专利名称：复合含碳球团的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域，主要涉及钢铁冶炼用的含碳球团。
背景技术：
含碳球团顾名思义就是球团中含有一定的炭素，如含有焦炭、煤、石墨碳、木炭等。在钢铁冶金领域中，在不同的工艺中，出于某一冶金工艺的要求，采用不同的含碳球团，但普通的冶金用含碳球团，其含碳量均较低，一般不超过30％，如用于生产海绵铁的球团，通常含碳量为10-20％，其作用是碳在整个焙烧过程中作为还原剂使用；在高炉或竖炉生产过程中所用的含铁烧结球团，一般配以5％的焦炭粉，其中的炭素是焙烧时作为发热剂、粘结剂之用。
此外，电炉炼钢或铸钢的主要原料是废钢，包括非结构件或非承重件的废弃钢材，这些都是轻薄废钢料，其含碳量均较低，一般碳含量在0.15～0.35％之间，而且由于放置时间长，通常放置在露天，废钢极易生诱，用这种废钢在电炉里炼钢时，根据冶炼钢种的碳含量，需要在炉料中配备碳素。在配备碳素时，由于需要考虑碳的烧损及一部分碳还要参与对氧化铁的还原反应，故需配加较高的碳量。通常配碳的物料有生铁块、铁水、块状焦炭、废石墨电极或含碳球团，以及向钢水中喷射粉状的含碳材料等。在上述配碳物料中，含碳球团由于生产容易、价廉及使用方便，是电炉炼钢最常用的配碳物料之一，即是常用的冶金炉料。
在现有技术中，电炉炼钢最常用的含碳球团是以焦炭粉为主要原料，配以一定量的粘结剂制成，其含碳量达80％以上。但该含碳球团的主要缺点是增碳效果差，达不到电炉用废钢炼钢的增碳要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能满足电炉炼钢或铸钢或其它冶金配碳要求的复合含碳球团。
针对上述目的，本发明提出了如下技术方案，即本发明复合含碳球团的化学成份(wt％)为含碳材料40～80％，金属氧化物10～42％，稀土氧化物5～30％，粘结剂2～10％，增强剂1～5％，膨胀剂1～5％，钢材加工切屑1～4％。
含碳材料为焦炭粉、不定型石墨粉、石油焦粉、废石墨电极粉或无烟煤粉中任一种或任两种以上之和。
金属氧化物为MgO、CaO、BaO中任一种或任两种以上之和。
稀土氧化物为CeO2、Ce2O3、La2O3、Nd2O3中任一种或任两种以上之和。
含碳材料、金属氧化物及稀土氧化物为粉状物，其粒径为0.001～3.0mm；粘结剂为酚醛树脂、石腊、焦油、矿物油、石油、甲醇溶解松香、固体沥青或液体沥青中任一种或任两种以上之和。
增强剂为钢纤维或植物纤维中任一种或任两种以上之和。
膨胀剂为片状蛭石或CaCO3中任一种或任两种以上之和。其中膨胀片状蛭石的膨胀率大于10倍。
粘结剂、增强剂、膨胀剂及钢材加工切屑的粒径为0.0001～0.001mm。
在上述化学成份中，含碳材料为主要原料，其主要作用是促使冶炼钢种增加所需要的碳含量，即满足钢种增碳要求。
金属氧化物的加入，是为了提高冶炼钢种对碳的吸收能力，这也是从实践中总结出来的一个结论。
化学成份中加入稀土氧化物是为了钢种在增碳的同时，提高钢材的洁净度，提高其韧性，因稀土在钢液中能减少钢中夹杂物，去除有害气体，并能净化晶界，细化晶粒，从而提高钢的韧性。
粘结剂以液态形式加入复合含碳球团物料中，当粘结剂在常温下为固态时，加热成液态后再加入球团物料中；由于球团中含有金属氧化物和稀土氧化物，故不能使用含水粘结剂或水溶液粘结剂。粘结剂加入球团中，一是使球团中的所有物料凝结成团，一是在球团表面形成一层保护膜，使球团中的各种氧化物与空气隔绝，保持球团的固有性能，保持球团的强度，使之不破裂。
增强剂及钢材加工切屑的加入，一是为了增强球团的强度，使之在运输、储存和使用过程中不破裂，保持球团的固有性能；二是便于调整球团的比重，使之加入钢水时，能迅速沉入钢水中，发挥其应有的作用。
膨胀剂的作用是为了使复合含碳球团在高温下具有膨胀性，使球团加入钢水中后，迅速膨胀，增大比表面积，有利于增碳和物化反应，加快钢种的冶炼速度，缩短冶炼时间。
本发明复合含碳球团的制造方法如下首先按照其化学成份进行配料，并将固体物料进行破碎碾压，达到所需的粒度，然后将固体粉末物料放入混料机中进行搅拌混合，混合均匀后，再投入液态粘结剂，并再次进行搅拌混合，混合均匀后将最终的混合物料送入压球机中，压制成球团，待球团干躁后，即成为本发明所述的复合含碳球团。
