本发明涉及一种合金钢冶炼方法，尤其涉及一种含镍钢生产工艺。
背景技术：
目前，金属镍在钢冶炼生产中普遍受到重视，尤其是不锈钢和高级合金钢的生产，其冶炼的工艺主要通过在炼钢（铁矿石→烧结→高炉炼铁→铁水脱硫→转炉（或电炉）→加入合金→到LF炉或RH或其它精炼设备微调成份→连铸→轧制→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金属镍或镍铁合金来达到钢种所需成份，在此工艺中，耗费了大量金属镍或镍铁合金，而有些含镍钢生产工艺则直接采用将电解镍加入到炼钢炉中进行冶炼的方式进行，其中，电解镍虽然纯度高，但生产工艺成本高，并且，现有工艺中以使用硫化镍矿制备电解镍及镍铁合金的居多，生产过程中对环境也造成较严重的污染，因此，对于含镍钢的冶炼需要从矿石原料源头以及钢冶炼中加入的含镍物进行着重研究，在保障含镍钢品质的同时，优化生产工艺，充分降低生产成本，节能减耗，并有效减少环境污染物的排放。
现有技术中，发明专利ZL201210300692.2公开了一种转炉内采用低镍生铁冶炼含镍钢的方法，属于转炉炼钢技术领域。工艺中控制的技术参数为：低镍生铁配比量按照低镍生铁中的实际含镍量及吸收率99%计算；炉料构成为：铁水、废钢和低镍生铁，转炉吹炼过程中整个吹炼过程供氧量上升2%-10%。该发明在一定程度上，利于含镍量在0.10~0.50%的钢种冶炼降低成本，较有效地减少了转炉生产含镍钢时对电解镍或镍铁等高价合金资源的依赖，但是，该发明在原料仅体现了对低镍生铁和废钢的再利用，在工艺上仍需吹氧、加白灰调碱度，未进行较好的优化，使其成本降低程度有限。
技术实现要素：
本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种含镍钢生产工艺，以优化的生产工艺节约大量原材料，保障含镍钢品质的同时，大幅降低生产的经济成本，并有效减少环境污染物的排放。
本发明解决问题的技术方案是：一种含镍钢生产工艺，包括如下步骤：
（1）制备铁水
在高炉中制备温度为1400℃～1520℃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）加入含镍矿物
向步骤（2）所述的转炉或者电炉中加入含镍矿物,使其与铁水接触；
（4）冶炼
将步骤（3）的铁水与含镍矿物进行加热，升温至1400℃～1600℃。
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≤0.3%、P≤0.13%；在高温下，铁水中的C、Si组分活性优于镍，能够使氧化镍充分还原为金属镍
进一步地，在所述步骤（3）中，所述含镍矿物为红土镍矿等含氧化镍的镍矿石；优选地，所述含镍矿物的镍含量为0.3%~3.0%；较佳地，所述含镍矿物的粒径为20mm~150mm。
进一步地，在所述步骤（3）中，加入的含镍矿物为经过预还原处理的含镍矿物；所述对含镍矿物进行预还原处理的步骤为：（3.1）将含镍矿物与还原剂混合，所得混合物的粒径为20mm～150mm；（3.2）将所得混合物在550℃～750℃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，能够使含镍矿物所含的氧化镍部分被还原、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。
优选地，在所述步骤（3.1）中，所述还原剂中含碳的质量为含镍矿物中镍的质量的3%～15%。
优选地，在所述步骤（3.2）中，所述含镍矿物与还原剂的混合物在600℃～700℃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镍矿物与还原剂的混合物的粒度进行确定，例如，粒径为80mm～150mm以4h为佳，粒径为20mm～40mm以1h为佳，粒径为60mm～100mm以3.5h为佳，粒径为40mm～60mm，以2h为佳。
进一步地，在所述步骤（4）中，对含镍矿物与铁水混合物加热的升温速率为10~20°C/min。
进一步地，在所述步骤（4）中，含镍矿物与铁水的混合物在1400℃～1600℃保持8～15min，具体温度和时间根据铁水及待还原的镍的量进行确定，以确保含镍矿物中镍被彻底还原同时避免反应时间过长影响含镍钢品质。
优选地，在所述步骤（1）中，经电极加热块状生铁制得铁水。
优选地，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/或熔渣剂对渣子成分进行调整，使其得到回收再利用。
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镍钢生产工艺，节约了镍铁以及金属镍的冶炼和生产过程，以含镍矿石取代镍铁合金和金属镍，保障镍收得率的同时，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，适于在相关含镍钢冶炼领域推广应用。
具体实施方式:
实施例1
以制备镍含量为0.2%的含镍钢为例，此种含镍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℃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）加入红土镍矿石
向步骤（2）所述的电炉中加入镍含量为2%的红土镍矿石400kg，使其与铁水充分接触；
（4）冶炼
将步骤（3）的铁水与红土镍矿石进行加热，升温至1550℃，并在1550℃保持10min。
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，所述红土镍矿石粒径为20mm～150mm；
在所述步骤（4）中，对含镍矿物与铁水混合物加热的升温速率为15°C/min。
在上述含镍钢生产工艺，充分利用炉中高温使其红土镍矿石熔化，并充分利用铁水中的C、Si组分活性优于镍的性质，使氧化镍在高温下被充分还原为金属镍。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/或熔渣剂对渣子成分进行调整，使其得到回收再利用。
上述含镍钢生产工艺与传统的含镍钢生产工艺相比较，进行了大幅度的优化，节约了镍铁的冶炼和生产过程，以含镍矿石取代镍铁合金，保障镍收得率的同时，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，氧化镍矿石原料的选取，更利于保护环境，避免含硫等污染物的排放。
实施例2
以制备镍含量为0.2%的含镍钢为例，此种含镍钢生产工艺步骤同实施例1，不同的是，在所述步骤（3）中，加入的红土镍矿石为经过预还原处理的含镍矿物；所述对红土镍矿石进行预还原处理的步骤为：
（3.1）将红土镍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650℃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镍矿物中镍的质量的5%。
在上述实施例中，通过对红土镍矿石的预还原处理，使其所含的氧化镍部分被还原、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。
上述含镍钢生产工艺所得含镍钢中镍含量为0.19%，镍收得率为95%。
实施例3
以制备镍含量为0.2%的含镍钢为例，此种含镍钢生产工艺步骤同实施例1，不同的是：
在步骤（1）中，在高炉中取得4t温度为1400℃的铁水；
在步骤（4）中，将步骤（3）的红土镍矿石与铁水进行加热，升温至1400℃，并在1400℃保持8min。
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：2.0%的Si，3.6%的C，余量为Fe；
在所述步骤（3）中，所述红土镍矿石粒径为40mm～60mm；
在所述步骤（4）中，对含镍矿物与铁水混合物加热的升温速率为10°C/min。
上述含镍钢生产工艺所得含镍钢中镍含量为0.186%，镍收得率为93%。