CN107058891A - 一种利用海砂矿生产高强度抗震建材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海砂矿冶炼铁水后精炼，利用矿石其中含有的钒钛元素提升钢材的性能。根据不同的配比能冶炼(目前市场400MPa级以上抗震建材普遍添加钒或者铌，合金成本昂贵)高强度抗震建材。因为海砂矿含钒0.3‑0.5％、钛6‑15％、铁50‑60％等合金成分的添加，代替常规的一部分锰元素来细化钢材的晶粒，改善了钢材的强度、延伸性和耐腐蚀性。打破了现有钢铁生产格局，是低成本、高性能、高质量的升级换代钢材产品。而且制备工艺简便，常规钢铁冶炼流程，容易推广和普及。利用廉价的海砂矿替代部分铁矿石进一步降低了生产成本，具有很好的经济效益、社会效益和应用前景。

Description

一种利用海砂矿生产高强度抗震建材的方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体涉及海砂矿在生产高强度抗震建材中的用途，以及利用海砂矿生产高强度抗震建材的方法。
背景技术
目前，我国铁矿资源逐步减少，钢铁产能大幅度扩张，钢铁生产的铁矿资源大部分依靠进口。海砂矿含有钒、钛、铁等有价金属，与铁矿资源相比，海砂矿不仅是一种廉价的铁源，而且还有钒钛等有价金属。在国内铁矿资源日益减少、钢铁生产越来越依靠进口铁矿的情况下，将海砂矿作为一种新的铁矿资源，进行钢铁生产，将带来显著的经济效益。
在国内，近年采用火法冶炼红土镍矿生产镍铁，作为炼钢的铁源开始受到重视，但红土镍矿资源也被东南亚各国进行限制。印尼、菲律宾海岸线有大于红土镍矿储量的海砂矿，大量进口低品位和超低品位海砂矿，大量使用含铁50％、含钒0.3％，钛6％的廉价海砂矿(180-220元/吨)将是降低铁矿石和合金成本的一个可靠路径，又可以通过利用其中钒钛成分影响提高建材的性能。
发明内容
为克服现有海砂矿的应用局限，本发明提供了海砂矿在冶炼高强度抗震建材中的用途。
所述海砂矿选含铁50％-60％、含钒0.3-0.5％、钛6-15％，优选含铁55％、含钒0.5％、钛12％的海砂矿。
本发明提供了一种利用海砂矿生产高强度抗震建材的方法，包括以下步骤：
(1)使用海砂矿与铁矿石配用进行烧结、高炉冶炼得到含钒、钛成分的铁水；
(2)铁水进入炼钢通过利用精炼、成分微调(添加合金料)得到符合性能要求的钢水；
(3)按品种需要进入连铸，铸造符合轧钢工艺需要的钢坯；
(4)轧制高线、螺纹、盘螺等。
步骤(1)所述的海砂矿与铁矿石配用，是指按照钢水中钒钛成分需要量，进行铁矿石与海砂矿的配比；烧结、高炉生产为现目前常规生产工艺；
所述步骤(2)精炼可以通过转炉或者电炉完成；细调钢水中的成分可以通过电炉冶炼来完成；
所述符合性能依据国家标准；或特殊要求，经实验室试生产、检验性能达到特定性能要求的镍铬新材料产品；
步骤(3)所述连铸工艺为现目前常规生产工艺；
步骤(4)所述轧制工艺为现目前常规工艺，不需添置特定设备。
上述海砂矿选含铁50％-60％、含钒0.3-0.5％、钛6-15％，优选含铁55％、含钒0.5％、钛12％的海砂矿。
本发明的技术方案将海砂矿作为高强抗震建材生产的一部分铁源或全部铁源，利用炼钢和轧钢工艺得到含钒钛高强度抗震建材。
工艺流程见图1。详细步骤如下：
(1)对海砂矿的成分跟踪检测，根据实验室试生产结果制定合理的海砂矿、铁矿石配比；
第一、根据所需钢种国家标准要求，控制合金含量不大于国家标准，充分利用海砂矿中的铁；
第二、根据实验室试验结果，通过达到性能要求材料的试生产成分配比，制定合适的配比以及选择相应海砂矿品种；
第三、所生产产品具备显著特征为：钢材成分中含有钒钛成分，(因为目前关于钒钛新材料没有具体的国家标准，利用海砂矿冶炼铁水，钒钛含量取决于海砂矿中的钒钛元素含量和与铁矿石的配比，但材料的整体性能经测试，明显高于不加钒钛成分的材料，)，所以称为镍铬新材料；
(2)使用海砂矿与铁矿石配用进行烧结、高炉冶炼得到含钒钛成分的铁水；
烧结、高炉均为现有常规工艺；
(3)进入炼钢，精炼可以通过转炉或者电炉完成；细调钢水中的成分可以通过电炉冶炼来完成；
在生产国标钢种时，可以通过配料严格控制铁水中的钒钛含量在允许范围内，利用转炉即可生产钢水，充分利用海砂矿中的铁，微量的钒钛能够显著提升钢材的屈服强度、抗拉强度；
在生产特殊性能要求钢种时，可按照性能要求，实验室试生产，添加必须的其他微量元素，在性能达标后按照实验室数据制定相应海砂矿和铁矿石(特殊要求可加入其他矿一起烧结，例：在生产500MPa、700MPa级抗震耐候型钢筋时需要添加镍铬，所以在烧结矿配入一定比例的红土镍矿)配比，得到符合性能要求的成分，通过电炉精炼并微调成分来得到理想的镍铬材料。
(4)按品种需要进入连铸，铸造符合轧钢工艺需要的钢坯；
所述连铸工艺为现目前常规工艺，不需添置特定设备；
(5)轧制线材、棒材等。
所述建材棒线材轧制工艺为现目前常规工艺，不需添置特定设备
本发明所述的技术方案以海砂矿与铁矿石配合或全部使用海砂矿生产烧结矿进行冶炼、精炼，降低了钢材的制作成本，提高了红土镍矿的应用范围，根据不同的用量能得到多种型号的钢材，而且由于钒、钛等元素的添加，也改善了钢材的性能，而且制备工艺简便，具有很好的经济效益和应用前景。
