專利名稱：煉鋼用增碳劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金類，具體的講是涉及一種煉鋼用增碳劑的制備方法。
背景技術(shù)：
為了調(diào)整鋼中的含碳量，以達(dá)到鋼種規(guī)格要求，在煉鋼過程中通常需要在鋼水中加入增碳劑來進(jìn)行鋼水的增碳。在鋼水增碳后常常出現(xiàn)鋼中碳含量或高或低超出鋼種碳成分上、下限的情況，容易造成鋼廠品種煉成率低和鋼種報廢的后果。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，在往鋼水投放過程中，粉狀小顆粒增碳材料容易在高溫狀態(tài)下與空氣接觸發(fā)生氧化損耗，顆粒大的增碳材料不能及時被鋼水吸收，造成回收率低，且不穩(wěn)定；而且細(xì)粉狀材料容易飛揚(yáng)、燃燒，造成非常嚴(yán)重的環(huán)保問題，因此人們考慮將C與金屬材料(例如鐵)組合構(gòu)成增碳劑，以增大其比重，中國專利申請ZL95100115.9介紹了一種“復(fù)合碳鐵合金塊及其生產(chǎn)方法”，用于煉鋼工藝的增碳和脫氧，但由于其鐵的含量太高，大量的鐵隨著碳加入鋼水會造成鋼水溫度額外的損失，該產(chǎn)品添加量越多，對鋼水溫度影響越大，但是如果添加量少，則影響增碳效果。另外C和金屬合金材料的組分選擇對于添加效果至關(guān)重要，這是因為材料中各成分含量的多少對鋼水的質(zhì)量影響非常大，因此在加碳過程中的添加量，難以根據(jù)C的需求量任意控制，相應(yīng)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(qū)間達(dá)25％，在煉鋼爐出鋼過程中添加，增碳收得率在50％-85％，波動區(qū)間達(dá)35％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種煉鋼用增碳劑的制備方法，該方法將粉粒狀的碳粉和錳鐵粉組合構(gòu)成塊狀增碳劑，避免了現(xiàn)有技術(shù)中粉狀增碳劑的飛揚(yáng)及氧化現(xiàn)象，對于環(huán)境保護(hù)有著非常重要的意義，并可以針對不同鋼種的需要通過原料的選擇、配比，以及其成型、干燥處理過程中的相應(yīng)處理，有效地提高了增碳劑的比重，同時由于鋼水的生產(chǎn)過程中，本身需要添加Mn，本發(fā)明選擇的錳鐵粉，使得增碳劑的添加量的多少不會影響到鋼水的質(zhì)量，也不會對鋼水造成額外的溫度損失。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(A)提供一種含C量不小于65％碳素材料；(B)提供一種含Mn量不小于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，混合后的材料中，C的含量應(yīng)該控制在18％-60％，Mn的含量應(yīng)該控制在22％-62％；(D)將混合后的材料成型處理；(E)將成型后的材料干燥處理。
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于10mm。
成型處理時，在混合材料中應(yīng)該提供一種粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑至少包括淀粉、片堿、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。
成型處理是將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀。
干燥處理是將成型后的材料置于干燥室中烘烤干燥，干燥后材料的含水率不大于0.5％。
成型處理時，在混合材料中還可以提供一種高溫膨脹劑，例如采用膨脹倍數(shù)大于50倍的膨脹石墨，通常添加量為0.2％-0.8％。
本發(fā)明的優(yōu)點是增碳的材料能及時進(jìn)入鋼水內(nèi)部，在內(nèi)部散熔，并且不會造成鋼水的溫度損失，在增碳過程中錳鐵粉與碳粉緊密結(jié)合一同加入鋼水，既增加了增碳材料的比重，又可以補(bǔ)充鋼水中對錳的需求，也就是說實現(xiàn)穩(wěn)定高效增碳的同時還實現(xiàn)了增錳，節(jié)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(hù)，提高了雙方的抗氧化性，其添加量可以根據(jù)鋼水需要加C量的多少進(jìn)行選擇，保證了增碳效果。
具體技術(shù)方案以下通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解實施例1本實施例中混合后的材料中，C的含量為18％-28％，Mn的含量為35％-62％。
以100公斤添加材料計算，本實施例包括如下步驟(A)提供含C量為80％的石墨材料；(B)提供一種含Mn量71％的錳鐵粉，其含C量為6％；(C)將24.5公斤的上述石墨材料與74公斤的上述錳鐵粉、淀粉1.0公斤、片堿0.2公斤、膨脹倍數(shù)為100倍的膨脹石墨0.3公斤混合均勻，混合后材料中含C量為24.04％，含Mn量為52.54％；(D)將混合后的材料成型處理，即將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀；(E)將成型后的材料干燥處理，即將成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率控制在小于0.5％。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎后，經(jīng)10mm篩網(wǎng)篩分獲得。
