煉鋼增碳的方法
2023-05-13 23:08:46
專利名稱：煉鋼增碳的方法
技術領域：
本發明涉及鐵的冶金類，具體的講是涉及一種煉鋼增碳的方法。
背景技術：
為了調整鋼中的含碳量，以達到鋼種規格要求，在煉鋼過程中通常需要進行鋼水的增碳。由於C的比重較輕，在添加過程中常常發生鋼中碳含量低於鋼種下限和高於鋼種上限的情況，容易造成鋼廠品種煉成率低，更嚴重地會產生廢品。增碳劑的比重小，以及顆粒度不均勻，是造成上述缺陷的主要原因，在投放過程中，粉狀小顆粒增碳材料容易在高溫狀態下與空氣接觸發生氧化，顆粒大的增碳材料不能及時被鋼水吸收，造成回收率低，而且細粉狀增碳材料容易飛揚、容易燃燒，造成非常嚴重的環保問題，因此人們考慮將C與金屬材料(例如鐵)組合構成增碳劑，以增大其比重，但由於其鐵的含量太高，鐵會造成鋼水溫度額外的損失，該產品添加量越多，對鋼水溫降影響越大，但是如果添加量少，則達不到增碳要求。另外C和金屬合金材料的組分選擇對於添加效果至關重要，這是因為材料中各成分含量的多少對鋼水的質量影響非常大，因此在加碳過程中的添加量，難以根據C的需求量任意控制，相應加碳效果不容易掌控。目前增碳劑的最好效果是一般在鋼水精煉攪拌時添加，增碳收得率在70％-95％之間，波動區間達25％，在煉鋼爐出鋼過程中添加，增碳收得率在50％-85％，波動區間達35％。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的不足之處，提供一種煉鋼增碳的方法，該方法採用含Mn量較高的錳鐵粉與C混合成塊狀材料，根據鋼水對C的需求量的多少，將該材料以極低含水率的情況下添入鋼水中，以達到非常好的增碳效果。
本發明的技術方案如下一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟(A)提供一種含C量不小於65％-的碳素材料；(B)提供一種含Mn量不小於50％的錳鐵粉；(C)將一定量的碳素材料與一定量的錳鐵粉混合均勻，混合後的材料中，C的含量應該控制在28％-34％，Mn的含量與C的含量匹配，使得混合後的材料比重應該不小於2.7克/釐米3；(D)將混合後的材料成型處理；(E)將成型後的材料乾燥處理；(F)根據不同鋼種的增碳需要量，向鋼水中添加相應數量的上述成型乾燥後的材料。
成型處理時，在混合材料中應該提供一種粘接劑，該粘結劑至少包括澱粉、片鹼、鋁酸鈣、羧甲基纖維素CMC、糖漿、聚乙烯醇、水泥、膨潤土中的一種。
成型處理是將混合後的材料加入成型機內壓製成型為塊狀。
通常碳素材料選自焦炭、瀝青焦、石油焦、碳粉、煅燒煤和石墨中的至少一種。碳素材料和錳鐵粉的粒度不大於10mm。
乾燥處理是將成型後的材料置於乾燥室中乾燥，乾燥後材料的含水率小於0.5％。
向鋼水中添加成型後材料時，可以是在鋼水精煉攪拌時添加，也可以是在煉鋼爐出鋼過程中添加。
通常混合後的材料中，Mn的含量為30％-52％。
上述的粘接劑使用時，若選擇鹼性粘接劑，效果最好，該粘接劑至少包括澱粉、片鹼、鋁酸鈣中的一種。
本發明的優點是增碳的材料能進入鋼水內部，在鋼水內部散熔，並且不會造成鋼水的溫度損失，在增碳過程中錳鐵粉的添加，既增加了增碳材料的比重，又可以補充鋼水中對錳的需求，也就是說實現穩定高效增碳的同時還實現了增錳，節省了煉鋼所用合金的消耗，降低了煉鋼成本，Mn與C互相保護，提高了雙方的抗氧化性，其添加量可以根據鋼水需要加C量的多少進行選擇，保證了增碳效果。
具體技術方案以下通過實施例對本發明特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解實施例1以100公斤添加材料計算，本實施例的煉鋼增碳的方法包括如下步驟(A)提供含C量為80％的石墨材料；(B)提供一種含Mn量65％的錳鐵粉，其含C量為6％；(C)將36.5公斤的上述石墨材料與62公斤的上述錳鐵粉、澱粉1.0公斤、片鹼0.2公斤、膨脹倍數為100倍的膨脹石墨0.3公斤混合均勻，混合後材料中含C量為32.92％，含Mn量為40.3％；(D)將混合後的材料成型處理，即將混合後的材料加入成型機內壓製成型為塊狀；(E)將成型後的材料乾燥處理，即將成型後的材料置於乾燥室中乾燥，乾燥後材料的含水率控制在小於0.5％；(F)按需要增碳量的多少，在鋼水精煉吹氬攪拌時向鋼水中添加成型乾燥後的塊狀材料。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎後，經10mm篩網篩分獲得。
