CN100352950C - 一种耐候钢的冶炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接结构用耐候钢及高耐候结构钢的冶炼工艺，由镍或铬矿石、还原剂、活性催化剂、熔渣调节剂及粘结剂配制还原性球团，在转炉或电炉钢水达到出钢要求时，在出钢前将还原性球团加入到炼钢炉内，或在转炉、电炉出钢过程中将还原性球团加入钢水包中，或在对转炉钢水或电炉钢水进行精炼过程中将还原性球团加入到钢水精炼炉中，并根据所冶炼耐候钢的牌号控制还原性球团的加入量。将含镍、铬的还原性球团加入到钢水中，利用高温钢水的热量将镍、铬从镍或铬原矿中还原成金属镍、铬进入钢液起合金化作用。这种冶炼工艺可提高镍、铬的综合回收率，降低耐候钢生产成本，缩短冶炼流程，充分利用有效资源，减少环境污染，可推广。

Description

一种耐候钢的冶炼工艺
技术领域
本发明涉及一种钢的冶炼工艺，尤其涉及一种应用于焊接结构用耐候钢及高耐候结构钢的冶炼工艺，归属于C21C5/18或C21C5/52类(Int.cl4)。
背景技术
目前，耐候钢钢种主要有两类：一类是焊接结构用耐候钢，另一类是高耐候结构钢。焊接结构用耐候钢在钢的冶炼过程中加入少量的合金元素如铜、铬、镍使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能，同时保持钢材良好的焊接性能，该类钢主要有Q235NH(16CuCr)、Q259NH(12MnCuCr)、Q355(15MnCuCr)及Q460NH(15MnCuCr)；而高耐候结构钢在钢的冶炼过程中加入铜、磷、铬、镍等，它的耐候性能比焊接结构用耐候钢好。高耐候结构钢主要有Q295GNH(09CuP或09CuPRE、09CuPTiRE)、Q295GNHL(09CuPCrNi-B)、Q345GNH、Q345GNHL(09CuPCrNi-A)、Q390GNH，上述两类耐候钢几乎均含有镍或铬元素。这两类钢是采用转炉或电炉冶炼，在转炉或电炉内冶炼时将钢水的终点成分碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)控制在较低含量，采用加镍(Ni)、铬(Cr)和磷(P)合金的方法将钢水进行镍、铬和磷合金化，加硅和锰合金进行钢水的硅(Si)和锰(Mn)控制，同时根据不同钢种(或牌号)和连铸工艺要求进行增碳(C)处理。这种生产方法技术成熟，工艺稳定，但存在如下不足之点：
①采用加镍、铬和磷合金对钢水进行镍、铬和磷合金化，成本高，特别是镍、铬合金价格昂贵。镍、铬在从矿石到进入钢水的整个冶金过程中，镍、铬的回收率相对较低，即镍、铬从矿石到合金的有价合金元素镍、铬回收率小于90％，再从合金到钢水有价合金元素回收率也只在85-95％之间；
②采用加镍、铬合金对钢水进行镍、铬合金化、整个生产流程长，需从矿石冶炼成合金，再由合金到钢水合金化，环境负荷大，污染相当严重；
发明内容
本发明的目的在于提供一种可缩短冶金流程、提高镍、铬合金综合回收率、减少环境污染、降低耐候钢生产成本、用镍矿或铬矿直接熔融还原冶炼含镍和铬的耐候钢冶炼工艺。
为实现上述目的，本发明发采用的技术方案是：采用转炉冶炼工艺或电炉冶炼工艺，用镍矿或铬矿直接熔融还原冶炼含镍、铬耐候钢。
首先制成镍、铬还原性球团，此还原性球团由矿石、还原剂、活性催化剂、熔渣调节剂、粘结剂组成。矿石选自镍矿或铬矿，还原剂选自碳、铝、硅、钙、碳化硅或硅钙，活性催化剂选自氧化镍粉、氧化铬粉、碳粉或铝粉，熔渣调节剂选自氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、氟化钙、二氧化硅或碱金属氧化物，粘结剂选自沥青、树脂或焦油。其中矿石占总重量的55-88，还原剂占总重量的4-18％，活性催化剂占总重量的1-6％，熔渣调节剂占总重量的1-15％，粘结剂占总重量的2-12％。先将矿石、还原剂、熔渣调节剂分别破碎、研磨成细粉，按含量为55-88％的原矿、4-18％的还原剂、1-15％的熔渣调节剂放入一容器中搅拌混合，加入1-6％的活性催化剂再混合，最后加入2-12％的粘结剂(熔融状)，机械混后均匀，配制成粒状或其它形状的镍、铬还原性球团。其冶炼方式分为：
