CN102216473A - 增碳方法 - Google Patents

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Abstract

使钢水包或钢包炉中熔化铁合金增碳的方法包括把含碳聚合物添加到钢水包或钢包炉中的步骤。该聚合物适于充当铁合金的增碳剂。就此而言，聚合物具有当其接触熔化铁合金时有助于碳从聚合物中溶解到熔化铁合金中的规格。

Description

增碳方法
技术领域
本发明公开了一种铁合金(诸如钢铁)增碳的方法。本发明方法发现了在大型炼钢厂(通常包括炼钢炼铁炉和氧气顶吹转炉)和小型炼钢厂(通常包括电弧炉(EAF))均使用的盛钢桶或钢包炉中铁合金增碳的特殊应用。尽管本发明方法将主要在盛钢桶(tapping ladles)或钢包炉中进行增碳方面进行描述，但是应当理解，本发明方法不限于这类增碳。
背景技术
对塑料和轮胎的处理存在越来越多的问题，塑料和轮胎的废物利用仅占原料回收利用的很小一部分，而大部分塑料和轮胎的回收不是通过垃圾填埋就是通过垃圾焚化炉焚烧来处理。在垃圾填埋处理中，材料不易降解，而且也没有任何材料可以滤去有毒元素后，到达土壤和地下水，而传统的焚烧方法常常生成有害排放如二恶英，并且还会增加温室气体排放。
全世界的钢铁工业正面临着通过提高能源和资源利用效率，特别是降低二氧化碳排放，将其对环境影响最小化的压力。
将废塑料添加到电弧炉是已知技术，一些例子可以从US5,554,207和JP2004-052002中得知。
本申请人的WO 2006/024069也公开了在电弧炉中添加废塑料的技术，并进一步公开废塑料能够用作增碳剂，不过仅限于感应炉的环境，也没有说明该方法如何具体实施。
对已知技术文件的引用并不代表该文件构成澳大利亚或其他地方的本技术领域普通技术人员的公知常识的一部分。
发明内容
在本发明第一方面中，提供了一种在钢水包或钢包炉中对熔化的铁合金增碳的方法，该方法包括向钢水包或钢包炉中加入含碳聚合物的步骤，其中含碳聚合物适于充当铁合金的增碳剂。
在本发明之前，人们没有进行含碳聚合物在铁合金生产过程中如何充当最好的增碳剂的研究(例如，含碳聚合物用来替代传统的增碳剂诸如煤、焦炭和石墨，由此增加生产的铁合金中的碳含量)。可以选择和调整含碳聚合物，使其能够取代或降低昂贵的增碳剂如无烟煤和石墨的使用。
在这方面，虽然WO 2006/024069披露了废塑料充当增碳剂的可能应用，但没有教导如何去实施，也没有说明如何在盛钢桶和钢包炉进行铁合金增碳中使用废塑料。
本发明使用术语“铁合金”的用意是，使它包括铁碳合金(包括各种钢材)和其他形式的铁碳合金和/或铁基(iron-based)合金的宽广范围，包括铁铬合金，铁铬硅合金，铁锰合金，硅锰铁合金，铁矽合金，镁铁矽合金，铁钼合金，镍铁合金，钛铁合金，铁磷合金，铁钨合金，铁反合金，铁锆合金等。
在本发明方法的一种方式中，含碳聚合物在被加入之前，可以被特别调整，以适合钢水包或钢包炉，所以聚合物中的碳能够优先溶于铁合金中，但不会燃烧至重大的或不利的程度。
例如，最好地调整聚合物使其充当增碳剂的一种方式包括：在添加之前，优化聚合物大小(如形状和/或尺寸)以适应给定的钢水包或钢包炉的步骤。该大小优化被观测到有助于碳分解，并且在聚合物与融化的铁合金接触时，使聚合物燃烧降到最小。
在一个实施例中，聚合物大小优选可以包括把诸多聚合物层捆绑在一起以形成块。例如，对于包括废橡胶的聚合物，可以用合适的铁合金线把若干层轮胎胎面/轮胎壁或传送带捆绑在一起形成捆。
在盛钢桶内添加含碳聚合物的情况中，可以在熔融铁合金出钢之前，将含碳聚合物添加到钢水包中。
在钢包炉添加含碳聚合物的情况中，可以把含碳聚合物与来自于盛钢桶中的熔融铁合金一起加到钢包炉中，或加到该熔融铁合金上。例如，含碳聚合物可以注射到钢包炉中(即注射到最上层，诸如渣层)。
