专利名称：用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及铁水和钢水的脱硫处理。
背景技术：
随着科学技术的飞速发展，各行各业对钢材质量的要求越来越高，越来越苛刻，不仅要求钢材具有较高的强度和良好的塑韧性，而且还要求具有优异的冷成形性和焊接性能。为此，采取各种工艺措施，提高钢材质量是人们一直关注的问题。在众多的工艺因素中，降低钢中的夹杂物，特别是降低钢中的硫含量是提高钢材综合性能的最佳途径之一。有关统计表明，含S＝0.025-0.04％的钢与含S-0.015％的钢相比，连铸坯裂纹增加6倍，冷成形材缺陷报废率上升10倍，汽车轮箍火花焊接缺陷增加5-10倍，输油管表面缺陷报废率上升10倍。由此可见硫在钢中的危害性。为此，铁水和钢水脱硫是钢铁冶炼中的关键问题。在脱硫工艺中，除了选择脱硫方法(如机械搅拌或喷吹气体搅拌)外，最重要的是选择合适的脱硫剂。
脱硫的基本反应为如下的化学平衡式
在上述反应式中，降低氧位，反应向右进行，促进脱硫，即去除氧有利于脱硫。
为此，在现有技术中，开发了以Mg为还原剂的脱氧的CaO+Mg脱硫法，金属Mg 是反应性良好的脱硫剂，该脱硫剂对于要求深脱硫的情况，效果更为明显。但脱硫后MgS渣稀，需加聚渣剂，即便如此，扒渣也困难，另外由于镁易烧损，有效利用率低，还有Mg价格高，致使成本上升。除CaO+Mg脱硫方法外，还有采用CaC2进行脱硫的，但CaC2粉碎时，在空气湿度大的情况下，产生C2H2气体，易燃，易发生爆炸，安全性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱硫效果好，铁水降温小，成本低且安全的用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法。
针对上述目的，本发明的主要技术方案是以金属铝代替金属Mg作为还原剂，以CaO为基，形成含铝的氧化钙基脱硫剂，并以脱硫剂不同的加入方式对铁水进行脱硫处理。
本发明用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法中，含铝氧化钙基脱硫剂有3组成份，相应采用两种脱硫方法，即搅拌法或喷入法。现分述如下1、用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)为CaF25～10％，金属铝2～5％，余为CaO。
CaO、CaF2和金属铝的粒度均小于10mm。
将上述锐硫剂加入到搅拌式的铁水处理炉中，对铁水进行脱硫。搅拌头的转速＞90转/分钟。
2、用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法
含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)为CaF25～10％，金属铝2～5％，矿物油2～5％，余为CaO。
CaO、CaF2及金属铝的粒度均小于3mm。
矿物油则为常规的矿物油，如重油。
先将上述脱硫剂中的CaF2、金属铝、CaO和矿物油混合均匀，再加入到搅拌式铁水处理炉的铁水中，进行脱硫处理，搅拌头的转速＞90转/分钟。
3、用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)为CaF20～10％，CaO30～22％，金属铝2～4％，余为CaO。
CaF2、CaO3、金属铝和CaO的粒度均小于1mm。
适用于采用喷吹式的脱硫方法。
在上述脱硫剂中，其金属铝为金属铝粉剂A或金属铝粉剂B中任一种。
金属铝粉剂A的化学组成(wt％)为Al 13～18％，Al2O367～82％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％金属铝粉剂B的化学组成(wt％)为Al 28～35％，Al2O350～65％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％。
在上述脱硫剂中，除主成份CaO外，还含有Al，较多的Al2O3，其余为少量SiO2、MgO、C和FeO，这些组份越低越好，但总计含20％以下是允许的。
本发明含铝氧化钙基脱硫剂中各组份的粒度选择依据是考虑生产效果和反应性两个方面，在采用搅拌式(如KR)脱硫的情况下，由于脱硫剂经料罐到流槽，如果粒度太小，微粉细，则流动性差，会发生滞留或延续下料作业时间等现象，或粉尘溢出防护罩外，造成环境污染；如果粒度在10mm以上，虽然可改善作业环境，但反应速度受影响，也是不可取的。另外，在搅拌式(如KR)脱硫时，使用粒度3mm以下的脱硫剂，加入并混合2～5％的矿物油，可使脱硫剂颗粒表面形成一层油的保护膜，可以防潮，使CaO不被消化，生成Ca(OH)2，便于较长时间的存放，维持脱硫剂的有效成份，不降低使用性能，同时，矿物油是碳一氢化合物，在高温下可造成还原气氛，防止回硫。在矿物油的加入方面，如加入2％以下，则防潮效果差，如加入量在5％以上，则物料的流动性恶化，影响生产率。
在脱硫剂中，在CaO熔解迟缓的情况下，使用少量CaF2是可以的。而添加CaCO3的理由是CaCO3高温下分解产生CO2气泡，对熔体起搅拌作用，可促进脱硫，因气泡搅拌，使脱硫反应速度提高，最高可提高22％，但加入过量的CaCO3，可导致铁水温降加大，对脱硫不利。
采用本发明含铝氧化钙基脱硫剂对铁水进行脱硫处理时，首先是CaO与铁水中的硫反应，并产生游离[O]，由于金属铝的存在，游离[O]不与铁水中的[Si]发生反应，而与脱氧能力强的Al发生如下反应
