石灰系煉鋼添加劑及其製造方法
2023-04-29 15:33:56 3
專利名稱：石灰系煉鋼添加劑及其製造方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵冶金領域，主要涉及在用電弧爐煉鋼或鑄鋼工藝過程中，在氧化氣氛下添加的石灰系增碳添加劑及其製造方法。
背景技術：
目前世界上的煉鋼方法主要有二種，一種是長工藝流程的轉爐法煉鋼，約佔60～70％；另一種是短流程的電爐也稱電弧爐煉鋼法，約佔30％左右。電爐煉鋼的主原料是廢鋼、通常工業或城市中產生的廢鋼多以輕薄料為主，其含碳量低(0.10～0.35％之間)，而且由於長期在露天放置，廢鋼表面都長滿鐵鏽，用這種廢鋼在電爐裡煉鋼時，根據冶煉鋼種對碳含量的要求，需要在爐料中配加碳素。在配備碳素時，由於需要考慮碳的燒損及一部分碳素還要參與對氧化鐵的還原反應，故需配加較高的碳量。通常配碳的物料有生鐵塊、鐵水、塊狀焦炭、廢石墨電極或含碳球團，以及向鋼水中噴吹粉狀的含碳材料。
在現有技術中，電爐煉鋼作為增碳的添加劑，除鐵水或生鐵塊外，皆是含碳量大於80％的物料，包括普通的含碳球團等。例如日本專利第3750928號，(申請日2001年12月8日，申請號特願2001-373378)公開了一種「增碳劑及其煉鋼方法」，該增碳劑成分為石灰系材料20-80％，含碳材料為20-80％。但該添加劑在空氣中放置能保持其固有性能不變的時間較短，一般少於7天。
發明內容
本發明的目的在於提供一種改進的石灰系煉鋼添加劑及其製造方法，用於電爐煉鋼或鑄鋼生產增碳及具有脫氧功能的添加劑，可以得到在空氣中不易吸潮的添加劑球團或粉狀物料，可長期在空氣中放置能保持其固有性能不變，其球團不開裂、破損，且成本低。
為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案本發明的一個方面是提供了一種石灰系煉鋼添加劑，它包括石灰系材料和含碳材料，在氧化氣氛下使用，其中它的化學成份按照重量百分比為石灰系材料40-80％，其餘為含碳材料；其中所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO3粉末中的一種，且CaO粉末經鈍化處理、流動性低，所述含碳材料為焦碳、石墨、蘭炭粉中的至少一種。
本發明的第二方面是提供了一種石灰系煉鋼添加劑的製造方法，當添加劑為粉狀物料時，包括原料粉碎和混合均勻步驟，其中(1)化學成份按照重量百分比為石灰系材料40-80％，其餘為含碳材料；其中所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO3粉末中的一種，CaO粉末經鈍化處理、流動性低，所述含碳材料為焦碳、石墨、蘭炭粉中的至少一種；(2)原料粉碎是將上述原料粉碎成有多個稜角的顆粒，粒度為0.0005-1.0mm
本發明的第三方面是提供了另一種石灰系煉鋼添加劑的製造方法，當添加劑為球團狀時，包括原料粉碎、混合和壓制步驟，其中(1)化學成份按照重量百分比為石灰系材料40-80％，粘結劑1-3％，其餘為含碳材料；其中所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO3粉末中的一種，CaO粉末經鈍化處理的、流動性低的，所述含碳材料為焦碳、石墨、蘭炭粉中的至少一種，所述粘結劑的微觀形貌為長條形、微細條狀或枝狀；(2)原料粉碎是將上述原料粉碎成有多個稜角的顆粒，粒度為0.0005-1.0mm；(3)球團的粒徑為10mm-60mm。
具體而言，本發明得到的添加劑化學成分可以製備粉末狀或球團狀添加劑，採用的主要技術手段包括以下幾方面主原料中的CaO為經鈍化處理、流動性低的粉末經鈍化處理的CaO粉末的表面附著一層很薄的防水膜，該防水膜的成分為礦物油、植物油和矽油中的一種，矽油是AF型表面改性劑中的一種。
本發明所用主要原料之一，CaO(石灰)是經物理方法鈍化的石灰，石灰表面鈍化之後，主要是與水和空氣或其它原料中的水份不發生如下反應CaO+H2O＝Ca(HO)2，因為產生氫氧化鈣後，體積會膨脹，已制好的球團會開裂、破損，而且在煉鋼工藝中使用會增加鋼中的氫。因為在500多度(℃)上述反應式會發生逆反應，即分解反應。所述的石灰鈍化是把粉碎後的石灰小顆粒表面均勻地附著一薄層防水膜，使水不直接接觸石灰。它可以用憎水的無機或有機化合物，如各種礦物油、植物油等均勻地附著在石灰小顆粒表面上。這種經過鈍化的石灰，表示其流動性差別的、與水平面自然堆放的夾角要小於120°，參見圖1。經過鈍化的石灰製作的球團不吸潮，可放置30-60天，而現有技術只能放置7天之內。
