氧化鉬直接合金化煉鋼的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化鉬直接合金化煉鋼的方法，所述方法包括：向電弧爐中加入混料和金屬料，所述混料為氧化鉬與石灰的混合物，所述金屬料由鐵水與固體鋼鐵料構(gòu)成，其中，基于金屬料的總重量，鐵水的含量≥50wt%。根據(jù)本發(fā)明的方法省去了冶煉鉬鐵合金的工序，提高資源利用率，適用于冶煉各種鉬含量的合金鋼種，經(jīng)濟效益顯著。
【專利說明】氧化鉬直接合金化煉鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金鋼鐵冶煉領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化鑰直接合金化電弧爐煉鋼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國鑰礦資源儲量豐富，冶煉含鑰合金鋼的傳統(tǒng)方法是先將鑰礦冶煉成鐵合金，再將鐵合金加入鋼液中合金化，其工藝流程為:礦山采選一冶煉鐵合金一電弧爐冶煉合金鋼一爐外精煉一連鑄或模鑄。然而，傳統(tǒng)的工藝流程存在諸如能耗高、鑰回收率低、環(huán)境污染嚴重、勞動強度大等缺點，近些年直接合金化煉鋼正逐步引起研究關(guān)注。
[0003]直接合金化是指在煉鋼過程中，將經(jīng)過氧化焙燒后的金屬氧化物直接加入鋼液中發(fā)生還原反應(yīng)，生成合金元素進入鋼液中實現(xiàn)合金化。與冶煉鑰合金鋼的傳統(tǒng)工藝相比，利用鑰的氧化物直接合金化煉鋼，省去了生產(chǎn)鑰鐵合金的工序，能夠大幅度節(jié)能降耗，減少污染，降低成本。
[0004]但是，目前采用氧化鑰直接合金化技術(shù)進行冶煉的廠家，普遍以廢鋼作為原料，氧化鑰的還原反應(yīng)速度較慢，廢鋼熔清時仍有少量鑰沒有還原，使冶煉周期增長；倘若氧化鑰的加入量較大，在冶煉時反應(yīng)激烈，容易引起爐渣的沸騰；并且在熔煉過程中較難控制鑰的揮發(fā)，導(dǎo)致鑰回收率降低，特別是在冶煉高鑰鋼時往往鑰回收率不足90%，因此現(xiàn)有的直接合金化技術(shù)多見于冶煉低鑰合金鋼，而對于高鑰合金鋼的報道較為少見。
[0005]我國廢鋼資源緊張，電能成本又很昂貴，開發(fā)經(jīng)濟的冶煉工藝，擴大鑰氧化物的加入量，提高鑰合金元素的回收率，同時提高煉鋼的各項技術(shù)、質(zhì)量及經(jīng)濟指標(biāo)具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，通過優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)來精簡工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和鑰回收率，并且該方法適用于冶煉各種鑰含量的合金鋼。
[0007]本發(fā)明提供一種氧化鑰直接合金化煉鋼的方法，所述方法包括:向電弧爐中加入混料和金屬料，所述混料為氧化鑰與石灰的混合物，所述金屬料由鐵水與固體鋼鐵料構(gòu)成，其中，基于金屬料的總重量，鐵水的含量> 50wt%。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于混料的總重量，石灰的含量≥20wt%。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，混料的粒徑≤50mm。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，混料與金屬料的重量比可為1:10~1:100。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，電弧爐中氧化鑰還原反應(yīng)的溫度可以控制為800°C~1800℃。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，在布料時，可以先加入混料再加入固體鋼鐵料最后兌入鐵水。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述氧化鑰可以為氧化鑰粉、氧化鑰顆粒和氧化鑰塊中的至少一種。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述固體鋼鐵料可以為廢鋼、生鐵、罐幫、罐鐵、渣鋼和壓塊中的至少一種。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例進一步描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。
