CN114717411A - 利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，包括以下步骤：以废弃的低品位矿代替传统富铁矿作为原料，所述废弃的低品位矿包括以下重量比的成分：TFe 30～49.5％，Cr 0.7～2.2％，Ni 0.5～1.5％，Al2O3 4.5～9％，SiO2 4～37％，CaO 0.18～1.4％，MgO 0.8～23％，MnO 0.5‑2.3％，S 0.01～0.3％，P 0.008～0.05％，水份8～40％；烧结所述原料得到烧结矿；加入焦炭对烧结矿进行高炉冶炼获得含铬镍铁水和副产品炉渣；经电弧炉或转炉冶炼并脱碳、脱磷、脱氧、脱硫后直接得到含铬镍钢坯。省略传统富铁矿铁水在炼钢过程中为满足成品钢材的需求而外加硅锰合金和镍铬合金的步骤。

Description

利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域，更具体地，涉及一种利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法。
背景技术
目前，来自国际铁矿石巨头的富铁矿(TFe含量大于等于60％)价格越来越高，钢铁企业的生产成本大大增加，利润率相对较低，这大大影响了钢铁企业尤其是中小钢铁企业的发展。
而对于TFe含量小于60％尤其是小于50％的低品位矿而言，由于TFe(总铁)含量低，长期以来都被作为废矿抛弃或废弃，且在钢铁行业内形成了无法利用的技术偏见，这一方面造成了矿山环境的污染，另一方面也大大浪费了资源，且这些废矿往往伴随着铁矿山的开采而不断累积。
因此，为了解决上述现有技术的诸多不足和缺陷，有必要研究一种利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法。
发明内容
考虑到至少一个上述问题而完成了本发明。申请人长期研究发现，一方面，传统富铁矿的冶炼过程中，将原料烧结、加入焦炭进行高炉冶炼、经炼钢脱碳、脱磷、脱氧、脱硫后，还必须通过外加硅锰或铬镍合金来增加钢铁强度，以达到国标的强度要求；另一方面，如果能够将被视为“废矿”的原料，通过一系列的冶炼工艺，以低成本的方式制成符合国标强度的钢铁，则将克服钢铁行业内形成的废矿无法利用的技术偏见，大大降低钢铁企业的生产成本，甚至将有助于制约/降低对传统富矿的过度依赖和降低三大国际矿山的富铁矿价格。
基于申请人的长期研究，本发明设计了一种全新的利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其可利用废弃低品位矿完全替代传统富铁矿，以低于富铁矿的冶炼成本和更少的工艺步骤提供更高强度和质量的钢铁，实现了废弃资源的重新利用，保护了矿山环境，克服了钢铁行业内形成的废矿无法利用的技术偏见，且可大大降低钢铁企业的生产成本。
具体地，根据本发明一方面，提供了一种利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于包括以下步骤：
以废弃的低品位矿代替传统富铁矿作为原料，所述废弃的低品位矿包括以下重量比的成分：TFe 30～49.5％，Cr 0.7～2.2％，Ni 0.5～1.5％，Al2O3 4.5～9％，SiO2 4～37％，CaO 0.18～1.4％，MgO 0.8～23％，MnO 0.5-2.3％，S 0.01～0.3％，P 0.008～0.05％，水份8～40％；
烧结所述原料得到烧结矿，该烧结矿包括以下重量比的成分：TFe 27～48％，Cr0.6～2.0％，Ni 0.6～1.4％，Al2O3 4.5～9％，SiO2 5～30％，CaO 5～13.5％，MgO 1.5～13％，MnO 0.5-2.3％，S 0.01～0.3％，P 0.008～0.05％；
加入焦炭对烧结矿进行高炉冶炼获得铁水和副产品炉渣，所述铁水包括以下重量比的成分：C 2.5～4.5％，Cr 2～4％，Ni 1～3.5％，Si 0.5～5％，Mn 0.5～2％，S 0.02～0.3％，P 0.008～0.15％；所述烧结矿中的Al2O3、CaO和MgO以副产品炉渣的形式分离；
