【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属冶炼，具体涉及一种直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法。
技术介绍
1、工业纯铁是钢的一种，它的化学成分主要是铁，含量在99.5％～99.9％之间，含碳量一般在0.04％以下。工业纯铁一般质地柔软、韧性大，具有低矫顽力、高韧性以及软磁性能等优点。常见的有两种规格，一种是可以作为冲压材料，可以冲压极其复杂的形状，另一种是做电磁材料。工业纯铁是用于冶炼精密合金、高温合金、超低碳不锈钢、电热合金等重要的原材料。根据国内市场调查，工业纯铁的年需求在7万吨以上，目前尚缺口3万吨。
2、采用高炉+转炉长流程生产方式能够冶炼出碳含量满足使用要求的工业纯铁，但是其纯度不高，且硫、磷、锰含量较高，只能生产品质一般的工业纯铁。在冶炼后期随着钢液温度升高，钢水“回磷”现象较为严重，同时在多次造渣的过程中钢液内铁损较大，资源浪费严重，生产成本明显提高。为最大可能的减少夹杂物含量，后续炉外精炼操作工序繁琐且设备要求高。
3、废钢中的磷、硫等杂质元素含量低，因此，如何实现全废钢电弧炉生产工业纯铁，进一步降低钢液内的氧、磷、硫、锰等元素含量，提高工业纯铁的纯度，一直是全废钢电弧炉冶炼工业纯铁的技术瓶颈。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，可以解决电弧炉冶炼过程中无法深度脱磷的问题，同时能够满足超纯铁的生产要求。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法
4、所述废钢布料工序，采用废钢一次入炉冶炼形式，废钢中铁块的重量配比为20～25％；
5、所述电炉冶炼工序，冶炼周期控制在58min以内，其中通电时间36min，为了深脱磷，炼钢底料加入碳球+白灰+白云石；通电12min时，加入白灰19～22kg/t钢；通电19min时，加白云石7～8kg/t钢；通电25min时，加入镁球3～4kg/t钢；最终炉渣碱度为2.0～2.5，mgo含量在8～12wt％，t.fe含量24～26wt％；电炉冶炼终点，钢水中元素的重量含量为c≤0.05％、si≤0.02％、mn≤0.03％、p≤0.004％、s≤0.02％，o≤400ppm，钢水温度为1620～1640℃，出钢过程严禁下渣；出钢1/4时开始向钢包加入渣料，至出钢3/4时渣料全部加完。
6、进一步的，所述电炉冶炼工序，炼钢底料加入碳球2～3kg/t钢+白灰3～4kg/t钢+白云石7～8kg/t钢；出钢1/4时向钢包加入的渣料为钢芯铝1～1.3kg/t钢、白灰6～7kg/t钢、预熔精炼渣2～3kg/t钢。
7、进一步的，所述电炉冶炼工序，出钢过程采用钢包双孔底吹对称布置，底吹流量1200～1500nm3/min、软吹流量500～650nm3/min，保证出钢全程钢水在钢包内不裸露，炉后喂铝线2～3m/t钢。
8、进一步的，所述lf冶炼工序，送电化渣阶段，根据渣况补加白灰0～2.5kg/t钢，根据变渣脱硫情况加入电石0～0.8kg/t钢、铝粒0～0.25kg/t钢进行扩散脱氧。
9、进一步的，所述lf冶炼工序，当电炉终点s≤0.012％时，lf不泼渣；当电炉终点s＞0.012％时，lf脱硫至s≤0.08％时，出站泼渣，泼渣量7～8kg/t钢，再进站补加精炼渣4～5kg/t钢；lf终点出站温度1682～1692℃，终点钢水中元素的重量含量为：c≤0.05％、p≤0.004％、s≤0.005％、al≤0.01％。
10、进一步的，所述rh真空精炼工序，真空度≤67pa，真空度时间不少于6min，静置时间≥10min；阀前真空度达到10kpa开始吹氧，终点氧按30ppm计算al粒加入量，加入al粒后3min定氧，定氧目标值20～35ppm，吹氧完毕立刻切换成本处理模式；破真空后定氧、测温、取样，根据全铝结果加入纯钙线调铝，若alt＞0.005wt％，喂入纯钙线0.2～0.3m/t钢，软吹5～10min，关闭底吹，液面稳定后加低碳钢包覆盖剂上钢；若alt≤0.005wt％，加入低碳钢包覆盖剂上钢。
11、进一步的，所述rh真空精炼工序，rh终点温度1617～1627℃，终点钢水中元素的重量含量为：c≤0.002％、si≤0.010％、mn≤0.05％、p≤0.004％、s≤0.006％。
12、进一步的，所述连铸工序，浇铸过程中间包的温度为1557～1572℃，中间包的全氧控制在≤25ppm，结晶器液面波动±5mm，严禁钢液裸露，连铸坯拉速0.45～1.3m/min。
13、采用上述方法生产的工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量为：c≤0.0025％、si≤0.01％、mn≤0.05％、s≤0.006％、p≤0.005％、al≤0.005％、o≤0.0010％，余量为fe和不可避免的杂质。
14、本专利技术能够实现电弧炉全废钢冶炼高品质工业纯铁，通过优化废钢布料结构，实现快速冶炼，冶炼周期控制在58min，在冶炼过程通过供电、供氧、喷碳多步骤耦合控制，多批次添加石灰和白云石，营造良好的泡沫渣状态。钢液升温过程尽可能多的脱除碳、磷以及其他杂质元素，待温度成分合格后方可出钢，在出钢过程中，向钢包内加入白灰与钢芯铝以降低终点氧含量，并且保证炉内足够的留钢和留渣量，避免因下渣而导致磷高的事故。
15、本专利技术显著降低了冶炼工业纯铁时顶渣的氧化性，改善了钢水的可浇性，提高了钢水洁净度。解决了电弧炉冶炼过程中无法深度脱磷的问题，平均脱磷率达到90％以上，残余元素的含量降低至0.1％以下，达到超低杂质元素的水平，满足超纯铁的生产要求。