防水膜的重量為CaO粉末重量的0.05-0.15％，＜0.05％，起不到所需的鈍化作用；＞0.15％，增加成本，且對煉鋼產生不利影響。
另一種主原料CaCO3佔石灰系材料的10-20％。
對於製備球團狀添加劑，本發明進一步包括主原料的形貌為不規則形狀的顆粒原料粉碎是採用雷蒙粉碎機、氣流破碎機、機械螺旋粉碎機中的至少一種將原料粉碎為不規則形狀的顆粒，得到具有多個稜角、不規則的、微細條狀或枝狀的顆粒，以便於壓製成所要求的球團。所述石灰系材料和/或含碳材料的粒徑為0.0005-1.0mm。
添加少量的微觀形貌為非球狀的粘結劑當該添加劑為球團狀時，其化學成份中還包括1-3％的粘結劑。該粘結劑的微觀形貌為非球狀的，如長條形、微細條狀或枝狀，作為機械填充式粘結劑，粘結劑的長度為1-10μm，橫截面粒徑為0.1-1μm，其用於與主原料不同粒度和形狀的小顆粒。該微觀形貌有效的保證只使用少量的粘結劑(1-3％)即可達到所需的效果。粘結劑成分＞3％，則會增加加工工序(攪拌、混合均勻)，亦增加成本，而且減少了有用物料的含量；＜1％，則起不到粘結作用。粘結劑為金屬氧化物或碳酸鹽如MgO、Al2O3或CaCO3中的至少一種。
本發明的石灰系煉鋼添加劑的製造方法如下首先按照其化學成分進行配料，再把配好的物料均勻的混合即成為粉狀石灰系煉鋼添加劑。或者將含有粘結劑的、均勻混合後的物料送入高壓對輥壓球機壓製成球團，即成為球團狀石灰系煉鋼添加劑。
在上述化學成分的物料中，石灰系物料可以造成高鹼度渣相，提高並促進鋼水對碳的吸收，碳酸鈣在980℃按下式分解CaCO3＝CaO+CO2碳酸鈣分解時生成氣體CO2，對鋼水進行攪動，可以促進局部區域化學反應動力學條件的優化，也促進了鋼水對碳的吸收和化學反應。
在通常的電爐煉鋼過程中，為了脫硫，脫磷而加入石灰造渣，它與增碳劑是分別加入的，因此石灰中的CaO分子與碳原子接觸點很少，而本發明的石灰系煉鋼添加劑，由於粒度很細，CaO分子與碳原子很充分攪拌混合，因此可以多點、充分地接觸，在電爐煉鋼電弧的高溫下，發生如下反應CaO+C→Ca+CO而生成的原子狀態的Ca，不僅與鋼液溶池中的自由狀態的氧反應，也與鋼液中聚集的氧化物發生如下式的脫氧反應
Ca+[O]→CaO與此同時，在脫氧的同時，促進並穩定地增加了鋼中的碳含量，這一過程中是在電爐煉鋼的氧化氣氛下進行的。
石灰系煉鋼添加劑中的含碳材料，其主要作用是保證冶煉鋼種對碳含量的需要，即滿足鋼種增碳的要求。
石灰系煉鋼添加劑中的粘結劑，其作用是對球團狀煉鋼添加劑，對石灰系分子和碳元素起連接和粘結作用。
本發明以石灰系物料及含碳物料為主原料，製成球團或粉狀物料。本發明的石灰系煉鋼添加劑，其石灰是經過特殊處理的。在空氣中不吸潮製成的球團或粉狀物料，長期在大氣中放置能保持其固有性能不變，其球團不開裂、破損。本發明的石灰系煉鋼添加劑可以在氧化氣氛下，使鋼水穩定增碳，其鋼水熔畢碳可控。
本發明的石灰系煉鋼添加劑與現有的技術相比有如下有益效果1.本發明的石灰系煉鋼添加劑，不僅能對鋼水增碳，且增碳效果顯著、穩定，而且對鋼液中的自由態和化合的態的氧能起脫氧作用，因此從鋼的潔淨度和韌性方面改善了鋼材的性能。
2.本發明的石灰系煉鋼添加劑，便於儲存、包裝運輸和使用，長時間放置性能不變。
3.本發明的石灰系煉鋼添加劑與同類產品相比，原材料充足成本低。
圖1為經鈍化的石灰系材料堆放角示意圖，其中θ≤120°。
具體實施例方式
根據本發明的石灰系煉鋼添加劑化學組成，製備了4批煉鋼添加劑，其中第2、4批為粉末狀添加劑，第1、3批為球團狀添加劑，其具體的化學組成如表1所示。
粉末狀添加劑製造方法為按照表1所列的成分，將原料含碳物料和CaO、CaCO3分別粉碎成微觀形貌為不規則顆粒的粉末，粉碎採用的設備為雷蒙粉碎機，得到粒度為小於1mm的粉末，採用植物油對CaO進行鈍化處理，即在粉碎後的CaO粉末中加入0.1wt％的植物油進行充分混合，使CaO粉末的表面附著一層很薄的防水膜。然後將上述物料均勻混合得到所需的添加劑粉末。
球團狀添加劑製造方法為按照表1所列的成分，將原料含碳物料、CaO和/或CaCO3分別粉碎成微觀形貌為不規則顆粒的粉末，粉碎採用的設備為氣流對撞破碎機，得到粒度為小於0.005-0.5mm的粉末，採用矽油對CaO進行鈍化處理，即在粉碎後的CaO粉末中加入0.3wt％的AF-IV型矽油進行充分混合，使CaO粉末的表面附著一層很薄的防水膜。粘結劑使用非球磨機破碎，得到細枝狀或長條狀粘結劑粉末，粘結劑的長度為1-10μm，橫截面粒徑為0.1-1μm，成為與主原料粒度和形狀不同的小顆粒。然後將上述物料均勻混合、用有預壓縮作用的高壓對輥機壓製成球，得到所需的添加劑球團。
