氧化物煉鋼的方法
2023-07-05 16:27:26
氧化物煉鋼的方法
【專利摘要】本發明提供一種氧化物煉鋼的方法，其包括：在向鋼包中出半鋼的過程中，將1.5～6.0kg/(t半鋼)的矽鐵加入到鋼包；向電弧爐中加入用於煉鋼的混料和金屬料，所述混料為氧化鎵與石灰以一定比例混合所得的混合物，所述金屬料由熔融狀態的鐵水與固體鋼鐵料構成，其中，基於金屬料的總重量，鐵水的含量介於50wt％～60wt％之間，石灰的含量佔混料的總重量的比重≥25wt％。煉鋼工藝流程更簡便，產品質量和鎵回收率顯著提高，成本較低。
【專利說明】氧化物煉鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及合金鋼鐵冶煉領域，尤其涉及一種氧化鎵電弧爐煉鋼的方法。
【背景技術】
[0002]我國鎵礦資源儲量豐富，冶煉含鎵合金鋼的傳統方法是先將鎵礦冶煉成鐵合金，再將鐵合金加入鋼液中合金化，然而，傳統的工藝流程存在諸如能耗高、鎵回收率低、環境汙染嚴重、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注。但是，目前採用氧化鎵直接合金化技術進行冶煉的廠家，普遍以廢鋼作為原料，氧化鎵的還原反應速度較慢，廢鋼熔清時仍有少量鎵沒有還原，使冶煉周期增長；倘若氧化鎵的加入量較大，在冶煉時反應激烈，容易引起爐渣的沸騰；並且在熔煉過程中較難控制鎵的揮發，導致鎵回收率降低，因此現有的直接合金化技術多見於冶煉低鎵合金鋼，而對於高鎵合金鋼的報導較為少見。我國廢鋼資源緊張，電能成本又很昂貴，開發經濟的冶煉工藝，擴大鎵氧化物的加入量，提高鎵合金元素的回收率，同時提高煉鋼的各項技術、質量及經濟指標具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於，通過優化原料結構來精簡工藝流程，提高產品質量和鎵回收率，並且該方法適用於冶煉各種鎵含量的合金鋼。
[0004]本發明提供一種氧化物煉鋼的方法，其包括如下步驟:在向鋼包中出半鋼的過程中，將1.5~6.0kg/ (t半鋼)的矽鐵加入到鋼包；向電弧爐中加入用於煉鋼的混料和金屬料，所述混料為氧化鎵與石灰以一定比例混合所得的混合物，所述金屬料由熔融狀態的鐵水與固體鋼鐵料構成，其中，基於金屬料的總重量，鐵水的含量介於50wt%~ 60wt%之間，石灰的含量佔混料的總重量的比重> 25wt%。
[0005]進一步地，所述固體鋼鐵料為廢鋼、生鐵、罐幫、罐鐵、渣鋼和壓塊中的一種或多種。
[0006]進一步地，所述氧化鎵為氧化鎵粉、氧化鎵顆粒和氧化鎵塊中的一種或多種。
[0007]進一步地，混料與金屬料的重量比為1: 40~1: 80。
[0008]進一步地，電弧爐中氧化鎵還原反應的溫度控制為700°C~2000°C。
[0009]進一步地，在布料時，先加入混料再加入固體鋼鐵料最後兌入鐵水。
[0010]進一步地,所述混料的粒徑< 70mm。
[0011]本發明的有益效果是，煉鋼工藝流程更簡便，產品質量和鎵回收率顯著提高，成本較低。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例進一步描述本發明，但本發明不限於此。
[0013]本發明提供一種氧化鎵合金煉鋼的方法，所述方法包括:在向鋼包中出半鋼的過程中，將1.5~6.0kg/ (t半鋼)的矽鐵加入到鋼包；向電弧爐中加入混料和金屬料，所述混料為氧化鎵與石灰的混合物，所述金屬料由鐵水與固體鋼鐵料構成，其中，基於金屬料的總重量，鐵水的含量介於50wt%~60wt%之間。根據本發明對於原料結構的優化，金屬料採用鐵水熱裝以部分替代廢鋼等固體鋼鐵料。
[0014]煉鋼領域常用的鐵水通常都含有3%左右的碳、0.42%左右的矽和0.50%左右的錳，這些化學成分能夠為反應提供足夠的還原劑，因此，本發明不需要再加入碳粉或碳化矽等還原劑就可以保持爐內的還原氣氛。鐵水作為一種較純淨的金屬爐料，不含有廢鋼中那麼多的雜質元素，鐵水帶來的物理熱還會加速固體鋼鐵料中的水份蒸發，促使熔池提前形成，C-O反應產生的CO氣體有更充分的時間去除氮、氫等有害氣體和夾雜物，使鋼水中的化學成分更穩定，提高鋼水的質量。根據本發明的實施例，氧化鎵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，石灰的作用是通過與氧化鎵結合生成鎵酸鈣，從而抑制氧化鎵的揮發，提高鎵的回收率。本發明在混料時，石灰的加入量不低於氧化鎵與石灰的混合物總重量的25wt%。