本實施例產(chǎn)品針對以往常規(guī)增碳工藝中對低碳鋼種增碳量小，精度難以提高的缺點，在鋼種額定Mn成分范圍許可的前提下，盡可能在混合材料中提高M(jìn)n的配入比例，以提高其比重，這樣做可進(jìn)一步提高和穩(wěn)定碳的收得率，實踐證明，這個方法成功的。
將本實施例產(chǎn)品用于低碳鋼中碳含量小于0.22％的鋼種，如Q235、A、B等，這類鋼種碳含量低，增碳量小，但是要求增碳的精確度高，效果如下例如用于鋼種Q235，檢測結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)中普通增碳產(chǎn)品對比試驗工位LF鋼包精煉爐。

本實施例的增碳收得率可達(dá)88.2％-96.12％，可見增碳率高，且波動區(qū)間只有7.92％。
實施例2本實施例中混合后的材料中，C的含量為28％-34％，Mn的含量為30％-52％。
以100公斤添加材料計算，本實施例包括如下步驟(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、淀粉1.0公斤、片堿0.2公斤、膨脹倍數(shù)為100倍的膨脹石墨0.3公斤混合均勻，混合后材料中含C量為32.92％，含Mn量為40.3％；(D)將混合后的材料成型處理，即將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀；(E)將成型后的材料干燥處理，即將成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率控制在小于0.5％。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎后，經(jīng)10mm篩網(wǎng)篩分獲得。
本實施例產(chǎn)品針對以往常規(guī)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成分范圍許可的前提下，在混合材料中適當(dāng)提高M(jìn)n的配入比例，以提高其比重，這樣做可提高和穩(wěn)定碳的收得率，實踐證明，這個方法是成功的。
將本實施例產(chǎn)品用于中低碳鋼，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，效果如下例如用于25#鋼，檢測結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)中普通增碳產(chǎn)品對比試驗工位轉(zhuǎn)爐出鋼。

本實施例的增碳收得率可達(dá)82.12％-94.39％，可見增碳率高，且波動區(qū)間只有12.27％。
實施例3本實施例中混合后的材料中，C的含量34％-40％，Mn的含量為25％-46％。
以100公斤添加材料計算，本實施例包括如下步驟(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43公斤的上述石墨材料與56公斤的上述錳鐵粉、淀粉0.8公斤、片堿0.2公斤混合均勻，混合后材料中含C量為37.76％，含Mn量為36.4％；(D)將混合后的材料成型處理，即將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀；(E)將成型后的材料干燥處理，即將成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率控制在小于0.5％。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎后，經(jīng)10mm篩網(wǎng)篩分獲得。
本實施例產(chǎn)品針對一些中碳鋼種，在冶煉過程中增碳量與配Mn量相近的特點，在混合材料中將Mn與C的配入比例設(shè)計成一比一左右，這樣做大大簡化了煉鋼過程合金化的計算工作，在使用本發(fā)明實施例的增碳材料后，很容易實現(xiàn)經(jīng)一次增碳就使鋼中C、Mn含量同時達(dá)到要求。
實施過程中，將本實施例產(chǎn)品用于鋼種37Mn5、St45EQ，檢測結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)中普通增碳產(chǎn)品對比如下試驗工位LF鋼包精煉爐。

本實施例的增碳收得率可達(dá)88.28％-97.8％，可見增碳率高，且波動區(qū)間只有9.52％。
實施例4本實施例中混合后的材料中，C的含量為40％-50％，Mn的含量為22-42％。