①转炉冶炼：将高炉铁水中倒入转炉内，同时向转炉内加入废钢，采用常规吹炼方法冶炼。当钢水成分或温度达到要求后，在出钢前向转炉内加入还原性球团；或在转炉出钢过程中将还原性球团加入到钢包中；将钢水送到精炼站，在对钢水进行精炼中将还原性球团加入到钢水中。
②电炉冶炼：用常规方法对电炉中的废钢加热熔化，同时向电炉内加入部分高炉铁水，调整成分与温度，在钢水达到出钢要求时，在出钢前将还原性球团加入到炼钢炉内；或在电炉出钢过程中将还原性球团加入到钢包中，或将钢水包送入钢水精炼站对钢水进行精炼处理时，在精炼过程中向钢水中加入还原性球团。
采用如上技术方案提供的一种耐候钢的冶炼工艺与现有技术相比，其有益效果为
①如用20t转炉冶炼，130×240坯轧制成带钢成品，将还原性球团在出钢过程中加入到钢水包中，再经过30t精炼炉冶炼，镍或铬的回收率分别大于93％或95％，较常规冶炼该钢种生产成本降低70～85元//吨钢。
②如用100t转炉冶炼，CSP连铸连轧工艺生产含镍、铬耐候薄板，根据冶炼耐候钢牌号中对镍、铬含量的要求和镍矿或铬矿中镍、铬的含量确定加入还原性球团总量：先在出钢前将所需1/3的原性球团加入到转炉内，进行顶底复吹搅拌，再在出钢过程中向钢水包内加入所需1/3的还原性球团，吹氩气或氮气(Ar、N)搅拌3～6分钟，剩余的所需1/3还原性球团加入到110t钢水精炼炉中。经精炼炉处理后，镍或铬的回收率分别大于94％或96％，较常规采用镍、铬合金冶炼该钢种的生产成本较低100～120元//吨钢。
③提高了镍、铬的综合回收率，充分有效地利用了资源，减少了环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
本案所述的一种耐候钢的冶炼工艺可采用转炉冶炼工艺及电炉冶炼工艺，两种冶炼工艺均是采用镍矿、铬矿直接熔融还原冶炼含镍、铬耐候钢。
1、转炉冶炼：将高炉铁水兑入转炉内并加入5～20％的废钢，采用单渣或双渣操作，吹氧去除铁水中的碳[C]、硫[S]、磷[P]元素，调整钢水成分与温度。当转炉内钢水成分与温度达到出钢要求时，将还原性球团加入钢水中可选自：在出钢前将还原性球团加入到炼钢炉内(转炉内)，还原性球团的加入量为0.5～55公斤//吨钢，可利用高温钢水和熔池搅拌将还原性球团中的镍和铬还原进入钢水；或在转炉出钢过程将还原性球团加入到钢水包中，还原性球团的加入量为0.5～55公斤/吨钢，利用高温钢水冲混镍矿粉和铬矿粉，利用还原性球团中的还原剂将镍、铬还原进入钢水中；或当钢水出完后送入精炼站时对转炉钢水进行精炼过程中将还原性球团加入到钢水精炼炉中，还原性球团的加入量为0.5～50公斤/吨钢，在精炼炉的还原过程中将镍、铬从镍矿粉、铬矿粉中还原成金属进入钢水(液)起合金化作用。
以上将还原性球团加入钢水中的三种方式为选自其中的一种：如在出钢前加入到转炉内或在出钢过程中加入到钢水包中或在钢水精炼过程中加入到钢水精炼炉中，并控制好还原性球团的加入量；或将还原性球团加入钢水中选自三种加入方法的组合：如在出钢前将所需加入的还原性球团的1/3加入转炉炉内、1/3加入到出钢过程中的钢水包中、1/3加入到钢水精炼过程中的钢水精炼炉中。
2、电炉冶炼：用常规方法将废钢和铁水兑入电炉中，通电使废钢加热熔化，加入氧化剂去除杂质元素，使钢水成分满足所炼钢种要求。当电炉内钢水成分与温度达到出钢要求时，将还原性球团加入钢水中可选自：在出钢前将还原性球团加入到炼钢炉内，还原性球团的加入量为0.5～55公斤/吨钢；或在电炉出钢过程中将还原性球团加入到钢水包中，还原性球团的加入量为0.5～55公斤/吨钢；或在对电炉钢水进行精炼过程中将还原性球团加入到钢水精炼炉中，还原性球团加入量为0.5～55公斤/吨钢。