[0016]本發(fā)明提供一種氧化鑰直接合金化煉鋼的方法，所述方法包括:向電弧爐中加入混料和金屬料，所述混料為氧化鑰與石灰的混合物，所述金屬料由鐵水與固體鋼鐵料構(gòu)成，其中，基于金屬料的總重量，鐵水≥50wt%。
[0017]根據(jù)本發(fā)明對于原料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，金屬料采用鐵水熱裝以部分替代廢鋼等固體鋼鐵料。鐵水的加入能夠帶來如下效果。
[0018]首先，煉鋼領(lǐng)域常用的鐵水通常都含有4%左右的碳、0.45%左右的硅和0.30%左右的錳，這些化學(xué)成分能夠為反應(yīng)提供足夠的還原劑，因此，本發(fā)明不需要再加入碳粉或碳化硅等還原劑就可以保持爐內(nèi)的還原氣氛。
[0019]其次，由于氧化鑰的熔點只有795°C，而鐵水溫度一般都會超過1200°C，因此，鐵水熱裝可以帶來大量的物理熱，減少送電時間，節(jié)省固體鋼鐵料熔化所需的電能輸入，也能減少氧化鑰的燒損和揮發(fā)。 [0020]第三，鐵水作為一種較純凈的金屬爐料，不含有廢鋼中那么多的雜質(zhì)元素，鐵水帶來的物理熱還會加速固體鋼鐵料中的水份蒸發(fā)，促使熔池提前形成，C-O反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體有更充分的時間去除氮、氫等有害氣體和夾雜物，使鋼水中的化學(xué)成分更穩(wěn)定，提高鋼水的質(zhì)量。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實施例，氧化鑰可以通過與石灰相混合的方式與固體鋼鐵料一同加入電弧爐內(nèi)，石灰的作用是通過與氧化鑰結(jié)合生成鑰酸鈣，從而抑制氧化鑰的揮發(fā)，提高鑰的回收率。本發(fā)明在混料時，石灰的加入量不低于氧化鑰與石灰的混合物總重量的20wt%。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實施例，氧化鑰與石灰可以先破碎成塊狀，然后按照比例采取機械混合，優(yōu)選地，混料的粒徑< 50_。然而，本發(fā)明不限于此，所述混料可以為粉狀、顆粒或塊狀，并且由于氧化鑰中含有部分氧化鈣，而氧化鈣為石灰的主要成分，因此石灰的實際加入量還可略為降低。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實施例，混料與金屬料按重量比1:10~1:100投料，氧化鑰的加入量由冶煉合金鋼的鑰含量決定，石灰的加入量根據(jù)鐵水及固體鋼鐵料的磷含量進行調(diào)整，根據(jù)入爐金屬料磷含量的高或者低，適當(dāng)增大或者減小混料中石灰的加入量。其中，冶煉鋼種的鑰含量不會對石灰的加入量造成影響，因為脫磷和冶煉造渣所需要的石灰量遠大于混料所要求的石灰量，即便是冶煉高鑰鋼，石灰加入量也遠大于混料的20wt%的目標(biāo)要求。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實施例，氧化鑰的熔點只有795°C，而鐵水溫度一般超過1200°C，兌入鐵水之后，加上電弧爐內(nèi)留鋼留渣操作積蓄的熱量，爐內(nèi)溫度能快速升至氧化鑰熔點以上，爐溫超過800°C反應(yīng)即可進行，因此電弧爐加熱的意義僅在于使固體鋼鐵料加快熔化。本發(fā)明的電弧爐氧化鑰還原反應(yīng)溫度優(yōu)選在800°C~1800°C。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以先加入氧化鑰與石灰的混料，再加入固體鋼鐵料最后兌入鐵水，這種由輕及重、先涼后熱的加料順序易于石灰的熔化和造渣，同時鐵水對爐內(nèi)混合物料的沖刷、攪拌亦可加速反應(yīng)進程。如果先兌入鐵水后加入混料和固體鋼鐵料，由于混料的密度較低不易成渣，氧化鑰在投入高溫鐵水的瞬間易急劇燒損揮發(fā)，使鑰回收率降低。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述氧化鑰可以為氧化鑰粉、氧化鑰顆粒和氧化鑰塊中的至少一種。優(yōu)選為氧化鑰顆?；蜓趸€塊，采用氧化鑰粉可增大接觸面積、加快反應(yīng)速度，但需注意控制氧化鑰的揮發(fā)，例如:混料要非常均勻，吹氧時槍位要低等等。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述固體鋼鐵料可以為廢鋼、生鐵、罐幫、罐鐵、渣鋼和壓塊中的至少一種，其中，優(yōu)質(zhì)廢鋼、生鐵由于有害元素含量少、易于快速冶煉，回收率高，因此價格比較昂貴，而罐幫、罐鐵、渣鋼、壓塊等廉價廢鋼相對便宜，可按照最經(jīng)濟的方式選取和配比。