以100公斤添加材料計算，本實施例包括如下步驟(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53公斤的上述石墨材料與42公斤的上述錳鐵粉、鋁酸鈣5公斤混合均勻，混合后材料中含C量為44.92％，含Mn量為27.3％；(D)將混合后的材料成型處理，即將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀；(E)將成型后的材料干燥處理，即將成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率控制在小于0.5％。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎后，經(jīng)10mm篩網(wǎng)篩分獲得。
本實施例的增碳收得率可達(dá)82.12％-94.39％，可見增碳收得率高，且波動區(qū)間最大只有12.27％。
本實施例鋁酸鈣的使用，由于其熔點低，組分合理，在加入鋼水時，能迅速熔化成液體，起到清洗鋼水作用，同時能吸附鋼中夾雜物。
本發(fā)明實施例宗旨是在混合成型干燥后的塊狀材料達(dá)到一定比重的情況下，適當(dāng)?shù)販p少其中Mn的含量，增加碳的含量，否則在使用中容易發(fā)生加錳量過多，會造成額外溫度損失與Mn合金的浪費，甚至導(dǎo)致Mn成分出格鋼水報廢。
實施過程中，將本發(fā)明實施例用于鋼中碳含量介于0.5％-0.75％的鋼種，需要增碳量較大，要求添加后引起的溫降小，效果如下例如用于鋼種65Mn，檢測結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)中普通增碳產(chǎn)品對比試驗工位轉(zhuǎn)爐出鋼混沖。

本實施例的增碳收得率可達(dá)81.29％-94.62％，可見增碳率高，且波動區(qū)間只有13.33％。
實施例5本實施例中混合后的材料中，C的含量為50％-60％，Mn的含量為15％-32％。
以100公斤添加材料計算，本實施例包括如下步驟(A)提供含C量為88％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60公斤的上述石墨材料與35公斤的上述錳鐵粉、鋁酸鈣5公斤混合均勻，混合后材料中含C量為54.9％，含Mn量為25.55％；(D)將混合后的材料成型處理，即將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀；(E)將成型后的材料干燥處理，即將成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率控制在小于0.5％。
石墨材料和錳鐵粉的的粒度0-10mm，可將石墨和錳鐵破碎后，經(jīng)10mm篩網(wǎng)篩分獲得。
本實施例產(chǎn)品配方設(shè)計宗旨是在混合成型干燥后的塊狀材料達(dá)到一定比重的情況下，盡可能地減少其中Mn的含量，增加C的含量，否則在使用中容易發(fā)生加錳量過多，造成額外溫度損失與錳合金的浪費，甚至?xí)?dǎo)致錳成分出格，鋼水報廢。
將本實施例產(chǎn)品用于要求增C量大于0.7％的高碳鋼，如82B鋼、滾珠鋼等，需要增C量很大，溫降要求小，效果如下例如用于鋼種82B，檢測結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)中普通增碳產(chǎn)品對比試驗工位轉(zhuǎn)爐出鋼混沖。

本實施例的增碳收得率可達(dá)81.26％-94.29％，可見增碳率高，且波動區(qū)間只有13.03％。
上述實施例對于鋁酸鈣的使用，由于其熔點低，組分合理，在加入鋼水時，能迅速熔化成液體，起到清洗作用，同時能吸附鋼中夾雜物，避免了使用硅酸鹽作粘結(jié)劑對鋼水的污染。
上述實施例中材料的成型處理方法以及干燥處理方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解，不再贅述。
上述實施例中成型后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(fā)明對于Mn和C二者的結(jié)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(jié)合的另一個原因是由于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于調(diào)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(jié)合而加入鋼水，對絕大部分鋼種的質(zhì)量有害無益。
本發(fā)明在具體實施時，要根據(jù)不同鋼種的成分與質(zhì)量要求，選擇確定添加材料的品質(zhì)及相對應(yīng)的各組分的配比，從而確定添加量的多少。
大量試驗證明上述實施例產(chǎn)品在在鋼水精煉吹氬攪拌時向鋼水中添加，其增碳率可達(dá)88％-98％，增碳率高，且波動區(qū)間最大只有10％。在煉鋼爐出鋼過程中向鋼水中添加，其增碳率可達(dá)80％-95％，增碳率高，且波動區(qū)間最大只有15％。
上述實施例中粘結(jié)劑的添加量占混合材料總量的0.5％-5％。
本發(fā)明選擇堿性粘結(jié)劑，如淀粉、片堿，不降低渣中的堿度，對鋼水無污染，同時可以增加產(chǎn)品成球后的強(qiáng)度。
發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn)，以添加相同量的硅溶膠和淀粉和片堿作為粘結(jié)劑相對比，后者成球后強(qiáng)度可以是前者成球后強(qiáng)度的2倍以上。
