专利名称：炼钢增碳的方法
技术领域：
本发明涉及冶金类，具体地讲是涉及一种炼钢增碳的方法。
背景技术：
为了调整钢中的含碳量，以达到钢种规格要求，在炼钢过程中通常需要进行钢水的增碳。由于C的比重较轻，在添加过程中常常发生钢中碳含量低于钢种下限和高于钢种上限的情况，容易造成钢厂品种炼成率低，更严重地会产生废品。增碳剂的比重小，以及颗粒度不均匀，是造成上述缺陷的主要原因，在投放过程中，粉状小颗粒增碳材料容易在高温状态下与空气接触发生氧化，颗粒大的增碳材料不能及时被钢水吸收，造成回收率低，而且细粉状增碳材料容易飞扬、容易燃烧，造成非常严重的环保问题，因此人们考虑将C与金属材料(例如铁)组合构成增碳剂，以增大其比重，但由于其铁的含量太高，铁会造成钢水温度额外的损失，该产品添加量越多，对钢水温降影响越大，但是如果添加量少，则达不到增碳要求。另外C和金属合金材料的组分选择对于添加效果至关重要，这是因为材料中各成分含量的多少对钢水的质量影响非常大，因此在加碳过程中的添加量，难以根据C的需求量任意控制，相应加碳效果不容易掌控。目前增碳剂的最好效果是一般在钢水精炼搅拌时添加，增碳收得率在70％-95％之间，波动区间达25％，在炼钢炉出钢过程中添加，增碳收得率在50％-85％，波动区间达35％。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种炼钢增碳的方法，该方法采用含Mn量较高的锰铁粉与C混合成块状材料，根据钢水对C的需求量的多少，将该材料以极低含水率的情况下添入钢水中，以达到非常好的增碳效果。
本发明的技术方案如下一种炼钢增碳的方法，其特征在于该方法包括如下步骤(A)提供一种含C量不小于65％的碳素材料；(B)提供一种含Mn量不小于50％锰铁粉；(C)将一定量的碳素材料与一定量的锰铁粉混合均匀，混合后的材料中，C的含量应该控制在18％-28％，Mn的含量与C的含量匹配，使得混合后的材料比重应该不小于2.8克/厘米3；(D)将混合后的材料成型处理；(E)将成型后的材料干燥处理；(F)根据不同钢种的增碳需要量，向钢水中添加相应数量的上述成型干燥后的材料。
成型处理时，在混合材料中应该提供一种粘结剂，该粘结剂至少包括淀粉、片碱、铝酸钙、羧甲基纤维素CMC、糖浆、聚乙烯醇、水泥、膨润土中的一种。
成型处理是将混合后的材料加入成型机内压制成型为块状。
通常碳素材料选自焦炭、沥青焦、石油焦、碳粉、煅烧煤和石墨中的至少一种。碳素材料和锰铁粉的粒度不大于10mm。
干燥处理是将成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率小于0.5％。
向钢水中添加成型后材料时，可以是在钢水精炼搅拌时添加，也可以是在炼钢炉出钢过程中添加。
通常混合后的材料中，Mn的含量为35％-62％。
上述的粘接剂使用时，若选择碱性粘结剂，效果最佳，该粘结剂至少包括淀粉、片碱、铝酸钙中的一种。
本发明的优点是增碳的材料能进入钢水内部，并在内部散熔，并且不会造成钢水的温度损失，在增碳过程中锰铁粉的添加，既增加了增碳材料的比重，又可以补充钢水中对锰的需求，也就是说实现稳定高效增碳的同时还实现了增锰，节省了炼钢所用合金的消耗，降低了炼钢成本，Mn与C互相保护，提高了双方的抗氧化性，其添加量可以根据钢水需要加C量的多少进行选择，保证了增碳效果。
具体技术方案以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解实施例1以100公斤添加材料计算，本实施例的炼钢增碳的方法包括如下步骤(A)提供含C量为80％的石墨材料；(B)提供一种含Mn量71％的锰铁粉，其含C量为6％；(C)将24.5公斤的上述石墨材料与74公斤的上述锰铁粉、淀粉1.0公斤、片碱0.2公斤、膨胀倍数为100倍的膨胀石墨0.3公斤混合均匀，混合后材料中含C量为24.04％，含Mn量为52.54％；(D)将混合后的材料成型处理，即将混合后的材料加入成型机内压制成型为块状；(E)将成型后的材料干燥处理，即将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％；(F)按需要增碳量的多少，在钢水精炼吹氩搅拌时向钢水中添加成型干燥后块状材料。
石墨材料和锰铁粉的的粒度0-10mm，可将石墨和锰铁破碎后，经10mm筛网筛分获得。