经电弧炉或转炉冶炼脱碳、脱磷、脱氧、脱硫后直接得到含铬镍钢坯，该铬镍钢坯包括以下重量比的成分：C 0.03～0.5％，Cr 0.5～1.3％，Ni 1～4％，Si 0.05～0.50％，Mn0.20～1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％,Fe余量。
根据本发明又一方面，省略传统富铁矿冶炼中的外加硅锰合金的步骤以及外加镍铬合金的步骤。
根据本发明又一方面，脱磷的同时部分铬随磷一起脱除。
根据本发明又一方面，利用所述铬镍钢坯生产G20Cr2Ni4、37CrNi3、30CrNi3、20CrNi3、34CrNi3Mo、34Cr2Ni4MoV、34CrNi3Mo6、12CrNi3、25Cr2Ni4Mo、30Cr2Ni4Mo、18Cr2Ni4W、34CrNi3M07-2、25Cr2Ni4MoV、12Cr2Ni4、30Cr2Ni4MoV、24CrNi3MoV、Ni2024、或NAK80、40CrNi、45CrNi、G20CrNi2Mo、20CrNiMo、32CrNi、20CrNi、GCr15Ni、17CrNiMo6(H)、17Cr2Ni2H、14CN5、19CN5、30Cr2Ni2Mo、40CrNiMo(A)、12CrNi2、20CrNi2、8620H、20CrNi2Mo、34CrNiMo6(34CrNiMo)、40CrNi2Mo、17CrNi6、5CrNiMo、36CrNi2Mo4、25CrNiMo、60CrNiMo、17Cr2Ni2Mo、09MnNiD、17CrNiMo6-4、13CrNiMoV、3Cr2NiMo、4340、136、18CrNi6-6H、17CrNi6-6H、18CrNiMo7-6、36CrNiMo4、42CrNiMo、5CrNiMoV、WK40CrNi2Mo、30CrNiMo8、4330V、55NiCrMoV7、G4335V、34CrNi1Mo、3Cr2MnNiMo(718)、55CrNiMoV7、56NiCrMoV7(1.2714)、45NiCrMoV、18NiCrMoS5HH、SKT22、Ni2024、5CrNiMoV、4Cr2MoVNi、18NiCrMo14-6、SNCM439、JS05-2、JS05-2A、JS15G1、JS011-1、XC522A、XC592A、XC582A、NAK80、50CrNi、Q235B、Q275B、Q355B、Q390B、Q420B、Q460C、Q460E、Q500E、Q550E、Q620E、Q690E、Q800E、Q890E、Q960E
根据本发明又一方面，该铬镍钢坯中的硅锰和镍、铬来自于所述原料。
与现有技术相比，本发明具有以下一个或多个有益效果：
1.利用废弃低品位矿完全替代传统富铁矿，以低于富铁矿的冶炼成本和更少的工艺步骤提供更高强度和质量的钢铁，实现了废弃资源的重新利用，保护了矿山环境；
2.将废矿通过一系列的冶炼工艺，以低成本的方式制成符合国标强度的钢铁，克服钢铁行业内形成的废矿无法利用的技术偏见，大大降低钢铁企业的生产成本，有助于制约/降低对传统富矿的过度依赖和降低三大国际矿山的富铁矿价格；
3.铬镍钢坯中的锰和镍、铬来自于所述原料，无需外加硅锰合金来增加钢铁强度，缩短了工艺且降低了成本；
4.无需外加镍铬合金，进一步降低了生产成本。
附图说明
图1是根据本发明一种优选实施例的利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
参见图1,本发明提供了一种利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于包括以下步骤：
以废弃的低品位矿代替传统富铁矿作为原料，所述废弃的低品位矿包括以下重量比的成分：TFe 35.0％，Cr 1.07％，Ni 1.47％，Al2O3 5.22％，SiO2 19.01％，CaO 1.06％，MgO 11.36％，MnO 1.12％，S 0.087％，P 0.013％，水份28.94％；
烧结所述原料得到烧结矿，该烧结矿包括以下重量比的成分：TFe33.01％，Cr0.89％，Ni 1.29％，Al2O3 4.88％，SiO2 17.98％，CaO 13.5％，MgO 12.11％，MnO 0.82％，S0.019％，P 0.025％；