附图说明
图1是本发明方法利用海砂矿冶炼高强度抗震建材的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
生产普通热轧光圆钢筋(低合金钢)：
选含钒0.3％、钛6％、铁50％的海砂矿；
海砂矿与含铁61％铁矿石比例1:9进行烧结，炼铁，铁水含钒0.21％(80％收得率)、钛0.2％-0.25％(不作特殊工艺留钛，仅残留)，铁水进入炼钢精炼，钢水中钒钛成分相加保持≤0.4％；钢水铸坯，钢坯进入轧钢轧制出热轧光圆钢筋。
经反复生产试验，得出用钒钛代替一部分锰成分降低锰合金用量，其整体力学性能、工艺性能明显高于不添加钒钛的钢材。而且廉价的海砂矿每吨钢降低约25元的铁矿石成本，随着海砂矿中钒钛元素的加入，每吨钢还可每吨节约5kg硅锰合金，约吨钢节约合金料成本30元左右。
实施例2
生产普通热轧带肋400E等级钢筋(低合金钢)：
选含钒0.3％、钛6％、铁50％的海砂矿；
含含钒0.3％、钛6％、铁50％的海砂矿与含铁61％铁矿石比例2:8进行烧结，炼铁，铁水含钒0.43％、钛0.2％-0.25％(不作特殊工艺留钛，仅残留)，减少硅锰合金量在5kg/吨钢；
铸坯，轧制出热轧带肋钢筋。
经反复生产试验，得出其整体力学性能、工艺性能明显高于单用锰合金生产同样碳当量的钢材。而且海砂矿每吨钢降低约50元的铁矿石成本，随着红土镍矿中镍、铬元素的加入，每吨钢还可每吨节约5kg硅锰合金，约吨钢节约合金料成本30元左右。
经量产为公司带来可观的经济效益。
实施例3
生产普通热轧带肋500E等级钢筋(低合金钢)：
选含钒0.5％、钛12％、铁60％的海砂矿；
含含钒0.5％、钛12％、铁60％的海砂矿与含铁61％铁矿石比例2:8进行烧结，炼铁，铁水含钒0.66％、钛0.2％-0.25％(不作特殊工艺留钛，仅残留)，减少硅锰合金量在6kg/吨钢；
铸坯，轧制出热轧带肋钢筋。
经反复生产试验，得出其整体力学性能、工艺性能明显高于单用锰合金生产同样碳当量的钢材。而且海砂矿每吨钢降低约50元的铁矿石成本，随着红土镍矿中镍、铬元素的加入，每吨钢还可每吨节约6kg硅锰合金，约吨钢节约合金料成本36元左右。
经量产为公司带来可观的经济效益。
虽然上文中已经用一般性说明、具体实施方式及实验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.利用海砂矿烧结矿，高炉生产含钒钛生铁，然后炼钢、铸坯、轧制。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述海砂矿选含铁50％-60％、含钒0.3-0.5％、钛6-15％，优选含铁55％、含钒0.5％、钛12％的海砂矿。
3.一种利用海砂矿冶炼高强度抗震建材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用海砂矿与铁矿配料进行烧结、经高炉还原冶炼得到含钒钛的生铁；
(2)含钒钛生铁通过炼钢工序的转炉或电炉精炼的加料环节得到符合性能要求的钢水；
(3)按品种需要进入连铸，铸造符合轧钢工艺需要的钢坯；
(4)通过轧制成材。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的通过控制海砂矿和铁矿石的配比通过烧结、高炉冶炼得到含钒、钛成分的合金，使用转炉或电炉精炼，达到提升强度和抗震性能，节约锰合金的目的。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的精炼设备含电炉、转炉，钢种含(钒钛)合金钢。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的轧钢车间，按照生产高线、螺纹需要进入相应的轧制生产线。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的性能要求为：
(1)根据现有各钢种国家标准中的成分要求，严格控制钒钛成分添加量；
(2)国家标准有补充说明：例：钢中残余铜、铬、镍成分不大于0.3％，供方如能保证质量可不做分析(见GB1499.2-2007中第六页7.1.2)；
实施方式：
8.根据权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，所述海砂矿为含铁50-60％、含钒0.3-5％、钛6-15％的海砂矿，优选含铁55％、含钒0.5％、钛12％的海砂矿。
9.措施：本发明的主要组分及重量百分比为：
注：其余为Fe及不可避免的杂质，因本发明采用海砂矿为主要原料，铁水中的含钒最高可达0.1％、钛3％、，钒、钛对材料的性能提高影响是公认的，但其价格昂贵。
10.本发明的要点：
1、利用廉价的海砂矿资源，替代铁矿石资源为主要冶金矿石原料；
2、利用合金中的钒、钛等有益元素影响提高建材的性能，使产品具备高强度、抗振等性能。
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