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1.一种直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，其包括废钢布料、电炉冶炼、LF冶炼、RH真空精炼、连铸工序；冶炼全程钢包加盖保温；
2.根据权利要求1所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述电炉冶炼工序，炼钢底料加入碳球2～3kg/t钢+白灰3～4kg/t钢+白云石7～8kg/t钢；出钢1/4时向钢包加入的渣料为钢芯铝1～1.3kg/t钢、白灰6～7kg/t钢、预熔精炼渣2～3kg/t钢。
3.根据权利要求2所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述电炉冶炼工序，出钢过程采用钢包双孔底吹对称布置，底吹流量1200～1500Nm³/min、软吹流量500～650Nm³/min，保证出钢全程钢水在钢包内不裸露，炉后喂铝线2～3m/t钢。
4.根据权利要求3所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述LF冶炼工序，送电化渣阶段，根据渣况补加白灰0～2.5kg/t钢，根据变渣脱硫情况加入电石0～0.8kg/t钢、铝粒0～0.25kg/t钢扩散脱氧。
5.根据权利要求4所述的直流电弧炉全
6.根据权利要求5所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述RH真空精炼工序，真空度≤67Pa，真空度时间不少于6min，静置时间≥10min；阀前真空度达到10kPa开始吹氧，终点氧按30ppm计算Al粒加入量，加入Al粒后3min定氧，定氧目标值20～35ppm，吹氧完毕立刻切换成本处理模式；破真空后定氧、测温、取样，根据全铝结果加入纯钙线调铝，若Alt＞0.005wt%，喂入纯钙线0.2～0.3m/t钢，软吹5～10min，关闭底吹，液面稳定后加低碳钢包覆盖剂上钢；若Alt≤0.005wt%，加入低碳钢包覆盖剂上钢。
7.根据权利要求6所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述RH真空精炼工序，RH终点温度1617～1627℃，终点钢水中元素的重量含量为：C≤0.002%、Si≤0.010%、Mn≤0.05%、P≤0.004%、S≤0.006%。
8.根据权利要求7所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述连铸工序，浇铸过程中间包的温度为1557～1572℃，中间包的全氧控制在≤25ppm，结晶器液面波动±5mm，严禁钢液裸露，连铸坯拉速0.45～1.3m/min。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，采用上述方法生产的工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.0025%、Si≤0.01%、Mn≤0.05%、S≤0.006%、P≤0.005%、Al≤0.005%、O≤0.0010%，余量为Fe和不可避免的杂质。
...【技术特征摘要】
1.一种直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，其包括废钢布料、电炉冶炼、lf冶炼、rh真空精炼、连铸工序；冶炼全程钢包加盖保温；
2.根据权利要求1所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述电炉冶炼工序，炼钢底料加入碳球2～3kg/t钢+白灰3～4kg/t钢+白云石7～8kg/t钢；出钢1/4时向钢包加入的渣料为钢芯铝1～1.3kg/t钢、白灰6～7kg/t钢、预熔精炼渣2～3kg/t钢。
3.根据权利要求2所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述电炉冶炼工序，出钢过程采用钢包双孔底吹对称布置，底吹流量1200～1500nm³/min、软吹流量500～650nm³/min，保证出钢全程钢水在钢包内不裸露，炉后喂铝线2～3m/t钢。
4.根据权利要求3所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述lf冶炼工序，送电化渣阶段，根据渣况补加白灰0～2.5kg/t钢，根据变渣脱硫情况加入电石0～0.8kg/t钢、铝粒0～0.25kg/t钢扩散脱氧。
5.根据权利要求4所述的直流电弧炉全废钢冶炼工业纯铁的方法，其特征在于，所述lf冶炼工序，当电炉终点s≤0.012%时，lf不泼渣；当电炉终点s＞0.012%时，lf脱硫至s≤0.08%时，出站泼渣，泼渣量7～8kg/t钢，再进站补加精炼渣4～5kg/t钢；lf终点出站温度1682～1692℃，终点钢水中元素的重量含量为：c≤0.05%、p≤0.004%、s≤0.005%、al≤0.01%。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘崇，王强，刘勇，张彩东，丁志军，李杰，田志强，孙剑，康旭，霍彦朋，
申请(专利权)人：河北大河材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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