含鎳鋼生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金鋼冶煉方法，尤其涉及一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，金屬鎳在鋼冶煉生產(chǎn)中普遍受到重視，尤其是不銹鋼和高級(jí)合金鋼的生產(chǎn)，其冶煉的工藝主要通過(guò)在煉鋼(鐵礦石一燒結(jié)一高爐煉鐵一鐵水脫硫一轉(zhuǎn)爐(或電爐)一加入合金一到LF爐或RH或其它精煉設(shè)備微調(diào)成份一連鑄一軋制一成品鋼材)的轉(zhuǎn)爐或電爐階段進(jìn)行加入合金處理，即在轉(zhuǎn)爐或電爐中加入金屬鎳或鎳鐵合金來(lái)達(dá)到鋼種所需成份，在此工藝中，耗費(fèi)了大量金屬鎳或鎳鐵合金，而有些含鎳鋼生產(chǎn)工藝則直接采用將電解鎳加入到煉鋼爐中進(jìn)行冶煉的方式進(jìn)行，其中，電解鎳雖然純度高，但生產(chǎn)工藝成本高，并且，現(xiàn)有工藝中以使用硫化鎳礦制備電解鎳及鎳鐵合金的居多，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境也造成較嚴(yán)重的污染，因此，對(duì)于含鎳鋼的冶煉需要從礦石原料源頭以及鋼冶煉中加入的含鎳物進(jìn)行著重研究，在保障含鎳鋼品質(zhì)的同時(shí)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，充分降低生產(chǎn)成本，節(jié)能減耗，并有效減少環(huán)境污染物的排放。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利ZL201210300692.2公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)爐內(nèi)采用低鎳生鐵冶煉含鎳鋼的方法，屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為:低鎳生鐵配比量按照低鎳生鐵中的實(shí)際含鎳量及吸收率99%計(jì)算；爐料構(gòu)成為:鐵水、廢鋼和低鎳生鐵，轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中整個(gè)吹煉過(guò)程供氧量上升2%-10%。該發(fā)明在一定程度上，利于含鎳量在0.10~0.50%的鋼種冶煉降低成本，較有效地減少了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)含鎳鋼時(shí)對(duì)電解鎳或鎳鐵等高價(jià)合金資源的依賴，但是，該發(fā)明在原料僅體現(xiàn)了對(duì)低鎳生鐵和廢鋼的再利用，在工藝上仍需吹氧、力口白灰調(diào)堿度，未進(jìn)行較好的優(yōu)化，使其成本降低程度有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，以優(yōu)化的生產(chǎn)工藝節(jié)約大量原材料，保障含鎳鋼品質(zhì)的同時(shí)，大幅降低生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本，并有效減少環(huán)境污染物的排放。
[0005]本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，包括如下步驟:
(1)制備鐵水
在高爐中制備溫度為1400°c?1520°C的鐵水；
(2)轉(zhuǎn)移鐵水
將步驟(1)得到的鐵水加入到轉(zhuǎn)爐或者電爐中；
(3)加入含鎳礦物
向步驟(2)所述的轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含鎳礦物，使其與鐵水接觸；
(4)冶煉
將步驟(3)的鐵水與含鎳礦物進(jìn)行加熱，升溫至140(TC?1600°C。
[0006]進(jìn)一步地，在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.0%~3.4%的Si，3.6%~4.6%的C，余量為Fe，對(duì)于不可避免的雜質(zhì)如S、P，其含量范圍為S彡0.3%、P < 0.13% ;在高溫下，鐵水中的C、Si組分活性優(yōu)于鎳，能夠使氧化鎳充分還原為金屬鎳進(jìn)一步地，在所述步驟(3)中，所述含鎳礦物為紅土鎳礦等含氧化鎳的鎳礦石；優(yōu)選地，所述含鎳礦物的鎳含量為0.3%~3.0% ;較佳地，所述含鎳礦物的粒徑為20mnTl50mm。
[0007]進(jìn)一步地，在所述步驟(3)中，加入的含鎳礦物為經(jīng)過(guò)預(yù)還原處理的含鎳礦物；所述對(duì)含鎳礦物進(jìn)行預(yù)還原處理的步驟為:(3.1)將含鎳礦物與還原劑混合，所得混合物的粒徑為20mm?150mm ; (3.2)將所得混合物在550°C?750°C下焙燒；在步驟(3.1)中所述還原劑為含碳的物質(zhì)。在此預(yù)還原處理步驟中，能夠使含鎳礦物所含的氧化鎳部分被還原、部分化學(xué)鍵處于不同程度的活化狀態(tài)，從而使其在步驟(4)中與高溫鐵水接觸后被碳等還原劑快速還原。