本实施例的增碳收得率可达88.2％-96.12％，可见增碳收得率高，且波动区间只有7.92％。
实施例2以100公斤添加材料计算，本实施例的炼钢增碳的方法包括如下步骤(A)提供含C量为78％的石墨材料；(B)提供一种含Mn量73％的锰铁粉，其含C量为6％；(C)将28公斤的上述石墨材料与71公斤的上述锰铁粉、淀粉0.8公斤、片碱0.2公斤混合均匀，混合后材料中含C量为26.1％，含Mn量为51.83％；(D)将混合后的材料成型处理，即将混合后的材料加入成型机内压制成型为块状；(E)将成型后的材料干燥处理，即将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％；(F)按需要增碳量的多少，在炼钢炉出钢过程中向钢水中添加成型干燥后的块状材料。
石墨材料和锰铁粉的的粒度0-10mm，可将石墨和锰铁破碎后，经10mm筛网筛分获得。
本实施例的增碳收得率可达82.12％-94.3％，可见增碳收得率高，且波动区间只有12.27％。
实施例3以100公斤添加材料计算，本实施例的炼钢增碳的方法包括如下步骤(A)提供含C量为80％的石墨材料；(B)提供一种含Mn量73％的锰铁粉，其含C量为6％；(C)将26公斤的上述石墨材料与69公斤的上述锰铁粉、铝酸钙5公斤混合均匀，混合后材料中含C量为24.94％，含Mn量为50.37％；(D)将混合后的材料成型处理，即将混合后的材料加入成型机内压制成型为块状；(E)将成型后的材料干燥处理，即将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％；(F)按需要增碳量的多少，在炼钢炉出钢过程中向钢水中添加成型干燥后的块状材料。
石墨材料和锰铁粉的的粒度0-10mm，可将石墨和锰铁破碎后，经10mm筛网筛分获得。
本实施例的增碳收得率可达81.92％-94.62％，可见增碳收得率高，且波动区间只有13.33％。
本实施例铝酸钙的使用，由于其熔点低，组分合理，在加入钢水时，能迅速熔化成液体，起到清洗钢水作用，能吸附钢中夹杂物。
上述实施例中材料的成型处理方法以及干燥处理方法为本领域技术人员所容易理解，不再赘述。
上述实施例中成型后的块状材料可以是呈椭圆型、圆形或方型，其粒度一般控制在20mm-50mm。
本发明对于Mn和C二者的结合使用比单一添加C，增加了还原气氛，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)。选择Mn和C二者结合的另一个原因是由于绝大部分钢种在冶炼过程中需要添加大量的Mn，使得在钢水增碳的过程中便于调整添加材料的加入量。如果使用其它金属元素如Cr、Ni、Cu、W、Mo等与碳结合而加入钢水，对绝大部分钢种的质量有害无益。
本发明在具体实施时，要根据不同钢种的成分与质量要求，选择确定添加材料的品质及相对应的各组分的配比，从而确定添加量的多少。
本发明实施例针对以往常规增碳工艺中对低碳钢种增碳量小，精度难以提高的缺点，在钢种额定Mn成分范围许可的前提下，尽可能在混合材料中提高Mn的配入比例，以提高其比重，这样做可进一步提高和稳定碳的收得率，实践证明，这个方法成功的。
实施过程中，将本发明实施例用于低碳钢中碳含量小于0.20％的钢种，如Q235、A、B等，这类钢种碳含量低，增碳量小，但是要求增碳的精确度高，效果如下例如用于钢种Q235，检测结果与现有技术中普通增碳方法对比试验工位LF钢包精炼炉。
上述实施例中粘结剂的添加量占混合材料总量的0.5％-5％。
本发明选择碱性粘结剂，如淀粉、片碱，不降低渣中的碱度，对钢水无污染，同时可以增加产品成球后的强度。
发明人通过实验发现，以添加相同量的硅溶胶和淀粉、片碱作为粘结剂相对比，后者成球后强度可以是前者成球后强度的2倍以上。
实验还发现添加0.2％-0.8％的膨胀石墨膨胀剂与现有技术中添加2％-8％的碳酸盐作为促熔剂相比，前者散熔时间小于30秒，后者散熔时间在2-4分钟。并且由于碳酸盐在高温条件分解产生大量二氧化碳气体，易造成钢水喷溅和降温，本发明则不存在碳酸盐作为促熔剂的上述隐患。
本发明对于0-10mm原材料粒度范围的选择，与现有技术中使用的粒度范围0.5mm-6mm相比较，具有突出的显著进步首先是降低加工成本，例如将锰铁加工到0.5mm-6mm的颗粒其加工成本是将锰铁加工到0-10mm的颗粒的加工成本的3倍。