本實施例的增碳收得率可達88.2％-96.12％，可見增碳收得率高，且波動區間只有7.92％。
實施例2以100公斤添加材料計算，本實施例的煉鋼增碳的方法包括如下步驟(A)提供含C量為85％的石墨材料；(B)提供一種含Mn量71％的錳鐵粉，其含C量為6％；(C)將33公斤的上述石墨材料與66公斤的上述錳鐵粉、澱粉0.8公斤、片鹼0.2公斤混合均勻，混合後材料中含C量為32.01％，含Mn量為46.86％；(D)將混合後的材料成型處理，即將混合後的材料加入成型機內壓製成型為塊狀；(E)將成型後的材料乾燥處理，即將成型後的材料置於乾燥室中乾燥，乾燥後材料的含水率控制在小於0.5％；(F)按需要增碳量的多少，在煉鋼爐出鋼過程中向鋼水中添加成型乾燥後的塊狀材料。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎後，經10mm篩網篩分獲得。
本實施例的增碳收得率可達82.12％-94.39％，可見增碳收得率高，且波動區間只有12.27％。
實施例3以100公斤添加材料計算，本實施例的煉鋼增碳的方法包括如下步驟(A)提供含C量為85％的石墨材料；(B)提供一種含Mn量73％的錳鐵粉，其含C量為6％；(C)將33公斤的上述石墨材料與62公斤的上述錳鐵粉、鋁酸鈣5公斤混合均勻，混合後材料中含C量為31.77％，含Mn量為45.26％；(D)將混合後的材料成型處理，即將混合後的材料加入成型機內壓製成型為塊狀；(E)將成型後的材料乾燥處理，即將成型後的材料置於乾燥室中乾燥，乾燥後材料的含水率控制在小於0.5％；(F)按需要增碳量的多少，在煉鋼爐出鋼過程中向鋼水中添加成型乾燥後的塊狀材料。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎後，經10mm篩網篩分獲得。
本實施例的增碳收得率可達80.12％-94.39％，可見增碳收得率高，且波動區間只有12.27％。
本實施例鋁酸鈣的使用，由於其熔點低，組分合理，在加入鋼水時，能迅速熔化成液體，能吸附鋼中夾雜物，對鋼水起到清洗作用。
上述實施例中材料的成型處理方法以及乾燥處理方法為本領域技術人員所容易理解，不再贅述。
上述實施例中成型後的塊狀材料可以是呈橢圓型、圓形或方型，其粒度一般控制在20mm-50mm。
本發明對於Mn和C二者的結合使用比單一添加C，增加了還原氣氛，相互提高了材料的抗氧化能力，提高了各自的收得率(回收率)。選擇Mn和C二者結合的另一個原因是由於絕大部分鋼種在冶煉過程中需要添加大量的Mn，使得在鋼水增碳的過程中便於調整添加材料的加入量。如果使用其它金屬元素如Cr、Ni、Cu、W、Mo等與碳結合而加入鋼水，對絕大部分鋼種的質量有害無益。
本發明在具體實施時，要根據不同鋼種的成分與質量要求，選擇確定添加材料的品質及相對應的各組分的配比，從而確定添加量的多少。
本發明實施例針對以往常規增碳工藝中，對中低碳鋼種增碳量較小、增碳精度不易提高的弱點，在鋼種額定Mn成分範圍許可的前提下，在混合材料中適當提高Mn的配入比例，以提高其比重，這樣做可提高和穩定碳的收得率，實踐證明，這個方法是成功的。
實施過程中，將本發明實施例用於中低碳鋼，此類鋼種碳含量在0.20％-0.35％之間，增碳量不大，而同時增碳的精確度要求較高，效果如下例如用於25#鋼，檢測結果與現有技術中普通增碳方法對比試驗工位轉爐出鋼。
上述實施例中粘結劑的添加量佔混合材料總量的0.5％-5％。
本發明選擇鹼性粘結劑，如澱粉、片鹼，不降低渣中的鹼度，對鋼水無汙染，同時可以增加產品成球後的強度。
發明人通過實驗發現，以添加相同量的矽溶膠和澱粉和片鹼作為粘結劑相對比，後者成球後強度可以是前者成球後強度的2倍以上。
實驗還發現添加0.2％-0.8％的膨脹石墨膨脹劑與現有技術中添加2％-8％的碳酸鹽作為促熔劑相比，前者散熔時間小於30秒，後者散熔時間在2-4分鐘。並且由於碳酸鹽在高溫條件分解產生大量二氧化碳氣體，易造成鋼水噴濺和降溫，本發明則不存在碳酸鹽作為促熔劑的上述隱患。
本發明對於0-10mm原材料粒度範圍的選擇，與現有技術中使用的粒度範圍0.5mm-6mm相比較，具有突出的顯著進步首先是降低加工成本，例如將錳鐵加工到0.5mm-6mm的顆粒其加工成本是將錳鐵加工到0-10mm的顆粒的加工成本的3倍。
