[发明专利]一种无碳海绵铁的冶炼方法

说明书

本发明公开了一种无碳海绵铁的冶炼方法，属于海绵铁冶炼技术领域，解决了现有高纯铁制备方法复杂，生产成本高、产能低的问题。该方法包括以下步骤：步骤1、制备无碳海绵铁；步骤2、在常压状态下将无碳海绵铁与石灰熔剂加入真空感应炉内并加热熔化，待物料完全熔化后得到高氧铁水和熔渣；步骤3、在真空状态下将熔渣从真空感应炉转移至渣包，高氧铁水通过偏心炉的出铁口转移至精炼单元；步骤4、利用吹Ar喷粉单元向精炼单元的高氧铁水中喷脱氧剂，得到高纯铁水；步骤5、将高纯铁水在真空环境下进行浇铸，浇铸完成后停止抽真空，得到高纯铸铁。本发明缩短了海绵铁的冶炼工序，提高了无碳海绵铁的冶炼效率以及提高了纯铁品质。

技术领域

本发明涉及海绵铁冶炼技术领域，尤其涉及一种无碳海绵铁的冶炼方法。

背景技术

为了满足不同行业重大技术装备和重大工程的用钢需求。高端钢铁材料要满足一定的性能，其基础要求是“洁净”。工业生产中通常用钢中的全氧含量(T.O)和S含量来表征钢铁材料的洁净程度。随着炼钢技术的发展，对钢水纯净度提出了更高的要求，一般以S+P+N+O+H总和表征，目前对洁净钢的要求是∑S+P+N+O+H≤50ppm。除了对S、P、N、O、H的含量要求，一般要求Si、Mn含量≤0.02％，Ti、V、Nb含量≤0.01％，C含量≤0.01％，已达到纯铁的碳含量范围(≤0.0218％)。因此，高精端材料制备的关键在于纯铁基材的制备。

采用传统的铁矿石—烧结(或球团矿)—高炉炼铁—炼钢的长流程进行生产尚可以满足工业纯铁对碳含量的要求，但高纯铁生产需采用特殊精炼工艺和设备，大规模生产仍具有一定难度。目前高纯铁的生产企业主要集中在国外，我国的纯铁产品均为工业纯铁级别，纯度大多低于99.9％，高纯铁主要依赖进口，成为限制我国高端钢铁材料发展的瓶颈。

高纯铁制备比较常见的工艺流程为：离子交换法+溶剂萃取法→电解精炼→冷坩埚熔炼→区域熔炼。采用电解法生产纯铁，以待提纯的铁作为阳极，将铁的盐溶液作为电解液，另一种纯金属作为阴极进行电解，在阴极上就可以得到相当纯的铁，纯度最高为99.999％。但是，目前高纯铁生产的主要问题是生产成本高、产能低，短时间内无法满足对市场对高纯铁的需求缺口。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种无碳海绵铁的冶炼方法，用以解决现有高纯铁制备方法复杂，生产成本高、产能低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种无碳海绵铁的冶炼方法，包括以下步骤：

步骤1、在竖炉内利用氢气对氧化球团进行竖炉还原，得到无碳海绵铁；

步骤2、在常压状态下将无碳海绵铁与石灰熔剂加入真空感应炉内并加热熔化，熔化过程中完成熔分渣自脱磷，待物料完全熔化后得到高氧铁水和熔渣；

步骤3、在真空状态下将熔渣从真空感应炉转移至渣包，高氧铁水通过偏心炉的出铁口转移至精炼单元；

步骤4、以Ar为载气和搅拌气，利用吹Ar喷粉单元向精炼单元的高氧铁水中喷脱氧剂，高氧铁水在真空环境下进行同步脱氧、脱硫和脱气，得到高纯铁水；

步骤5、将高纯铁水在真空环境下进行浇铸，浇铸完成后，停止抽真空，得到高纯铸铁。

进一步地，在所述步骤2中，所述熔渣的碱度为3～3.5；所述高氧铁水的磷含量20ppm。

进一步地，在所述步骤2中，出铁过程保留20％～30％的高氧铁水在真空感应炉内。

进一步地，在所述步骤2中，将所述真空感应炉经多次熔炼后倒一次熔渣，并且保留10％～15％的熔渣在真空感应炉内。

进一步地，在所述步骤4中，所述脱氧剂为金属钠颗粒；所述金属钠颗粒中的Na含量与高氧铁水中的氧含量的摩尔比Na/O为1.05～1.1。