其次是充分利用了资源，例如石墨材料按照0.5mm-6mm的要求加工以后，0-0.5mm细粉占加工后的产物一半以上，这一部分无法使用，而本发明可将其利用，资源利用率显然可提高一倍以上。
再则由于本发明利用了0-0.5mm的细粉，使得产品在钢水中更快、更容易吸收。
最后本发明利用了0-0.5mm的细粉和6mm-10mm颗粒，大大优化了粒度分布，提高产品成型的致密度，相应提高了产品的强度和比重。
权利要求
1.一种炼钢增碳的方法，其特征在于该方法包括如下步骤(A)提供一种含C量不小于65％的碳素材料；(B)提供一种含Mn量不小于50％锰铁粉；(C)将一定量的碳素材料与一定量的锰铁粉混合均匀，混合后的材料中，C的含量应该控制在18％-28％，Mn的含量与C的含量匹配，使得混合后的材料比重应该不小于2.8克/厘米3；(D)将混合后的材料成型处理；(E)将成型后的材料干燥处理；(F)根据不同钢种的增碳需要量，向钢水中添加相应数量的上述成型干燥后的材料。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的碳素材料，选自焦炭、沥青焦、石油焦、碳粉、煅烧煤和石墨中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述Mn的含量与C的含量匹配，指的是混合后的材料中，Mn的含量为35％-62％。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于在成型处理时，在混合材料中应该提供一种粘结剂，该粘结剂至少包括淀粉、片碱、铝酸钙、羧甲基纤维素CMC、糖浆、聚乙烯醇、水泥、膨润土中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于粘结剂的添加量占混合材料总量的0.5％-5％。
6.根据权利要求4所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的粘接剂为碱性粘结剂，该粘结剂至少包括淀粉、片碱、铝酸钙中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的成型处理是将混合后的材料加入成型机内压制成型为块状。
8.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的碳素材料和锰铁粉的粒度不大于10mm。
9.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述干燥处理是将成型后的材料置于干燥室中干燥，干燥后材料的含水率小于0.5％。
10.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的向钢水中添加成型干燥后材料，指的是在钢水精炼搅拌时添加。
11.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的向钢水中添加成型干燥后材料，指的是在炼钢炉出钢过程中添加。
12.根据权利要求1所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于成型处理时，在混合材料中应该提供一种高温膨胀剂，添加量为0.2％-0.8％。
13.根据权利要求12所述的一种炼钢增碳的方法，其特征在于所述的高温膨胀剂采用的是膨胀倍数大于50倍的膨胀石墨。
全文摘要
本发明涉及冶金类，具体地讲是涉及一种炼钢增碳的方法，该方法采用含Mn量较高的锰铁粉与C混合成块状材料，根据钢水对C的需求量的多少，将该材料以极低含水率的情况下添入钢水中，以达到非常好的增碳效果，其优点是增碳的材料能进入钢水内部，并在内部散熔，并且不会造成钢水的温度损失，在增碳过程中实现稳定高效增碳的同时还实现了增锰，节省了炼钢所用合金的消耗，降低了炼钢成本。
文档编号C21C5/00GK1818087SQ200610024630
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月13日 优先权日2006年3月13日
发明者刘欣隆, 孙树森, 王金潮, 周四明 申请人:上海盛宝钢铁冶金炉料有限公司