其次是充分利用了資源，例如石墨材料按照0.5mm-6mm的要求加工以後，0-0.5mm細粉佔加工後的產物一半以上，這一部分無法使用，而本發明可將其利用，資源利用率顯然可提高一倍以上。
再則由於本發明利用了0-0.5mm的細粉，使得產品在鋼水中更快、更容易吸收。
最後本發明利用了0-0.5mm的細粉和6mm-10mm顆粒，大大優化了粒度分布，提高產品成型的緻密度，相應提高了產品的強度和比重。
權利要求
1.一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟(A)提供一種含C量不小於65％的碳素材料；(B)提供一種含Mn量不小於50％錳鐵粉；(C)將一定量的碳素材料與一定量的錳鐵粉混合均勻，混合後的材料中，C的含量應該控制在28％-34％，Mn的含量與C的含量匹配，使得混合後的材料比重應該不小於2.7克/釐米3；(D)將混合後的材料成型處理；(E)將成型後的材料乾燥處理；(F)根據不同鋼種的增碳需要量，向鋼水中添加相應數量的上述成型乾燥後的材料。
2.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的碳素材料，選自焦炭、瀝青焦、石油焦、碳粉、煅燒煤和石墨中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述Mn的含量與C的含量匹配，指的是混合後的材料中，Mn的含量為30％-52％。
4.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於在成型處理時，在混合材料中應該提供一種粘接劑，該粘結劑至少包括澱粉、片鹼、鋁酸鈣、羧甲基纖維素CMC、糖漿、聚乙烯醇、水泥、膨潤土中的一種。
5.根據權利要求4所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於粘結劑的添加量佔混合材料總量的0.5％-5％。
6.根據權利要求4所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的粘接劑為鹼性粘結劑，該粘結劑至少包括澱粉、片鹼、鋁酸鈣中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的成型處理是將混合後的材料加入成型機內壓製成型為塊狀。
8.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的碳素材料和錳鐵粉的粒度不大於10mm。
9.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述乾燥處理是將成型後的材料置於乾燥室中乾燥，乾燥後材料的含水率小於0.5％。
10.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的向鋼水中添加成型乾燥後材料，指的是在鋼水精煉攪拌時添加。
11.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的向鋼水中添加成型乾燥後材料，指的是在煉鋼爐出鋼過程中添加。
12.根據權利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於成型處理時，在混合材料中應該提供一種高溫膨脹劑，添加量為0.2％-0.8％。
13.根據權利要求12所述的一種煉鋼增碳的方法，其特徵在於所述的高溫膨脹劑採用的是膨脹倍數大於50倍的膨脹石墨。
全文摘要
本發明涉及冶金類，具體地講是涉及一種煉鋼增碳的方法，該方法採用含Mn量較高的錳鐵粉與C混合成塊狀材料，根據鋼水對C的需求量的多少，將該材料以極低含水率的情況下添入鋼水中，以達到非常好的增碳效果，其優點是增碳的材料能進入鋼水內部，並在內部散熔，並且不會造成鋼水的溫度損失，在增碳過程中實現穩定高效增碳的同時還實現了增錳，節省了煉鋼所用合金的消耗，降低了煉鋼成本。
文檔編號C21C5/00GK1818088SQ20061002463
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月13日 優先權日2006年3月13日
發明者劉欣隆, 孫樹森, 王金潮, 周四明 申請人:上海盛寶鋼鐵冶金爐料有限公司