含碳聚合物的一种形式是废塑料或橡胶。就此而言，废塑料可以包括聚乙烯(如高密度聚乙烯)和其他塑料如聚丙烯，聚苯乙烯、聚丁二烯苯乙烯，ABS等，以及难于再生的塑料例如酚醛塑料(Bakelite)等。此外，废橡胶可以来自旧轮胎或皮带。皮带可以是旧的或丢弃的橡胶运输带。
废塑料或橡胶添加到钢水包或钢包炉中提供了另一种处理废弃物的有效方法，否则这些废弃物将带来环境保护的挑战。
尽管含碳聚合物通常包括C原子、H原子，和任意地的O原子，但是其他元素(如N、S、P、Si、卤素等)也可以存在于聚合物中。这些元素妨碍了铁合金的生产，和/或产生污物、污染物，有毒有害气体(如氢气)等，因此应谨慎而明智的选择和添加含碳聚合物应。可以把某些助熔添加剂引入钢水包或钢包炉内，以消除或减轻有害气体和其他有害副产物的形成。
在一种方式中，制备的铁合金是钢或合金钢。
在本发明方法的一种变形中，除了含碳聚合物外，其他碳源也能够加入到钢水包或钢包炉中，其他碳源是煤、焦炭、活性炭(carbon char)、木炭和/或石墨之一或者多种。
在一种方式中，钢水包或钢包炉成为电弧炉炼钢工艺的一部分，钢水包从电弧炉接收熔融的铁合金，以及钢包炉从钢水包接收熔融的铁合金。
在本发明第二方面中，提供了含碳聚合物作为钢水包或钢包炉中的铁合金的增碳剂的应用。
在本发明第二方面中，所述含碳聚合物可以是第一方面所定义的含碳聚合物。
在本发明第三方面中，提供了一种融化铁合金增碳的方法，所述方法包括：使合金与可以充当增碳剂的含碳聚合物进行接触，因而聚合物具有当它与熔化铁合金接触时有助于聚合物中的碳溶解到熔化铁合金中的规格(format)。
据观察，优化聚合物规格(即聚合物形状和/或尺寸)，可以在聚合物与熔融铁合金接触时，使聚合物中的大量的碳溶解，而不是燃烧或气化。这能够增强聚合物的增碳功能。
在本发明方法的第三方面中，聚合物规格包括形成所需尺寸的单元(或个体)，使得相对其面积，暴露的表面积最小。此外，可以把聚合物的尺寸优化到给定钢水包或钢包炉的大小。这使得碳溶解最大化，并且使得聚合物中碳的燃烧或气化达到最小。一个或多个这样的单元(例如，一个或多个重量为10公斤的废旧聚合物捆)可被用作铁合金的增碳剂。
在本发明方法的第三方面中，聚合物可以被添加到熔化合金中，或者熔化合金可以被添加到聚合物上，或者聚合物和熔化合金一起添加到钢包或钢包炉中。
本发明第三方面的方法其他方面可以按第一方面定义。
附图说明
其他具体实施方式可落入发明内容部分定义的增碳铁合金方法的范围之内，下面将参照附图并通过举例说明所述方法的具体实施例。
图1a显示了实施例1实施例所述的原始冶金焦炭(通用增碳剂)的X射线衍射图，图1b显示了原始高密度聚乙烯(废塑料制品增碳剂)的X射线衍射图；
图2a显示了实施例1所述的原始高密度聚乙烯和冶金焦炭的X射线衍射图，
图2b显示了燃烧后的高密度聚乙烯和冶金焦炭的X射线衍射图；
图3显示了实施例1所述的为卧滴法设置的平管电阻炉的原理图；
图4a显示了实施例2所述的实验性生产的增提取(碳含量％)随时间变化图，实验性生产涉及100％冶金焦炭，图4b显示了实施例2所述的实验性生产的增提取(碳含量％)随时间变化图，实验性生产涉及30％高密度聚乙烯与70％冶金焦炭的混合物；
图5显示了实施例3所述的沉降炉的示意图；
图6显示了实施例3所述的为卧滴法设置的平管电阻炉的第二原理图；
图7显示了用于实施例3所述的实验性生产的碳提取随时间变化图，该实验性生产涉及100％冶金焦炭以及30％酚醛塑料与70％冶金焦炭的混合；
图8显示了生产铁合金如钢的电弧处理的原理图；
图9显示了出钢到钢水包的电弧炉的示意性细节；
图10显示了图9的钢水包的示意性细节；
图11A和11B分别显示了适合于加到盛钢桶一捆中轮胎面的侧视图和俯视图；
图12A-12C分别显示了塑料(废橡胶)和标准增碳剂的碳提取(每10公斤样本％)示意图；
图12A涉及铁水罐车中的增碳；
图12B涉及钢包炉中的增碳；
