含铜钢生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合金钢冶炼方法，尤其涉及一种含铜钢生产工艺。
【背景技术】
[0002]目前，含铜钢以其优良的抗腐蚀等物理机械性能而应用广泛，如车辆及集装箱板等，其冶炼的工艺主要通过在炼钢(铁矿石一烧结一高炉炼铁一铁水脱硫一转炉(或电炉)—加入合金一到LF炉或RH或其它精炼设备微调成份一连铸一轧制一成品钢材)的转炉或电炉阶段进行加入合金处理，即在转炉或电炉中加入铜铁合金来达到钢种所需成份，在此工艺中，耗费了大量铜金属，而且铜铁合金的生产成本高，相应地，需要大量经济投入，尤其是对于冶炼高含量铜的钢投入成本更高，并伴随大量资源浪费。
[0003]现有技术中，发明专利200710200906.8公开了一种含铜钢的加热方法及其生产的含铜钢。既能满足板材类含铜钢的生产，又能满足型材类含铜钢生产的含铜钢加热方法。该含铜钢加热方法，采用两次升温的加热方法，第一步:加热含铜钢的钢坯或铸坯到1000?1050°C;第二步:用30?90分钟进行第二次加热升温，第二次加热升温的最高温度为1250?1290°C ;两次升温的加热过程中，钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点。该发明为含铜钢材的生产进行了改进，但基本沿袭传统的加铜铁合金钢为原料，工艺前期制备复杂，耗费大量材料，经济成本高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种含铜钢生产工艺，以优化的生产工艺节约大量原材料，大幅降低经济投入，并保证铜钢的生产质量，特别是使其中的铜含量得到充分保障。
[0005]本发明解决问题的技术方案是:一种含铜钢生产工艺，包括如下步骤:
1)制备铁水
在高炉中制备温度为1400°c?1520°C的铁水；
(2)转移铁水
将步骤(1)得到的铁水加入到转炉或者电炉中；
3)加入含铜矿物
向步骤(2)所述的转炉或者电炉中加入含铜矿物，使其与铁水接触；
(4)冶炼
将步骤(3)的铁水与含铜矿物进行加热，升温至140(TC?1600°C。
[0006]进一步地，在所述步骤(1)中，所得铁水的组分的质量百分含量为:2.0%?3.4%的Si，3.6%?4.6%的C，余量为Fe，对于不可避免的杂质如S、P，其含量范围为S彡0.3%、P < 0.13% ;在高温下，铁水中的C、Si组分活性优于铜，能够使氧化铜充分还原为金属铜。
[0007]进一步地，在所述步骤(3)中，所述含铜矿物为以氧化铜为主的铜矿石；优选地，所述含铜矿物的铜含量为0.3%?3.0% ;较佳地，所述含铜矿物的粒径为20mm?150mm。
[0008]进一步地，在所述步骤(3)中，加入的含铜矿物为经过预还原处理的含铜矿物；所述对含铜矿物进行预还原处理的步骤为:(3.1)将含铜矿物与还原剂混合，所得混合物的粒径为20mm?150mm ; (3.2)将所得混合物在550°C?750°C下焙烧；在步骤(3.1)中所述还原剂为含碳的物质。在此预还原处理步骤中，能够使铜矿石所含的氧化铜部分被还原、部分化学键处于不同程度的活化状态，从而使其在步骤(4)中与高温铁水接触后被碳等还原剂快速还原。优选地，在所述步骤(3.1)中，所述还原剂为碳粉、石墨和煤中的一种或者几种。
[0009]优选地，在所述步骤(3.1)中，所述还原剂中含碳的质量为含铜矿物中铜的质量的3%?15%。优选地，在所述步骤(3.2)中，所述含铜矿物与还原剂的混合物在600°C?700°C焙烧1?4h，其中，加热混合物时的升温速率以5?25°C /min为佳；具体焙烧保持的时间及升温速率根据含铜矿物与还原剂的混合物的粒度进行确定，例如，粒径为80mm?150_以4h为佳，粒径为20mm?40mm以lh为佳，粒径为60mm?100mm以3.5h为佳，粒径为40mm?60mm,以2h为佳。
[0010]进一步地，在所述步骤(4)中，对含铜矿物与铁水混合物加热的升温速率为10?20。。/min。
[0011]进一步地，在所述步骤(4)中，含铜矿物与铁水的混合物在1400°C?1600°C保持8?15min，具体温度和时间根据铁水及待还原的铜的量进行确定，以确保含铜矿物中铜被彻底还原同时避免反应时间过长影响含铜钢品质。
[0012]优选地，在所述步骤(1)中，经电极加热块状生铁制得铁水。
[0013]优选地，在上述冶炼工艺结束后，能够对广品进彳丁深入加工处理，能够对冶炼残渔进行回收处理，例如，根据所练钢种的需要，加入所需石灰和/或溶渣剂对渣子成分进行调整，使其得到回收再利用。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:充分优化了传统的含铜钢生产工艺，节约了铜铁的冶炼和生产过程，以含铜矿石取代铜铁合金，保障铜收得率的同时，大幅降低了生产成本，使生产效率得到提高，减少经济投入，节约了大量原料，适于在相关含铜钢冶炼领域推广应用。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
以制备铜含量为0.3%的含铜钢为例，此种含铜钢生产工艺包括如下步骤:
(1)制备铁水
在高炉中取得4t温度为1470°C的铁水；
(2)转移铁水
将步骤(1)得到的铁水用铁水包加入到电炉中；
