本發(fā)明屬于冶煉工藝
技術(shù)領域：
，特別涉及一種無取向硅鋼用高純度低碳磷鐵及其冶煉方法。
背景技術(shù)：
：無取向硅鋼中磷元素是關(guān)鍵元素，可以提高鋼材的機械性能、提高硅鋼的切削加工性能。一般無取向硅鋼中磷含量在0.02～0.20％，低碳磷鐵中磷含量在25～30％。目前硅鋼用低碳磷鐵中含有nb、v、ti等有害夾雜物，一般在0.05～0.8％之間，不同批次有害夾雜物的含量波動較大，個別批次ti＞0.5％，nb、v含量大于0.4％，因此在無取向硅鋼冶煉后，ti元素含量在10～80ppm，個別爐罐無取向硅鋼的nb、v含量分別大于40ppm，對無取向硅鋼電磁性能影響很大。nb、v、ti在鋼中與n、c形成(n，c)化合物，而且形成細小的第二相粒子，這些細小顆粒一般在幾個nm到200nm，彌散分布在鋼中，這些細小的顆粒嚴重阻礙無取向硅鋼熱軋板晶粒長大及冷軋板連續(xù)退火過程中晶粒的再結(jié)晶及長大。通常情況下，無取向硅鋼的鐵損值與晶粒大小成反比，晶粒越大，鐵損越小，鐵損值越小，電磁性能越好。因此鋼中nb、v、ti的(n，c)化物的存在，嚴重惡化無取向硅鋼的電磁性能，是有害的殘余元素。目前，市場上無取向硅鋼用低碳磷鐵的冶煉方法是在電爐中冶煉，其冶煉原材料是含磷元素的磷灰石ca5[(fci)(po4)3]等形式存在，其中p2o5含量在20～30％之間，這些磷灰石與焦炭、硅石、鐵屑等原材料以一定的比例混合在一起，通過高溫熔煉，磷礦石中的化合物中p元素被還原、冶煉過程中加入的廢鋼中含有大量的鈮、釩、鈦等有害元素，且整個冶煉過程中為還原性氣氛，鈮釩鈦不能夠被氧化掉，其殘余量受廢鋼的純凈度限制，殘余有害成分不可控。這些有害元素在無取向硅鋼冶煉及熱軋、冷軋板連退過程中將形成細小的氮碳化物，極大阻礙無取向硅鋼冷軋板連續(xù)退火過程中的再結(jié)晶與晶粒長大，嚴重影響無取向硅鋼的電磁性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的可以提高無取向硅鋼用低碳磷鐵的純凈度，使低碳磷鐵中不含或少含有nb、v、ti有害元素，減少鋼中影響冷軋板連續(xù)退火過程中阻礙晶粒長大的nb、v、ti形成的碳氮化物，從而提高冷軋板連續(xù)退火后的晶粒度，降低鐵損值，提高磁感值和電磁性能。為達此目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)解決方案：一種無取向硅鋼用低碳磷鐵，其化學成分wt％為：c≤0.10％、si≤1.5％、mn≤1.5％、p： 25～27％、s≤0.005％、nb≤0.0010％、v≤0.0010％、ti≤0.0010％，其余是fe和雜質(zhì)。本發(fā)明無取向硅鋼用低碳磷鐵的冶煉方法為：一、原料：冶煉低碳磷鐵的原料包括磷灰石、焦炭、硅石和鋼屑；所述磷灰石為無鉛的磷灰石，磷灰石中粒度為5～40mm的占80％以上；所述焦炭中的固定碳＞80％，揮發(fā)物＜4％，灰分＜14％，水分＜2％，粒度為3～15mm；所述硅石中sio2＞98％，水分＜1％，粒度5～40mm；所述鋼屑采用轉(zhuǎn)爐煉鋼－rh精煉－熱軋鋼卷－破碎加工制成的碳素鋼鋼屑，碳素鋼鋼屑中c≤0.10wt％、si＜0.5wt％、mn≤0.2wt％、p≤0.02wt％、s≤0.005wt％、nb≤0.0005wt％、v≤0.0005wt％、ti≤0.0005wt％；碳素鋼鋼屑長度≤100mm、厚度≤5mm、寬度≤20mm；二、冶煉：將冶煉原料磷灰石、焦炭、硅石、鐵屑按照100:16:26:42的比例混合成爐料；冶煉設備采用中、小型電爐系統(tǒng)和磷冷卻系統(tǒng)；將爐料從高位料倉沿料管連續(xù)裝入電爐中，爐料裝滿后開始冶煉；冶煉2h后，開始將爐內(nèi)鐵水放出，每4～6h放出鐵水1次，將鐵水排入磷冷卻系統(tǒng)的分離池中，分離出磷鐵和渣，磷鐵下沉，渣流入水淬槽中；鐵水排放出來后進行取樣化驗，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)整合金料配料的比例，然后經(jīng)調(diào)整后的配料按400～500公斤的量裝入爐中，每次排放出鐵水后加入合金配料，循環(huán)往復；停爐前，要先送入氮氣或二氧化碳氣體，將爐內(nèi)的空氣驅(qū)逐出來，避免發(fā)生煤氣爆炸事故。