一種利用海砂礦生產高強度抗震建材的方法與流程
2023-07-27 16:20:31
本發明涉及冶金領域，具體涉及海砂礦在生產高強度抗震建材中的用途，以及利用海砂礦生產高強度抗震建材的方法。
背景技術：
目前，我國鐵礦資源逐步減少，鋼鐵產能大幅度擴張，鋼鐵生產的鐵礦資源大部分依靠進口。海砂礦含有釩、鈦、鐵等有價金屬，與鐵礦資源相比，海砂礦不僅是一種廉價的鐵源，而且還有釩鈦等有價金屬。在國內鐵礦資源日益減少、鋼鐵生產越來越依靠進口鐵礦的情況下，將海砂礦作為一種新的鐵礦資源，進行鋼鐵生產，將帶來顯著的經濟效益。
在國內，近年採用火法冶煉紅土鎳礦生產鎳鐵，作為煉鋼的鐵源開始受到重視，但紅土鎳礦資源也被東南亞各國進行限制。印尼、菲律賓海岸線有大於紅土鎳礦儲量的海砂礦，大量進口低品位和超低品位海砂礦，大量使用含鐵50％、含釩0.3％，鈦6％的廉價海砂礦(180-220元/噸)將是降低鐵礦石和合金成本的一個可靠路徑，又可以通過利用其中釩鈦成分影響提高建材的性能。
技術實現要素：
為克服現有海砂礦的應用局限，本發明提供了海砂礦在冶煉高強度抗震建材中的用途。
所述海砂礦選含鐵50％-60％、含釩0.3-0.5％、鈦6-15％，優選含鐵55％、含釩0.5％、鈦12％的海砂礦。
本發明提供了一種利用海砂礦生產高強度抗震建材的方法，包括以下步驟：
(1)使用海砂礦與鐵礦石配用進行燒結、高爐冶煉得到含釩、鈦成分的鐵水；
(2)鐵水進入煉鋼通過利用精煉、成分微調(添加合金料)得到符合性能要求的鋼水；
(3)按品種需要進入連鑄，鑄造符合軋鋼工藝需要的鋼坯；
(4)軋制高線、螺紋、盤螺等。
步驟(1)所述的海砂礦與鐵礦石配用，是指按照鋼水中釩鈦成分需要量，進行鐵礦石與海砂礦的配比；燒結、高爐生產為現目前常規生產工藝；
所述步驟(2)精煉可以通過轉爐或者電爐完成；細調鋼水中的成分可以通過電爐冶煉來完成；
所述符合性能依據國家標準；或特殊要求，經實驗室試生產、檢驗性能達到特定性能要求的鎳鉻新材料產品；
步驟(3)所述連鑄工藝為現目前常規生產工藝；
步驟(4)所述軋制工藝為現目前常規工藝，不需添置特定設備。
上述海砂礦選含鐵50％-60％、含釩0.3-0.5％、鈦6-15％，優選含鐵55％、含釩0.5％、鈦12％的海砂礦。
本發明的技術方案將海砂礦作為高強抗震建材生產的一部分鐵源或全部鐵源，利用煉鋼和軋鋼工藝得到含釩鈦高強度抗震建材。
工藝流程見圖1。詳細步驟如下：
(1)對海砂礦的成分跟蹤檢測，根據實驗室試生產結果制定合理的海砂礦、鐵礦石配比；
第一、根據所需鋼種國家標準要求，控制合金含量不大於國家標準，充分利用海砂礦中的鐵；
第二、根據實驗室試驗結果，通過達到性能要求材料的試生產成分配比，制定合適的配比以及選擇相應海砂礦品種；
第三、所生產產品具備顯著特徵為：鋼材成分中含有釩鈦成分，(因為目前關於釩鈦新材料沒有具體的國家標準，利用海砂礦冶煉鐵水，釩鈦含量取決於海砂礦中的釩鈦元素含量和與鐵礦石的配比，但材料的整體性能經測試，明顯高於不加釩鈦成分的材料，)，所以稱為鎳鉻新材料；
(2)使用海砂礦與鐵礦石配用進行燒結、高爐冶煉得到含釩鈦成分的鐵水；
燒結、高爐均為現有常規工藝；
(3)進入煉鋼，精煉可以通過轉爐或者電爐完成；細調鋼水中的成分可以通過電爐冶煉來完成；
在生產國標鋼種時，可以通過配料嚴格控制鐵水中的釩鈦含量在允許範圍內，利用轉爐即可生產鋼水，充分利用海砂礦中的鐵，微量的釩鈦能夠顯著提升鋼材的屈服強度、抗拉強度；