本发明复合含碳球团的强度高，其单个球体的抗压强度达到5Mpa以上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点①本发明复合含碳球团加入钢水中，增碳效果显著、稳定。
②本发明复合含碳球团不仅能增碳，而且能减少钢中夹杂物，去除有害气体，并能净化晶界，细化晶粒，从而提高钢的韧性。
③由于复合含碳球团耐压强度高，使之在运输、储存和使用过程中不破裂，保持球团的固有性能。
④由于球团中加入了增强剂及钢材加工切屑，能调整球团的比重，使之加入钢中时，能迅速沉入钢水中，发挥其应有的作用。
具体实施例方式
实施例根据本发明复合含碳球团的化学成份，制备了5批复合含碳球团，其具体的化学成份如表1所示。将制备的5批复合含碳球团分别在30吨的电炉炼钢中进行增碳试验，复合含碳球团与废钢一并加入电炉中开始冶炼，在冶炼过程中，首先测量了废钢熔清时(氧化末期)钢水的碳含量，测量结果列入表2中。表2中还列入了复合含碳球团的加入量和单个球体的抗压强度。为了对比，在同一电炉中分别加入增碳剂生铁块和焦炭块，进行增碳试验，试验结果也列入表2中。由表2看出，本发明复合含碳球团增碳效果显著。
表1实施例复合含碳球团的化学成份(wt％)
表2实施例电炉炼钢增碳试验结果
权利要求
1.一种复合含碳球团，其特征在于它的化学成份(wt％)为含碳材料40～80％，金属氧化物10～42％，稀土氧化物5～30％，粘结剂2～10％，增强剂1～5％，膨胀剂1～5％，钢材加工切屑1～4％。
2.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于含碳材料为焦炭粉、不定型石墨粉、石油焦粉、碎石墨电极粉或无烟煤粉中任一种或任两种以上之和。
3.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于金属氧化物为MgO、CaO、BaO中任一种或任两种以上之和。
4.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于稀土氧化物为CeO2、Ce2O3、La2O3、Nd2O3中任一种或任两种以上之和。
5.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于粘结剂为酚醛树脂、石腊、焦油、矿物油、石油、甲醇溶解松香、固体沥青或液体沥青中任一种或任两种以上之和。
6.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于增强剂为钢纤维或植物纤维中任一种或任两种以上之和。
7.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于膨胀剂为片状蛭石或CaCO3中任一种或任两种以上之和。
8.根据权利要求8所述的复合含碳球团，其特征在于膨胀片状蛭石的膨胀率≥1000％。
9.根据权利要求1所述的复合含碳球团，其特征在于含碳材料、金属氧化物及稀土氧化物的粒径为0.001～3.0mm；粘结剂、增强剂、膨胀剂及钢材加工切屑的粒径为0.0001～0.001mm。
全文摘要
本发明属于钢铁冶金领域，主要涉及钢铁冶炼用的含碳球团，特别涉及电炉用废钢炼钢或铸钢的增碳，本发明复合含碳球团的化学成分(wt％)为含碳材料40～80％，金属氧化物10～42％，稀土氧化物5～30％，粘结剂2～10％，增强剂1～5％，膨胀剂1～5％，钢材加工切屑1～4％。本发明复合含碳球团的强度高，其单个球体的抗压强度达到5Mpa以上，使之在运输、储存和使用过程中不破裂，保持球团的固有性能。本发明复合含碳球团加入钢水中不仅能增碳，而且能减少钢中夹杂物，去除有害气体，并能净化晶界，细化晶粒，从而提高钢的韧性。
文档编号C22B5/00GK1786202SQ20051013429
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者肖卫学, 平尾外志雄, 李继宗, 丰田哲夫, 杜浩 申请人:青岛森田金属有限公司, 昭和电炉兴业株式会社