加入焦炭对烧结矿进行高炉冶炼获得铁水和副产品炉渣，所述铁水包括以下重量比的成分：C 3.58％，Cr 2.70％，Ni 3.30％，Si 2.35％，Mn 0.55％，S 0.18％，P 0.088％；所述烧结矿中的Al2O3、CaO和MgO以副产品炉渣的形式分离；
经电弧炉或转炉冶炼并脱碳脱氧脱硫脱磷后直接得到含铬镍钢坯G20Cr2Ni4，该铬镍钢坯包括以下重量比的成分：C 0.21％，Cr1.28％，Ni 3.55％，Si0.32％，Mn 0.55％，S0.018％，P 0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
根据本发明又一优选实施方式，省略传统富铁矿冶炼中的外加硅锰合金的步骤以及外加镍铬合金的步骤。
根据本发明又一优选实施方式，脱磷的同时部分铬随磷一起脱除。
实施例2
根据本发明又一优选实施方式，所述废弃的低品位矿包括以下重量比的成分：TFe49.02％，Cr1.53％，Ni 0.70％，Al2O3 6.45％，SiO2 6.80％，CaO 0.69％，MgO 2.92％，MnO1.22％，S0.20％，P 0.011％，水份32.20％。
根据本发明又一优选实施方式，该烧结矿包括以下重量比的成分：TFe 47％，Cr0.89％，Ni0.68％，Al2O3 8.22％，SiO2 7.72％，CaO 8.05％，MgO 2.20％，MnO 2.24％，S0.02％，P 0.048％；
加入焦炭对烧结矿进行高炉冶炼获得铁水和副产品炉渣，所述铁水包括以下重量比的成分：C 4.35％，Cr 2.70％，Ni 1.25％，Si 1.35％，Mn 0.55％，S 0.17％，P 0.075％，Fe余量；所述烧结矿中的Al2O3、CaO和MgO以副产品炉渣的形式分离。
根据本发明又一优选实施方式，该铬镍钢坯20CrNi包括以下重量比的成分：C0.19％，Cr 0.59％，Ni1.35％，Si 0.30％，Mn 0.53％，S 0.013％，P 0.012％，Fe余量。
根据本发明又一优选实施方式，省略传统富铁矿冶炼中的外加硅锰合金的步骤以及外加镍铬合金的步骤。
根据本发明又一优选实施方式，脱磷的同时部分铬随磷一起脱除。
实施例3
根据本发明又一优选实施方式，所述废弃的低品位矿包括以下重量比的成分：TFe49.0％，Cr1.03％，Ni 0.70％，Al2O3 5.85％，SiO2 6.18％，CaO 0.63％，MgO 2.85％，MnO1.17％，S 0.18％，P 0.019％，水份30.21％。
根据本发明又一优选实施方式，该烧结矿包括以下重量比的成分：TFe 47％，Cr0.90％，Ni 0.68％，Al2O3 8.01％，SiO2 8.02％，CaO 7.91％，MgO 2.18％，MnO 2.09％，S0.016％，P 0.041％；
根据本发明又一优选实施方式，该铬镍钢坯Q960包括以下重量比的成分：C0.18％，Cr0.54％，Ni1.32％，Si 0.27％，Mn 0.84％，S 0.015％，P 0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
根据本发明又一优选实施方式，该铬镍钢坯中的硅锰、镍、铬来自于所述原料。
与现有技术相比，本发明具有以下一个或多个有益效果：
1.利用废弃低品位矿完全替代传统富铁矿，以低于富铁矿的冶炼成本和更少的工艺步骤提供更高强度和质量的钢铁，实现了废弃资源的重新利用，保护了矿山环境；
2.将废矿通过一系列的冶炼工艺，以低成本的方式制成符合国标强度的钢铁，克服钢铁行业内形成的废矿无法利用的技术偏见，大大降低钢铁企业的生产成本，有助于制约/降低对传统富矿的过度依赖和降低三大国际矿山的富铁矿价格；
3.铬镍钢坯中的硅、锰、镍、铬来自于所述原料，无需外加硅锰合金来增加钢铁强度，缩短了工艺且降低了成本；
4.无需外加镍铬合金，进一步降低了生产成本。
本发明不限于上述具体实施例。可以理解的是，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于包括以下步骤：