實驗還發(fā)現(xiàn)添加0.2％-0.8％的膨脹石墨膨脹劑與現(xiàn)有技術(shù)中添加2％-8％的碳酸鹽作為促熔劑相比，前者散熔時間小于30秒，后者散熔時間在2-4分鐘。并且由于碳酸鹽在高溫條件分解產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w，易造成鋼水噴濺和降溫，本發(fā)明則不存在碳酸鹽作為促熔劑的上述隱患。
本發(fā)明對于0-10mm原材料粒度范圍的選擇，與現(xiàn)有技術(shù)中使用的粒度范圍0.5mm-6mm相比較，具有突出的顯著進(jìn)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的要求加工以后，0-0.5mm細(xì)粉占加工后的產(chǎn)物一半以上，這一部分無法使用，而本發(fā)明可將其利用，資源利用率顯然可提高一倍以上。
再則由于本發(fā)明利用了0-0.5mm的細(xì)粉，使得產(chǎn)品在鋼水中更快、更容易吸收。
最后本發(fā)明利用了0-0.5mm的細(xì)粉和6mm-10mm顆粒，大大優(yōu)化了粒度分布，提高產(chǎn)品成型的致密度，相應(yīng)提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度和比重。
權(quán)利要求
1.一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(A)提供一種含C量不小于65％碳素材料；(B)提供一種含Mn量不小于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，混合后的材料中，C的含量應(yīng)該控制在18％-60％，Mn的含量應(yīng)該控制在22％-62％；(D)將混合后的材料成型處理；(E)將成型后的材料干燥處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煉鋼增碳的方法，其特征在于所述碳素材料，該材料選自焦炭、瀝青焦、石油焦、碳粉、煅燒煤、石墨中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于混合后的材料中，C的含量應(yīng)該控制在22％-39％，Mn的含量應(yīng)該控制在30％-52％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于成型處理時，在混合材料中應(yīng)該提供一種粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑至少包括淀粉、片堿、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(jù)權(quán)利要求4所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于粘結(jié)劑的添加量占混合材料總量的0.5％-5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于所述的成型處理是將混合后的材料加入成型機(jī)內(nèi)壓制成型為塊狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于所述干燥處理是將成型后的材料置于干燥室中烘烤干燥，干燥后材料的含水率不大于0.5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于所述的碳素材料和錳鐵粉的粒度不大于10mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于成型處理時，在混合材料中應(yīng)該提供一種高溫膨脹劑，添加量為0.2％-0.8％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種煉鋼用增碳劑的制備方法，其特征在于所述的高溫膨脹劑采用的是膨脹倍數(shù)大于50倍的膨脹石墨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煉鋼用增碳劑的制備方法，該方法包括如下步驟(A)提供一種含C量不小于65％碳素材料；(B)提供一種含Mn量不小于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，混合后的材料中，C的含量應(yīng)該控制在18％－60％，Mn的含量應(yīng)該控制在22％－62％；(D)將混合后的材料成型處理；(E)將成型后的材料干燥處理，其優(yōu)點是增碳的材料能及時進(jìn)入鋼水內(nèi)部，在內(nèi)部散熔，并且不會造成鋼水的溫度損失，在增碳過程中，實現(xiàn)穩(wěn)定高效增碳的同時還實現(xiàn)了增錳，節(jié)省了煉鋼所用合金的消耗，降低了煉鋼成本。
文檔編號C21C5/00GK1818092SQ20061002463
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)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