(3)加入铜矿石
向步骤(2)所述的电炉中加入氧化铜含量为3.0%的铜矿石400kg，其与铁水充分接触；
(4)冶炼
将步骤(3)的得铁水与铜矿石进行加热，升温至1550°C，并在1550°C保持lOmin。
[0016]上述实施例中:
在所述步骤(1)中，所得铁水的组分的质量百分含量为:2.7%的Si，4.1%的C，余量为
Fe ；
在所述步骤(3)中，所述铜矿石为氧化铜矿石；所述铜矿石粒径为20mm?150mm;
在所述步骤(4)中，对含铜矿物与铁水混合物加热的升温速率为15°C /min。
[0017]在上述含铜钢生产工艺，充分利用炉中高温使其铜矿石溶化，并充分利用铁水中的C、Si组分活性优于铜的性质，使氧化铜在高温下被充分还原为金属铜。在上述冶炼工艺结束后，能够对产品进行深入加工处理，能够对冶炼残渣进行回收处理，例如，根据所练钢种的需要，加入所需石灰和/或溶渣剂对渣子成分进行调整，使其得到回收再利用。
[0018]上述含铜钢生产工艺与传统的含铜钢生产工艺相比较，进行了大幅度的优化，节约了铜铁的冶炼和生产过程，以含铜矿石取代铜铁合金，保障铜收得率的同时，大幅降低了生产成本，使生产效率得到充分提高，并相应地降低了大量经济投入，节约了大量原料，而且，氧化铜矿石原料的选取，更利于保护环境，避免含硫等污染物的排放。
[0019]实施例2
以制备铜含量为0.3%的含铜钢为例，此种含铜钢生产工艺步骤同实施例1，不同的是，在所述步骤(3)中，加入的铜矿石为经过预还原处理的含铜矿物；所述对铜矿石进行预还原处理的步骤为:
(3.1)将铜矿石粉碎后与还原剂混合,制得混合物的粒径为20mm-150mm ；
(3.2)将所得混合物在600°C下焙烧3h ；
其中，所述还原剂为碳粉，所述还原剂中含碳的质量为含铜矿物中铜的质量的5%。
[0020]在上述实施例中，通过对铜矿石的预还原处理，使其所含的氧化铜部分被还原、部分化学键处于不同程度的活化状态，从而使其在步骤(4)中与高温铁水接触后被碳等还原剂快速还原，进而利于大幅提高生产效率。
[0021]上述含铜钢生产工艺所得含铜钢中铜含量为0.282%，铜收得率为96%。
[0022]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【主权项】
1.一种含铜钢生产工艺，其特征在于，包括如下步骤: (1)制备铁水 在高炉中制备温度为1400°c?1520°C的铁水； (2)转移铁水 将步骤(1)得到的铁水加入到转炉或者电炉中； (3)加入含铜矿物 向步骤(2)所述的转炉或者电炉中加入含铜矿物； (4)冶炼 将步骤(3)的铁水与含铜矿物进行加热升温至140(TC?1600°C。2.根据权利要求1所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(1)中，所得铁水的组分的质量百分含量为:2.0%?3.4%的Si，3.6%?4.6%的C，余量为Fe。3.根据权利要求1所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(3)中，加入的含铜矿物为经过预还原处理的含铜矿物； 所述对含铜矿物进行预还原处理的步骤为:(3.1)将含铜矿物与还原剂混合，所得混合物的粒径为20mm?150mm ；(3.2)将所得混合物在550°C?750°C下焙烧；在所述步骤(3.1)中，所述还原剂为含碳的物质。4.根据权利要求3所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(3.1)中，所述还原剂为碳粉、石墨和煤中的一种或者几种。5.根据权利要求3所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(3.1)中，所述还原剂中含碳的质量为含铜矿物中铜质量的3%?15%。6.根据权利要求3所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(3.2)中，所述含铜矿物与还原剂的混合物在600°C?700°C焙烧1?4h。7.根据权利要求1所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(4)中，对含铜矿物与铁水混合物加热的升温速率为10?20°C /min。8.根据权利要求1所述的含铜钢生产工艺，其特征在于，在所述步骤(4)中，含铜矿物与铁水的混合物在1400°C?1600°C保持8?15min。
【专利摘要】本发明涉及一种含铜钢生产工艺，包括在高炉中制备温度为1400℃～1520℃的铁水，转移铁水到转炉或者电炉中，向转炉或者电炉中加入含铜矿物,使其与铁水接触；加热含铜矿物与铁水至1400℃～1600℃进行冶炼。本发明充分优化了传统的含铜钢生产工艺，节约了铜铁的冶炼和生产过程，以含铜矿石取代铜铁合金，保障铜收得率的同时，大幅降低了生产成本，使生产效率得到提高，减少经济投入，节约了大量原料，适于在相关含铜钢冶炼领域推广应用。
【IPC分类】C22C38/16, C22C33/04
【公开号】CN105296837
【申请号】CN201410341188
【发明人】赵敏
【申请人】赵敏
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年7月18日