[0008]優(yōu)選地，在所述步驟(3.1)中，所述還原劑為碳粉、石墨和煤中的一種或者幾種。
[0009]優(yōu)選地，在所述步驟(3.1)中，所述還原劑中含碳的質(zhì)量為含鎳礦物中鎳的質(zhì)量的3% ?15%。
[0010]優(yōu)選地，在所述步驟(3.2)中，所述含鎳礦物與還原劑的混合物在600°C?700°C焙燒l~4h，其中，加熱混合物時(shí)的升溫速率以5~25° C/min為佳；具體焙燒保持的時(shí)間及升溫速率根據(jù)含鎳礦物與還原劑的混合物的粒度進(jìn)行確定，例如，粒徑為80mm?150mm以4h為佳，粒徑為20mm?40mm以lh為佳，粒徑為60mm?100mm以3.5h為佳，粒徑為40mm?60mm,以2h為佳。
[0011]進(jìn)一步地，在所述步驟(4)中，對(duì)含鎳礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為10~20。 C/min。
[0012]進(jìn)一步地，在所述步驟(4)中，含鎳礦物與鐵水的混合物在1400°C?1600°C保持8?15min，具體溫度和時(shí)間根據(jù)鐵水及待還原的鎳的量進(jìn)行確定，以確保含鎳礦物中鎳被徹底還原同時(shí)避免反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響含鎳鋼品質(zhì)。
[0013]優(yōu)選地，在所述步驟(1)中，經(jīng)電極加熱塊狀生鐵制得鐵水。
[0014]優(yōu)選地，在上述冶煉工藝結(jié)束后，能夠?qū)V品進(jìn)彳丁深入加工處理，能夠?qū)σ睙挌垵O進(jìn)行回收處理，例如，根據(jù)所練鋼種的需要，加入所需石灰和/或熔渣劑對(duì)渣子成分進(jìn)行調(diào)整，使其得到回收再利用。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:充分優(yōu)化了傳統(tǒng)的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，節(jié)約了鎳鐵以及金屬鎳的冶煉和生產(chǎn)過(guò)程，以含鎳礦石取代鎳鐵合金和金屬鎳，保障鎳收得率的同時(shí)，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到提高，減少經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約了大量原料，適于在相關(guān)含鎳鋼冶煉領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1
以制備鎳含量為0.2%的含鎳鋼為例，此種含鎳鋼生產(chǎn)工藝包括如下步驟:
(1)制備鐵水
在高爐中取得4t溫度為1470°C的鐵水；
(2)轉(zhuǎn)移鐵水
將步驟(1)得到的鐵水用鐵水包加入到電爐中；
(3)加入紅土鎳礦石向步驟(2)所述的電爐中加入鎳含量為2%的紅土鎳礦石400kg，使其與鐵水充分接觸；
(4)冶煉
將步驟(3)的鐵水與紅土鎳礦石進(jìn)行加熱，升溫至1550°C，并在1550°C保持lOmin。
[0017]上述實(shí)施例中:
在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.7%的Si，4.1%的C，余量為
Fe ；
在所述步驟(3)中，所述紅土鎳礦石粒徑為20mm?150mm;
在所述步驟(4)中，對(duì)含鎳礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為15° C/min。
[0018]在上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝，充分利用爐中高溫使其紅土鎳礦石熔化，并充分利用鐵水中的C、Si組分活性優(yōu)于鎳的性質(zhì)，使氧化鎳在高溫下被充分還原為金屬鎳。在上述冶煉工藝結(jié)束后，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行深入加工處理，能夠?qū)σ睙挌堅(jiān)M(jìn)行回收處理，例如，根據(jù)所練鋼種的需要，加入所需石灰和/或熔渣劑對(duì)渣子成分進(jìn)行調(diào)整，使其得到回收再利用。
[0019]上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)的含鎳鋼生產(chǎn)工藝相比較，進(jìn)行了大幅度的優(yōu)化，節(jié)約了鎳鐵的冶煉和生產(chǎn)過(guò)程，以含鎳礦石取代鎳鐵合金，保障鎳收得率的同時(shí)，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到充分提高，并相應(yīng)地降低了大量經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約了大量原料，而且，氧化鎳礦石原料的選取，更利于保護(hù)環(huán)境，避免含硫等污染物的排放。
[0020]實(shí)施例2
以制備鎳含量為0.2%的含鎳鋼為例，此種含鎳鋼生產(chǎn)工藝步驟同實(shí)施例1，不同的是，在所述步驟(3)中，加入的紅土鎳礦石為經(jīng)過(guò)預(yù)還原處理的含鎳礦物；所述對(duì)紅土鎳礦石進(jìn)行預(yù)還原處理的步驟為:
