的添加剂。目前，随着高品质硅钢对钛含量的要求进一步提高，要求钛含量小于10ppm，含钛量在0.1～4％的普通磷铁很难满足其要求。尽管在炼钢工艺过程中，通过控制精炼过程的氧含量以及优化磷铁的加入方式等措施，来降低高钛磷铁的加入所带来的不利影响，但由于普通磷铁中的钛含量过高，成分波动大，很难对高品质硅钢中的钛含量进行稳定控制，为此，急需解决高品质硅钢用低钛磷铁的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：普通磷铁中的钛含量过高，不能满足高品质硅钢的生产要求，提供了一种低钛磷铁、制备方法及应用。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的低钛磷铁的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔清：将高钛磷铁与吸附渣按照重量比为8～15：1加入容器中熔清，温度1500～1650K下，保温3～6分钟即得熔清物；
(2)吹炼：在1500～1650K条件下从容器底部向熔清物吹入氮气或氨气进行吹炼；
(3)出铁：吹炼结束后，在熔融状态下扒渣出铁得低钛磷铁。
所述步骤(1)中，高钛磷铁的成分按重量计包括：
P：22～28％；
Si≤3％；
C≤1％；
S≤0.05％；
Mn≤2％；
Cr≤1％；
Ti：0.1～4％；
余量为Fe。
所述步骤(1)中，吸附渣的成分按重量计包括：
MnO：10～14％；
SiO2：25～28％；
CaO：28～32％；
Al2O3：10～14％；
CaF2：8～10％；
余量为FeO。
所述步骤(1)中，熔清容器为中频感应炉。
所述步骤(2)中，分两个阶段向熔清物吹入氮气或氨气。
所述步骤(2)中，第一阶段吹入氮气或氨气量为300～800升/100公斤高钛磷铁，所述吹入流量为100～200升/分钟。
所述步骤(2)中，第二阶段吹入氮气或氨气量为50～100升/100公斤高钛磷铁，所述吹入流量为30～50升/分钟。
所述步骤(3)中，制备的低钛磷铁成分按重量计包括：
P：23～25％；
Si：1.7～2.8％；
C：0.8～0.9％；
S：0.05～0.08％；
Mn：0.8～1.7％；
Cr：0.6～0.8％；
Ti＜0.05％；
余量为Fe。
一种由低钛磷铁的制备方法制备得到的低钛磷铁。
一种低钛磷铁在制备高品质硅钢上的应用。
高钛磷铁中的钛有两种存在形式，一种以氮化钛、碳化钛和氧化钛等杂质形式存在，一种以单质形式溶解在高钛磷铁中，本发明由高钛磷铁制备低钛磷铁，制备过程中，吸附渣在熔清过程中被熔融，吹炼过程中分两个阶段向熔清物吹入氮气或氨气，第一阶段向熔清物中吹入氮气或氨气有两方面作用，一方面利用气体搅拌、气泡吸附及上浮作用将高钛磷铁中已有的氮化钛、碳化钛和氧化钛等杂质吹起并被熔融吸附渣所吸附，从而去除高钛磷铁中已有的含钛杂质，另一方面利用氮气或氨气与溶解在高钛磷铁中的钛反应生成氮化钛，新生成的氮化钛，在第二阶段向熔清物中吹入的氮气或氨气的气体搅拌、气泡吸附及上浮作用下被吹起，并被熔融吸附渣吸附，从而去除高钛磷铁中溶解态的钛，最终制备得到低钛磷铁，吸附杂质的熔融吸附渣的密度小，浮在熔清容器上层，低钛磷铁的密度大，沉在下层，在熔融状态下倾斜扒渣后倒出低钛磷铁即可实现熔融吸附渣与低钛磷铁的分离。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、采用廉价的氮气或氨气作为脱钛剂，利用气体搅拌、气泡吸附及上浮作用去除磷铁中已有的含钛杂质，同时利用氮气或氨气与溶解的钛反应生成氮化钛并随气泡上浮去除，彻底降低高钛磷铁中的钛含量。
2、除了吸附含钛杂质外，吹气搅拌以及吸附渣对高钛磷铁中的铬、硅等以夹杂物形式存在的组元还有去除作用。
3、本发明由高钛磷铁脱钛制备低钛磷铁工艺流程短，工艺操作简单，对环境污染小。
附图说明
图1是高钛磷铁中含钛相的SEM图和EDS能谱分析图；
图2是低钛磷铁中金属基底的SEM图和EDS能谱分析图；
图3是低钛磷铁中非金属夹杂物相的SEM图和EDS能谱分析图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
将500公斤高钛磷铁和33公斤吸附渣加入到中频感应炉内熔清，所采用的高钛磷铁成分按重量计包括：P:25％，Si：3％，C：1％，S：0.05％，Mn：1％，Cr：0.8％，Ti:2.2％，余量为Fe，所述吸附渣成分按重量计包括：MnO:14％，SiO2:27％，CaO:32％，Al2O3:12％，CaF2:9％，FeO:6％。
熔清后温度为1500K，熔清后开始吹氮气进行吹炼，吹气第一阶段吹入气量为300升/100公斤磷铁，流量控制在100升/分钟，吹气时间为15分钟；第二阶段吹入气量为50升/100公斤磷铁，流量控制在30升/分钟，吹气时间为9分钟。
吹炼结束后，在熔融状态下扒渣并出铁，即获得低钛磷铁480公斤。