以上将还原性球团加入钢水中的三种方法为选自其中的一种，也可选自三种加入方法的组合：如在出钢前将所需加入的还原性球团的1/3加入电炉炉内、1/3加入到出钢过程中的钢水包中、1/3加入到钢水精炼过程中的钢水精炼炉中。
如上所述还原性球团由矿石、还原剂、活性催化剂、熔渣调节剂、粘结剂组成，其中矿石占总重量的55-88％、还原剂占总重量的4-18％、活性催化剂占总重量的1-6％、熔渣调节剂占总重量的1-15％、粘结剂占总重量的2-12％。该还原性球团中的各组分含量之和为100％。
矿石选自镍矿或铬矿；
还原剂选自碳、铝、硅、钙、碳化硅或硅钙；
活性催化剂选自氧化镍粉、氧化铬粉、碳粉或铝粉；
熔渣调节剂选自氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、氟化钙、二氧化硅或碱金属氧化物；
粘结剂选自沥青、树脂或焦油。
先将矿石、还原剂、熔渣调节分别破碎、研磨成细粉，按原矿55-88％、还原剂4-18％、熔渣调节剂1-15％称量后放入一从器中搅拌混合，加入1-6％的活性剂再混合，最后加入2-12％的粘结剂(熔融状)机械混合均匀，配制成粒状或其它形状的还原性球团，烘干、包装待用。
实施例1
还原性球团配制：
矿石选自镍矿：            88％，
还原剂选碳                4％，
活性催化剂选氧化镍粉      1％，
熔渣调节剂选氧化钙        1％，
粘结剂选沥青(熔融体)      6％，
其配制方法与说明书中所述相同。
该球团含Ni65％，采用转炉冶炼含Ni0.25～0.35％的集装箱耐候钢，在出钢前将还原性球团加入到转炉炉内，其加入量为5公斤/吨钢，镍的回收率为90％，吨钢成本较用镍合金或镍铜合金低82.5元/吨钢。
实施例2
还原性球团配制
矿石选铬矿                70％，
还原剂选铝                10％，
熔渣调节剂选氧化镁        15％，
活性催化剂选碳粉          3％，
粘结剂选树脂(熔融体)      2％，
其配制方法与说明书中所述相同。
该还原性球团含Cr41％，采用转炉冶炼含Cr0.6～0.8％的集装箱耐候钢，在转炉出钢过程中将还原性球团加入钢水包中，还原性球团的加入量为19公斤/吨钢，铬的回收率为92％，较采用Cr铁生产成本降低97元/吨钢。
实施例3
还原性球团配制
矿石选镍矿：            55％，
还原剂选硅钙            18％，
熔渣调节剂选氟化钙      9％，
活性催化剂选氧化铬粉    6％，
粘结剂选焦油(熔融体)12％，
其配制方法与说明书中所述相同。
该还原性球团含Ni10％，采用电炉冶炼含Ni0.30～0.60％的集装箱耐候钢，在电炉钢水进行精炼过程中，将还原性球团加入到钢水精炼炉中，还原性球团的加入量为47.0公斤/吨钢，较使用Ni铁或Ni-Cu合金冶炼成本降低87元/吨钢。

Claims (1)

1、一种耐候钢的冶炼工艺，将废钢和铁水兑入电炉中，通电使废钢加热熔化，并加入造渣剂去除杂质元素，使钢水成分满足所炼钢种要求，其特征在于：当电炉内钢水成分与温度达到出钢要求时，在出钢前向电炉炉内加入0.5-55公斤/吨钢还原性球团的1/3、在电炉出钢过程中向钢水包中加入0.5-55公斤/吨钢还原性球团的1/3、在对电炉钢水进行精炼过程中向钢水精炼炉中加入0.5-55公斤/吨钢还原性球团的1/3；还原性球团由占总重量55-88％的镍矿或铬矿、占总重量4-18％的还原剂、占总重1-6％的活性催化剂、占总重量1-15％的溶渣调节剂、占总重量2-12％的粘结剂组成，该组合物中各组分含量之和为100％；其中
还原剂选自碳、铝、硅、钙、碳化硅或硅钙，
活性催化剂选自氧化镍粉、氧化铬粉、碳粉或铝粉，
熔渣调节剂选自氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、氟化钙或二氧化硅，
粘结剂选自沥青、树脂或焦油。
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