本發(fā)明冶煉低碳磷鐵的主要化學反應為：ca3(po4)2+5c＝3cao+2p+5coca3(po4)2+3sio2＝3casio3+p2o5p2o5+5c＝2p+5co總反應式為：ca3(po4)2+3sio2+5c＝2p+3casio3+5co上述反應在大于1000℃時反應速度較快。以生產(chǎn)磷鐵為主時，要多加鋼屑，冶煉過程中有60～65％的p進入合金中，較少p的揮發(fā)，有利于生成fe2p。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明可極大提高無取向硅鋼用低碳磷鐵的純凈度，使低碳磷鐵中不含或少含有nb、v、ti有害元素，減少鋼中影響冷軋板連續(xù)退火過程中阻礙晶粒長大的nb、v、ti形成的碳氮化 物，生產(chǎn)的低碳磷鐵，其化學成分穩(wěn)定，利用這種低碳磷鐵生產(chǎn)的牌號無取向硅鋼的鋼種純凈度有明顯的提高，生產(chǎn)的無取向硅鋼的電磁性能也明顯提高。用本發(fā)明低碳磷鐵生產(chǎn)的50w1000牌號無取向硅鋼，其電磁性能p1.5由5.84w/kg降低到5.20w/kg，鐵損值降低0.62w/kg，磁感值b5000由1.748t提高到1.765t，磁感值提高0.017t。具體實施方式實施例采用2400千伏安封閉式礦用電爐，氣體的過濾與凈化采用專用磷冷卻設備，冶煉低碳磷鐵，低碳磷鐵磷含量為30％。磷灰石：焦炭：硅石：鐵屑的質(zhì)量要求與粒度按照技術(shù)方案中規(guī)定進行控制；磷灰石：焦炭：硅石：鐵屑的化學成分要符合技術(shù)方案中規(guī)定的成分控制質(zhì)量要求。將低碳磷鐵原料按磷灰石：焦炭：硅石：鐵屑＝100:16:26:42的比例混勻后形成爐料。將混勻后的爐料從高位料倉沿料管連續(xù)裝入電爐中，爐料裝滿后開始冶煉生產(chǎn)。生產(chǎn)兩個小時左右有一定量的鐵合金水，然后開始將爐內(nèi)鐵水放出，每4～6小時放出鐵水1次，將鐵水排入分離池中，分離出磷鐵和渣，磷鐵下沉，渣流入水淬槽中。鐵水排放出來后進行取樣化驗，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)整合金料配料的比例，然后經(jīng)調(diào)整后的配料按400～500公斤的量裝入爐中，每次排放出鐵水后加入合金配料，循環(huán)往復。停爐前，先送入氮氣或二氧化碳氣體，將爐內(nèi)的空氣驅(qū)逐出來，避免發(fā)生煤氣爆炸事故。冶煉完成后，將低碳磷鐵的結(jié)晶合金錠通過破碎制成10～50mm的粒狀。冶煉后低碳磷鐵的成分為：成分csimnpsnbvti含量wt％0.01529.50.190.0160.0042≤0.0005≤0.0005≤0.0005利用本發(fā)明生產(chǎn)的高純度低碳磷鐵與常規(guī)條件下生產(chǎn)的低碳磷鐵生產(chǎn)的低牌號硅鋼的電磁性能進行對比，具體過程及數(shù)據(jù)如下：生產(chǎn)工藝路線：鐵水預處理→轉(zhuǎn)爐→精煉→連鑄→熱軋機組→酸洗連軋機組→連退機組→取樣送檢→檢驗室制樣檢測。使用不同的低碳磷鐵合金，整個工藝過程采用相同生產(chǎn)工藝，只有在精煉環(huán)節(jié)采用不同的低碳磷鐵生產(chǎn)低牌號無取向硅鋼。將本發(fā)明低碳磷鐵應用在生產(chǎn)無取向硅鋼中，進行實施例與采用常規(guī)工藝和磷鐵的對比例對比，其中：實施例1與對比例1所生產(chǎn)的是50w1300；實施例2與對比例2所生產(chǎn)的是50w1000。實施例與對比例元素含量及電磁性能檢驗結(jié)果如下表所示：(以鋼水罐中100噸鋼水為例)注：硅元素加入量包括脫氧硅與合金硅兩項合計。鋼中的c含量小于30ppm、s含量小于50ppm。由對比可知，采用本發(fā)明的低碳磷鐵比原有工藝生產(chǎn)的低碳磷鐵使用同樣的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的無取向低牌號電工鋼的殘余元素含量得到有效控制，均達到目標要求nb≤0.0005％、v≤0.0005％、ti≤0.0005％，且電磁性能有明顯的提高。其中50w1300牌號鐵損值p1.5降低0.79w/kg，磁感值b5000提高0.020t；50w1000牌號鐵損值p1.5降低0.64w/kg、磁感值b5000提高0.017t，達到國內(nèi)同牌號無取向硅鋼電磁性能的最好水平，效果顯著。當前第1頁12