同时在CaO界面上生成CaO-Al2O3-FeO(Fe2O3)系的化合物，如12CaO.7Al2O3、5CaO.3Al2O3、3CaO.Al2O3等，这些化合物的熔点比硅酸钙系化合物的熔点低，如12CaO.7Al2O3的熔点为1365℃，与硅酸钙系高熔点化合物相比，在相同热力学条件下，参与脱硫反应的组元及脱硫反应生成物更容易在铁液中或更容易在CaO表面的生成物中转移或扩散，因此提高了脱硫速度。另外，本发明脱硫剂在同一反应温度下，由于金属铝的氧化，造成化学反应局部区域的还原气氛，与不含金属铝的同类脱硫剂相比，铁水温降速度减慢，有利于硫的去除；金属铝的氧化及添加的Al2O3与石灰易形成铝酸钙系多组元渣，这种渣系有利于液相金属的氧向渣系转移，使存留硫的容量增大，可以大大提高硫在液态金属—渣相中的分配系敉。铝酸钙渣系能与CaO很好地融合，使该脱硫剂产生的渣疑聚性好，不易产生回硫，有利于排出。还有，使用本发明脱硫剂进行脱硫时，由于铝的氧化是放热的，故铁水温降小，废气温度也比纯氧化钙脱硫剂高40-50℃，因此也提高了脱硫效果。
综上所述，采用本发明含铝氧化钙基脱硫剂对铁水进行脱硫具有显著的脱硫效果。试验表明，当铁水原始含硫为0.04％时，用本发明脱硫剂6Kg/t.铁水进行脱硫，则终点铁水的含硫量可降低为0.004-0.003％，即脱硫率达88％的占90％以上。如果要求更深度的脱硫(如S小于0.002％)增加脱硫剂加入量，也可以达到。
与现有技术相比，本发明具有如下优点(1)脱硫反应速度快，脱硫率高，与不含铝的脱硫剂相比，加入本发明含铝氧化钙基脱硫剂，其反应速度增加一倍以上，脱硫率可提高30％。
(2)铁水温降小。
具体实施例方式
采用本发明所述的含铝氧化钙基脱硫剂，对5个炉次的铁水进行了脱硫试验，5批含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成如表1和表2所示。
采用搅拌式或喷吹式方法分别将5批脱硫剂加入铁水中，有关试验条件及工艺参数列入表3，脱硫剂的粒度也列入表3，最终的铁水脱硫效果及铁水温降则如表4所示。由表4看出，本发明所述的脱硫剂及脱硫方法，其脱硫效果显著，脱硫率达88-92％，并且铁水温降小。试验中，脱硫剂批号对应相应中铁水脱硫的炉次。
表1 实施例含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)
表2 实施例脱硫剂中金属铝所含的金属铝粉剂A或B的化学组成(wt％) 表3 实施例铁水脱硫处理的试验条件及工艺参数
表4 实施例铁水脱硫处理的最终脱硫效果
权利要求
1.用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法，其特征在于①含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)为CaF25～10％，金属铝2～5％，余为CaO；②将上述脱硫剂加入到搅拌式铁水处理炉中，对铁水进行脱硫，搅拌头的转速＞90转/分钟。
2.用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法，其特征在于①含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)为CaF25～10％，金属铝2～5％，矿物油2～5％，余为CaO；②先将上述脱硫剂中的CaF2、金属铝、CaO和矿物油混合均匀，然后再加入搅拌式铁水处理炉中，对铁水进行脱硫，搅拌头的转速＞90转/分钟。
3.用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法，其特征在于①含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成(wt％)为CaF20～10％，CaCO30～22％，金属铝2～4％，余为CaO；②将上述脱硫剂以喷吹的方式加入到铁水处理炉的铁水中，进行脱硫处理。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于金属铝为金属铝粉剂A或金属铝粉剂B中任一种金属铝粉剂A的化学组成(wt％)为Al 13～18％，Al2O367～82％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％；金属铝粉剂B的化学组成(wt％)为Al 28～35％，Al2O350～65％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于CaO、金属铝和CaF2的粒度均小于10mm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于CaO、CaF2及金属铝的粒度均小于3mm。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于CaO、CaCO3、CaF2和金属铝的粒度均小于1mm。
全文摘要
本发明属于钢铁冶金领域，主要涉及铁水的脱硫处理方法。本发明含铝氧化钙基脱硫剂的化学组成除CaO外，还含有CaF
文档编号C21C1/02GK1528919SQ200310100448
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月16日 优先权日2003年10月16日
发明者丰田哲夫 申请人:日本三立有限会社