在生產特殊性能要求鋼種時，可按照性能要求，實驗室試生產，添加必須的其他微量元素，在性能達標後按照實驗室數據制定相應海砂礦和鐵礦石(特殊要求可加入其他礦一起燒結，例：在生產500mpa、700mpa級抗震耐候型鋼筋時需要添加鎳鉻，所以在燒結礦配入一定比例的紅土鎳礦)配比，得到符合性能要求的成分，通過電爐精煉並微調成分來得到理想的鎳鉻材料。
(4)按品種需要進入連鑄，鑄造符合軋鋼工藝需要的鋼坯；
所述連鑄工藝為現目前常規工藝，不需添置特定設備；
(5)軋制線材、棒材等。
所述建材棒線材軋制工藝為現目前常規工藝，不需添置特定設備
本發明所述的技術方案以海砂礦與鐵礦石配合或全部使用海砂礦生產燒結礦進行冶煉、精煉，降低了鋼材的製作成本，提高了紅土鎳礦的應用範圍，根據不同的用量能得到多種型號的鋼材，而且由於釩、鈦等元素的添加，也改善了鋼材的性能，而且製備工藝簡便，具有很好的經濟效益和應用前景。
附圖說明
圖1是本發明方法利用海砂礦冶煉高強度抗震建材的工藝流程圖。
具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
實施例1
生產普通熱軋光圓鋼筋(低合金鋼)：
選含釩0.3％、鈦6％、鐵50％的海砂礦；
海砂礦與含鐵61％鐵礦石比例1:9進行燒結，煉鐵，鐵水含釩0.21％(80％收得率)、鈦0.2％-0.25％(不作特殊工藝留鈦，僅殘留)，鐵水進入煉鋼精煉，鋼水中釩鈦成分相加保持≤0.4％；鋼水鑄坯，鋼坯進入軋鋼軋制出熱軋光圓鋼筋。
經反覆生產試驗，得出用釩鈦代替一部分錳成分降低錳合金用量，其整體力學性能、工藝性能明顯高於不添加釩鈦的鋼材。而且廉價的海砂礦每噸鋼降低約25元的鐵礦石成本，隨著海砂礦中釩鈦元素的加入，每噸鋼還可每噸節約5kg矽錳合金，約噸鋼節約合金料成本30元左右。
實施例2
生產普通熱軋帶肋400e等級鋼筋(低合金鋼)：
選含釩0.3％、鈦6％、鐵50％的海砂礦；
含含釩0.3％、鈦6％、鐵50％的海砂礦與含鐵61％鐵礦石比例2:8進行燒結，煉鐵，鐵水含釩0.43％、鈦0.2％-0.25％(不作特殊工藝留鈦，僅殘留)，減少矽錳合金量在5kg/噸鋼；
鑄坯，軋制出熱軋帶肋鋼筋。
經反覆生產試驗，得出其整體力學性能、工藝性能明顯高於單用錳合金生產同樣碳當量的鋼材。而且海砂礦每噸鋼降低約50元的鐵礦石成本，隨著紅土鎳礦中鎳、鉻元素的加入，每噸鋼還可每噸節約5kg矽錳合金，約噸鋼節約合金料成本30元左右。
經量產為公司帶來可觀的經濟效益。
實施例3
生產普通熱軋帶肋500e等級鋼筋(低合金鋼)：
選含釩0.5％、鈦12％、鐵60％的海砂礦；
含含釩0.5％、鈦12％、鐵60％的海砂礦與含鐵61％鐵礦石比例2:8進行燒結，煉鐵，鐵水含釩0.66％、鈦0.2％-0.25％(不作特殊工藝留鈦，僅殘留)，減少矽錳合金量在6kg/噸鋼；
鑄坯，軋制出熱軋帶肋鋼筋。
經反覆生產試驗，得出其整體力學性能、工藝性能明顯高於單用錳合金生產同樣碳當量的鋼材。而且海砂礦每噸鋼降低約50元的鐵礦石成本，隨著紅土鎳礦中鎳、鉻元素的加入，每噸鋼還可每噸節約6kg矽錳合金，約噸鋼節約合金料成本36元左右。
經量產為公司帶來可觀的經濟效益。
雖然上文中已經用一般性說明、具體實施方式及實驗，對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。