以废弃的低品位矿代替传统富铁矿作为原料，所述废弃的低品位矿包括以下重量比的成分：TFe 30～49.5％，Cr 0.7～2.2％，Ni 0.5～1.5％，Al2O3 4.5～9％，SiO2 4～37％，CaO 0.18～1.4％，MgO 0.8～23％，MnO 0.5-2.3％，S 0.01～0.3％，P 0.008～0.05％，水份8～40％；
烧结所述原料得到烧结矿，该烧结矿包括以下重量比的成分：TFe 27～48％，Cr 0.6～2.0％，Ni 0.6～1.4％，Al2O3 4.5～9％，SiO2 5～30％，CaO 5～13.5％，MgO 1.5～13％，MnO 0.5-2.3％，S 0.01～0.3％，P 0.008～0.05％；
加入焦炭对烧结矿进行高炉冶炼获得铬镍铁水和副产品炉渣，所述铁水包括以下重量比的成分：C 2.5～4.5％，Cr 2～4％，Ni 1～3.5％，Si 0.5～5％，Mn 0.5～2％，S 0.02～0.3％，P 0.008～0.15％；所述烧结矿中的Al2O3、CaO和MgO以副产品炉渣的形式分离；
经电弧炉或转炉冶炼并脱碳、脱磷、脱氧、脱硫后直接得到含铬镍钢坯，该铬镍钢坯包括以下重量比的成分：C 0.03～0.5％，Cr 0.5～1.3％，Ni 1～4％，Si 0.05～0.50％，Mn0.20～1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1中所述的利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于省略传统富铁矿铁水在炼钢过程中为满足成品钢材的需求而外加硅锰合金和镍铬合金的步骤。
3.根据权利要求2中所述的利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于脱磷的同时部分铬随磷一起脱除。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于利用所述铬镍钢坯生产G20Cr2Ni4、37CrNi3、30CrNi3、20CrNi3、34CrNi3Mo、34Cr2Ni4MoV、34CrNi3Mo6、12CrNi3、25Cr2Ni4Mo、30Cr2Ni4Mo、18Cr2Ni4W、34CrNi3Mo7-2、25Cr2Ni4MoV、12Cr2Ni4、30Cr2Ni4MoV、24CrNi3MoV、Ni2024、或NAK80。40CrNi、45CrNi、G20CrNi2Mo、20CrNiMo、32CrNi、20CrNi、GCr15Ni、17CrNiMo6(H)、17Cr2Ni2H、14CN5、19CN5、30Cr2Ni2Mo、40CrNiMo(A)、12CrNi2、20CrNi2、8620H、20CrNi2Mo、34CrNiMo6(34CrNiMo)、40CrNi2Mo、17CrNi6、5CrNiMo、36CrNi2Mo4、25CrNiMo、60CrNiMo、17Cr2Ni2Mo、09MnNiD、17CrNiMo6-4、13CrNiMoV、3Cr2NiMo、4340、136、18CrNi6-6H、17CrNi6-6H、18CrNiMo7-6、36CrNiMo4、42CrNiMo、5CrNiMoV、WK40CrNi2Mo、30CrNiMo8、4330V、55NiCrMoV7、G4335V、34CrNi1Mo、3Cr2MnNiMo(718)、55CrNiMoV7、56NiCrMoV7(1.2714)、45NiCrMoV、18NiCrMoS5HH、SKT22、Ni2024、5CrNiMoV、4Cr2MoVNi、18NiCrMo14-6、SNCM439、JS05-2、JS05-2A、JS15G1、JS011-1、XC522A、XC592A、XC582A、NAK80、50CrNi、Q235B、Q275B、Q355、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690、Q800、Q890、Q960。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的利用废弃低品位矿代替富铁矿作为原料生产钢的方法，其特征在于该钢坯中的硅、锰、镍、铬合金元素来自于所述原料，因钢种所需其他合金元素外加。
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