表1本發明實施例石灰系煉鋼添加劑的化學組成(Wt％)
上述實施例中，物料粒度為粉末狀粒徑＜0.5mm；球團狀主料粒度＜0.01mm，粘結用料長度8-10μm，橫截面粒徑0.5-1μm。
表2本發明實施例用於電爐煉鋼添加劑增碳試驗結果
權利要求
1.一種石灰系煉鋼添加劑，它包括石灰系材料和含碳材料，在氧化氣氛下使用，其特徵在於它的化學成份按照重量百分比為石灰系材料40-80％，其餘為含碳材料；其中所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO3粉末中的一種，CaO粉末經鈍化處理、流動性低，所述含碳材料為焦碳、石墨、蘭炭粉中的至少一種。
2.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於所述經鈍化處理的CaO粉末的表面附著一層很薄的防水膜，該防水膜的成分為礦物油、植物油和矽油中的一種，矽油是AF型表面改性劑中的一種。
3.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於所述的防水膜的重量為CaO重量的0.05％-0.015％。
4.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於所述的經鈍化處理的CaO粉末的堆放角θ＜120°。
5.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於當該添加劑為球團狀時，其化學成份中還包括1-3％的粘結劑，該粘結劑的微觀形貌為長條形、微細條狀或枝狀。
6.根據權利要求5所述的添加劑，其特徵在於所述粘結劑為金屬氧化物或碳酸鹽MgO、Al2O3、CaCO3中的至少一種。
7.如權利要求5所述的添加劑，其特徵在於所述粘結劑的長度為1-10μm，橫截面粒徑為0.1-1μm。
8.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於所述石灰系材料和/或含碳材料的粒徑為0.0005-1.0mm。
9.一種石灰系煉鋼添加劑的製造方法，當添加劑為粉狀物料時，包括原料粉碎和混合均勻步驟，其特徵在於(1)化學成份按照重量百分比為石灰系材料40-80％，其餘為含碳材料；其中所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO3粉末中的一種，CaO粉末經鈍化處理、流動性低，所述含碳材料為焦碳、石墨、蘭炭粉中的至少一種；(2)原料粉碎是將上述原料粉碎成有多個稜角的顆粒，粒度為0.0005-1.0mm。
10.一種石灰系煉鋼添加劑的製造方法，當添加劑為球團狀時，包括原料粉碎、混合和壓制步驟，其特徵在於(1)化學成份按照重量百分比為石灰系材料40-80％，粘結劑1-3％，其餘為含碳材料；其中所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO3粉末中的一種，CaO粉末經鈍化處理、流動性低，所述含碳材料為焦碳、石墨、蘭炭粉中的至少一種，所述粘結劑的微觀形貌為長條形、微細條狀或枝狀；(2)原料粉碎是將上述原料粉碎成有多個稜角的顆粒，粒度為0.0005-1.0mm；(3)球團的粒徑為10mm-60mm。
11.根據權利要求9或10所述的石灰系煉鋼添加劑的製造方法，其特徵在於所述CaO粉末的鈍化處理是在其表面附著一層很薄的防水膜，該防水膜的成分為礦物油、植物油和矽油中的一種。
12.根據權利要求9或10所述的石灰系煉鋼添加劑的製造方法，其特徵在於所述原料粉碎是採用雷蒙粉碎機、氣流破碎機、機械螺旋粉碎機中的至少一種將原料粉碎為具有多個稜角、不規則的、微細條狀或枝狀的顆粒。
13.根據權利要求9所述的石灰系煉鋼添加劑的製造方法，其特徵在於所述粘結劑為金屬氧化物或碳酸鹽MgO、Al2O3、CaCO3中的至少一種。
全文摘要
本發明屬於鋼鐵冶金領域，主要涉及在電弧爐煉鋼及鑄鋼工藝過程中用於增碳和脫氧的石灰系煉鋼添加劑及其製造方法。它包括石灰系材料和含碳材料，在氧化氣氛下使用，其中它的化學成份按照重量百分比為石灰系材料40－80％，其餘為含碳材料；所述石灰系材料是選自CaO粉末、CaCO
文檔編號C22B5/02GK1986838SQ20061015616
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者李繼宗, 豐田哲夫 申請人:李繼宗