[0015]根據本發明的實施例，氧化鎵與石灰可以先破碎成塊狀，然後按照比例採取機械混合，優選地，混料的粒徑< 50_。然而，本發明不限於此，所述混料可以為粉狀、顆粒或塊狀，並且由於氧化鎵中含有部分氧化鈣，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。根據本發明的實施例，混料與金屬料按重量比1: 40~1: 80投料，氧化鎵的加入量由冶煉合金鋼的鎵含量決定，石灰的加入量根據鐵水及固體鋼鐵料的磷含量進行調整，根據入爐金屬料磷含量的高或者低，適當增大或者減小混料中石灰的加入量。其中，冶煉鋼種的鎵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於混料所要求的石灰量，即便是冶煉高鎵鋼，石灰加入量也遠大於混料的25wt%的目標要求。
[0016]根據本發明的實施例，氧化鎵的熔點只有795°C，而鐵水溫度一般超過1200°C，兌入鐵水之後，加上電弧爐內留鋼留渣操作積蓄的熱量，爐內溫度能快速升至氧化鎵熔點以上，爐溫超過700°C反應即可進行，因此電弧爐加熱的意義僅在於使固體鋼鐵料加快熔化。本發明的電弧爐氧化鎵還原反應溫度優選在700°C~2000°C。根據本發明的實施例，可以先加入氧化鎵與石灰的混料，再加入固體鋼鐵料最後兌入鐵水，這種由輕及重、先涼後熱的加料順序易於石灰的熔化和造渣，同時鐵水對爐內混合物料的衝刷、攪拌亦可加速反應進程。如果先兌入鐵水後加入混料和固體鋼鐵料，由於混料的密度較低不易成渣，氧化鎵在投入高溫鐵水的瞬間易急劇燒損揮發，使鎵回收率降低。根據本發明的實施例，所述氧化鎵可以為氧化鎵粉、氧化鎵顆粒和氧化鎵塊中的至少一種。優選為氧化鎵顆粒或氧化鎵塊，採用氧化鎵粉可增大接觸面積、加快反應速度，但需注意控制氧化鎵的揮發。
[0017]本發明還提供一種煉鋼廢水處理劑，包括以下重量份的原料:聚丙烯醯胺25份、氫氧化鈉15份、碳酸鈉2份、氧化鎂粉15份、聚矽硫酸鐵10份、季銨鹽木質素絮凝劑20份、鈉基膨潤土 20份、氨基三甲叉膦酸2份、二乙烯三胺五乙酸五鈉5份、聚天冬氨酸20份、聚合氯化鋁12份。一種煉鋼廢水處理劑的製備方法，包括以下製備步驟:A、將除季銨鹽木質素絮凝劑、二乙烯三胺五乙酸五鈉外的其餘原料依次加入容器中，攪拌均勻、在投入使用前，加入季銨鹽木質素絮凝劑、二乙烯三胺五乙酸五鈉，攪拌10分鐘；製得煉鋼廢水處理劑。綜上所述，本發明的方法省去了冶煉鐵合金的工序，降低冶煉鎵合金鋼工藝流程的整體能耗，提高資源利用率，從而能夠降低環境負荷，經濟效益顯著。本發明可應用於低鎵合金鋼到高鎵合金鋼的冶煉，特別對於冶煉高鎵合金鋼，採用本發明所述的方法可使鎵回收率達90%以上。
[0018]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上 的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。
【權利要求】
1.一種氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟: 在向鋼包中出半鋼的過程中，將1.5~6.0kg/(t半鋼)的矽鐵加入到鋼包； 向電弧爐中加入用於煉鋼的混料和金屬料，所述混料為氧化鎵與石灰以一定比例混合所得的混合物，所述金屬料由熔融狀態的鐵水與固體鋼鐵料構成，其中，基於金屬料的總重量，鐵水的含量介於50wt%~60wt%之間，石灰的含量佔混料的總重量的比重> 25wt%。
2.如權利要求1所述的氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，所述固體鋼鐵料為廢鋼、生鐵、罐鐵、渣鋼和壓塊中的一種或多種。
3.如權利要求1所述的氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，所述氧化鎵為氧化鎵粉、氧化鎵顆粒和氧化鎵塊中的一種或多種。
4.如權利要求1所述的氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，混料與金屬料的重量比為1: 40 ~1: 80。
5.如權利要求1所述的氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，電弧爐中氧化鎵還原反應的溫度控制為700°C~2000°C。
6.如權利要求 1所述的氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，在布料時，先加入混料再加入固體鋼鐵料最後兌入鐵水。
7.如權利要求1所述的氧化物煉鋼的方法，其特徵在於，所述混料的粒徑<70mm。
【文檔編號】C21C5/52GK104017936SQ201410256427
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】沈玉忠 申請人:張家港市錦豐潤爾發五金塑料廠