[0028]以下結(jié)合具體示例描述本發(fā)明。
[0029]實例1:
[0030]在50噸電爐中，冶煉含鑰0.15wt%~0.25wt%的20CrNiMoH鋼。將含鑰45wt%的氧化鑰塊240kg與1600kg石灰均勻混合，填裝到電弧爐內(nèi)，再加入固體鋼鐵料21噸，最后兌入鐵水35噸，進行冶煉。所得合金鋼的鑰含量為0.205wt%，鑰回收率達到94.91%。
[0031]實例2:
[0032]在50噸電爐中，冶煉含鑰0.35wt%~0.45wt%的22CrMoH鋼。將含鑰45wt%的氧化鑰塊480kg與1600kg石灰均勻混合,填裝到電弧爐內(nèi)，再加入固體鋼鐵料21噸,最后兌入鐵水35噸，進行冶煉。所得合金鋼的鑰含量為0.40wt%，鑰回收率達到92.59%。
[0033]實例3:
[0034]在50噸電爐中，冶煉含鑰lwt%~4wt%的高鑰合金鋼種，將含鑰45wt%的氧化鑰塊2500kg與1600kg石灰均勻混合,填裝到電弧爐內(nèi)，再加入固體鋼鐵料16噸,最后兌入鐵水40噸，進行冶煉。所得高鑰合金鋼的鑰含量為2.0wt%左右，鑰回收率達到90%以上。
[0035]綜上所述，本發(fā)明的方法省去了冶煉鐵合金的工序，降低冶煉鑰合金鋼工藝流程的整體能耗，提高資源利用率，從而能夠降低環(huán)境負荷，經(jīng)濟效益顯著。本發(fā)明可應(yīng)用于低鑰合金鋼到高鑰合金鋼的冶煉，特別對于冶煉高鑰合金鋼，采用本發(fā)明所述的方法可使鑰回收率達90%以上。
[0036]本發(fā)明描述的以上實施例僅為示例性的，并不是用來限制本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對上述實施例進行各種可能的變形和修改。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書中所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種氧化鑰直接合金化煉鋼的方法，所述方法包括:向電弧爐中加入混料和金屬料，所述混料為氧化鑰與石灰的混合物，所述金屬料由鐵水與固體鋼鐵料構(gòu)成，其中，基于金屬料的總重量，鐵水的含量> 50wt%o
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中，基于混料的總重量,石灰的含量>20wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述混料的粒徑≤50mm。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其中，混料與金屬料的重量比為1:10~1:100。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，電弧爐中氧化鑰還原反應(yīng)的溫度控制為800°C~1800℃。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在布料時，先加入混料再加入固體鋼鐵料最后兌入鐵水。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氧化鑰為氧化鑰粉、氧化鑰顆粒和氧化鑰塊中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述固體鋼鐵料為廢鋼、生鐵、罐幫、罐鐵、渣鋼和壓塊中的至少一種。
【文檔編號】C21C5/52GK103627846SQ201310591050
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】馬傳慶, 吳兵, 楊波, 王學(xué)利, 孫永喜, 李法興, 張君平, 楊密平, 劉金玲, 趙冠夫, 范夕榮, 倪友來, 周艷麗, 于學(xué)文, 于輝 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司