如图1，是高钛磷铁中含钛相的SEM图和EDS能谱分析图，从能谱图中可以看出，钛的谱线明显，表明原料高钛磷铁中钛含量较高，如图2、3分别是制备的低钛磷铁的金属基底、非金属夹杂物相的SEM图和EDS能谱分析图，从能谱图中发现，不管是金属基底还是非金属夹杂物相的能谱中均已经没有钛的谱线，说明制备的低钛磷铁中钛含量极低。
依据化学法分析，测试制备的低钛磷铁成分，按重量计包括：
P：25％，Si：2.8％，C：0.8％，S：0.05％，Mn：0.8％，Cr：0.8％，Ti：0.04％，Fe：69.71％。
实施例2
将500公斤高钛磷铁和45公斤吸附渣加入到中频感应炉内熔清，所采用的高钛磷铁成分按重量计包括：P:23％，Si：2％，C：0.8％，S：0.05％，Mn：2％，Cr：0.9％，Ti:1.4％，余量为Fe，所述吸附渣成分按重量计包括：MnO：12％，SiO2：28％，CaO：32％，Al2O3：10％，CaF2：10％，FeO:8％。
熔清后温度为1590K，熔清后开始吹氨气进行吹炼，吹气第一阶段吹入气量为500升/100公斤磷铁，流量控制在150升/分钟，吹气时间为17分钟,第二阶段吹入气量为70升/100公斤磷铁，流量控制在45升/分钟，吹气时间为8分钟。
吹炼结束后，在熔融状态下扒渣并出铁，渣的密度小，浮在上面，铁的密度大，沉在下面，在熔融状态下倾斜扒渣后倒出熔融铁，即可获得钛含量低于0.05％的低钛磷铁470公斤。
依据化学法分析，测试制备的低钛磷铁成分，按重量计包括：
P：23％，Si：1.7％，C：0.8％，S：0.05％，Mn：1.7％，Cr：0.8％，Ti：0.03％，Fe：71.92％。
实施例3
将500公斤高钛磷铁和62.5公斤吸附渣加入到中频感应炉内熔清，所采用的高钛磷铁成分按重量计包括：P:23％，Si：2％，C：0.8％，S：0.05％，Mn：2％，Cr：0.9％，Ti:1.4％，余量为Fe，所述吸附渣成分按重量计包括：MnO：12％，SiO2：26％，CaO：31％，Al2O3：12％，CaF2：9％，FeO:10％。
熔清后温度为1650K，熔清后开始吹氨气进行吹炼，吹气第一阶段吹入气量为800升/100公斤高钛磷铁，流量控制在200升/分钟，吹气时间为20分钟。第二阶段吹入气量为100升/100公斤高钛磷铁，流量控制在50升/分钟，吹气时间为10分钟。
吹炼结束后，在熔融状态下扒渣并出铁即获得钛含量低于0.05％的低钛磷铁470公斤。
依据化学法分析，测试制备的低钛磷铁成分，按重量计包括：
P：22％，Si：1.7％，C：0.8％，S：0.05％，Mn：1.7％，Cr：0.8％，Ti：0.03％，Fe：72.92％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低钛磷铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）熔清：将高钛磷铁与吸附渣按照重量比为8～15：1加入容器中熔清，温度1500～1650K下，保温3～6分钟即得熔清物；
（2）吹炼：在1500～1650K条件下从容器底部向熔清物吹入氮气或氨气进行吹炼；
（3）出铁：吹炼结束后，在熔融状态下扒渣出铁得低钛磷铁；
制备的低钛磷铁成分按重量计包括：
P：23～25%；
Si：1.7～2.8%；
C：0.8～0.9%；
S：0.05～0.08%；
Mn：0.8～1.7%；
Cr：0.6～0.8%；
Ti＜0.05%；
余量为Fe；
所述步骤（1）中，吸附渣的成分按重量计包括：
MnO：10～14%；
SiO2：25～28%；
CaO：28～32%；
Al2O3：10～14%；
CaF2：8～10%；
余量为FeO；
所述步骤（2）中，分两个阶段向熔清物吹入氮气或氨气；
所述步骤（2）中，第一阶段吹入氮气或氨气量为300～800升/100公斤高钛磷铁，所述吹入流量为100～200升/分钟；
所述步骤（2）中，第二阶段吹入氮气或氨气量为50～100升/100公斤高钛磷铁，所述吹入流量为30～50升/分钟。
2.根据权利要求1所述的一种低钛磷铁的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，高钛磷铁的成分按重量计包括：
P：22～28%；
Si≤3%；
C≤1%；
S≤0.05%；
Mn≤2%；
Cr≤1%；
Ti：0.1～4%；
余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种低钛磷铁的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，熔清容器为中频感应炉。
4.一种由权利要求1～3任一项所述的低钛磷铁的制备方法制备得到的低钛磷铁。
5.一种如权利要求4所述的低钛磷铁在制备高品质硅钢上的应用。
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