(3.1)將紅土鎳礦石粉碎后與還原劑混合,制得混合物的粒徑為20mm-150mm ；
(3.2)將所得混合物在650°C下焙燒3h ；
其中，所述還原劑為碳粉，所述還原劑中含碳的質(zhì)量為含鎳礦物中鎳的質(zhì)量的5%。
[0021]在上述實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)紅土鎳礦石的預(yù)還原處理，使其所含的氧化鎳部分被還原、部分化學(xué)鍵處于不同程度的活化狀態(tài)，從而使其在步驟(4)中與高溫鐵水接觸后被碳等還原劑快速還原，進(jìn)而利于大幅提高生產(chǎn)效率。
[0022]上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝所得含鎳鋼中鎳含量為0.19%，鎳收得率為95%。
[0023]實(shí)施例3
以制備鎳含量為0.2%的含鎳鋼為例，此種含鎳鋼生產(chǎn)工藝步驟同實(shí)施例1，不同的是: 在步驟(1)中，在高爐中取得4t溫度為1400°C的鐵水；
在步驟(4)中，將步驟(3)的紅土鎳礦石與鐵水進(jìn)行加熱，升溫至1400°C，并在1400°C保持8min。
[0024]上述實(shí)施例中:
在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.0%的Si，3.6%的C，余量為
Fe ；
在所述步驟(3)中，所述紅土鎳礦石粒徑為40mm?60mm ；
在所述步驟(4)中，對(duì)含鎳礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為10° C/min。
[0025]上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝所得含鎳鋼中鎳含量為0.186%，鎳收得率為93%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備鐵水 在高爐中制備溫度為1400°c?1520°C的鐵水； (2)轉(zhuǎn)移鐵水 將步驟(1)得到的鐵水加入到轉(zhuǎn)爐或者電爐中； (3)加入含鎳礦物 向步驟(2)所述的轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含鎳礦物； (4)冶煉 將步驟(3)的鐵水與含鎳礦物進(jìn)行加熱升溫至140(TC?1600°C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.0%~3.4%的Si,3.6%~4.6%的C，余量為Fe。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述含鎳礦物為紅土鎳礦。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(3)中，加入的含鎳礦物為經(jīng)過(guò)預(yù)還原處理的含鎳礦物；所述對(duì)含鎳礦物進(jìn)行預(yù)還原處理的步驟為:(3.1)將含鎳礦物與還原劑混合，所得混合物的粒徑為20mm?150mm ；(3.2)將所得混合物在550°C?750°C下焙燒；在所述步驟(3.1)中，所述還原劑為含碳的物質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(3.1)中，所述還原劑為碳粉、石墨和煤中的一種或者幾種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，包括在高爐中制備溫度為1400℃～1520℃的鐵水，轉(zhuǎn)移鐵水到轉(zhuǎn)爐或者電爐中，向轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含鎳礦物,使其與鐵水接觸；加熱含鎳礦物與鐵水至1400℃～1600℃進(jìn)行冶煉。本發(fā)明充分優(yōu)化了傳統(tǒng)的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，節(jié)約了鎳鐵及金屬鎳的冶煉和生產(chǎn)過(guò)程，以含鎳礦石取代鎳鐵合金及金屬鎳，保障鎳收得率的同時(shí)，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到提高，減少經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約了大量原料，適于在相關(guān)含鎳鋼冶煉領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
【IPC分類】C22C33/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105274419
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410338958
【發(fā)明人】劉振宇
【申請(qǐng)人】劉振宇
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年7月17日