图12C涉及标准数据。
具体实施例方式
假设含碳聚合物(如废塑料或废橡胶)可以在基本铁合金形成后(例如，在炼铁炉和氧气顶吹转炉中形成钢之后，或者在EAF炉中形成钢之后)的各个阶段作为增碳剂引入铁合金(例如钢)生产(例如，调整合金中的碳含量)。就此而言，假设含碳聚合物在铁水罐车和/或钢包冶金炉中能起到增碳剂作用。
在世界各地，目前有两条主要的炼钢工艺路线：一是大型综合炼钢厂(IntegratedMill)路线，从铁矿石和焦炭生产出铁，然后将铁转换成钢；另一条是小型炼钢厂(Mini-Mill)路线，从废钢中生产出钢。这两条路线的主要区别是用来炼钢的炉子类型不同。然而，这两条生产路线的共同之处是将熔融的钢水转送到钢水包中，通过使用钢包冶金炉(Ladle Metallurgy Furnace)来调整钢水包中的钢的温度和成分，和通过使用连铸机(Continuous Casting Machine)铸造钢。
大型综合炼钢厂通过在鼓风炉(blast furnace)中装入铁矿石、焦炭、助熔剂和吹入热空风来生产高碳熔化铁。来自于炼铁炉的铁被转送到一个或多个氧气顶吹转炉(BOF)中，氧用来去除大部分碳，将铁转换成低碳钢。高达25％的BOF装料可以是固体废重钢。然后紧着接进行钢的碳含量调整。
小型炼钢厂使用一个或多个电弧炉来熔化固体废钢，该固体废钢包括重废钢、轻废钢和(来自于鼓风炉的)生铁。氧用来从熔化钢中除去碳和其杂质如硅、铝和锰，他们与氧进行化学反应生成二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化锰(MnO)。
大量的铁也与注射到炉内的氧进行化学反应生成铁氧化物(FeO或Fe2O3)。将氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)加入到电弧炉中，以便在钢的上面形成渣层。渣层诱捕燃烧钢产出的各种杂质氧化物和一部分铁氧化物，并且使炉内的耐火材料免于杂质氧化物的化学攻击，以及降低从拱部到炉顶和侧壁的热损失。
一旦钢材的化学成分和温度达到要求，电炉就进行出钢处理。这包括将钢从炉内转移到钢水包中，这样钢就能以熔化状态进入LMF内。电弧炉的炼钢流程示意图如图5所示。图6显示了钢水流入钢水包中的细节，图7显示了钢水包的细节，钢调整的第一阶段可以出现在该钢水包中。
在出钢阶段，较纯形式的碳(增碳剂)(通常是冶金级碳)被加入到钢上(称之为“增碳”)，以把它烧成预期规格。冶金级碳被研磨成颗粒，形成炼钢过程中比较昂贵的部分。各种铁合金还被加入到钢中以提高金属的物理特性。因此，本发明研究的是可供选择的碳替代物，而这些碳替代物迄今为止被认为不适于增碳。
实施例
现在提供制备铁合金方法的非限制性实施例。实施例1、2、3提供了实验室得到的实验数据，该实验数据证明含碳聚合物(如废塑料)中的碳能够溶解到熔化金属中，从而起到增碳剂的作用。实施例4提供了含碳聚合物(如废橡胶)在铁水罐车和钢包炉中作为增碳剂的真实现场试验数据。
实施例1-3的方法包括在检测碳溶解之前去除挥发物(VM)，而实施例4(现场实验)的方法则不包括预先去除挥发物。这样，实施例1-3的数据不能直接与实施例4的数据相比较。
应该注意的是，所使用的冶金焦炭的类型和品质在实施例1、2、3中是不变化的，正是这些变化带来了碳溶解到液体钢的不同的结果。因此，实施例1、2、3的试验结果不能进行直接比较。
进一步值得注意的是，焦炭特性和废塑料特性可能对试验效果产生影响，因此为了增加碳溶解于熔化于钢水中的效果，可以优化焦炭特性和废塑料特性。
实施例1-碳溶解/废塑料增碳
试验用来研究将30％的高密度聚乙烯(HDPE)和70％的冶金焦炭混合物中的碳溶解到1550℃的液态钢的情况，以查看在钢水包和钢包炉中使用的适用性。实验提供了代表样本特的数据，包括近似分析、X-射线衍射图以及碳溶解试验的细节和实验。
样品特征
通过在沉降炉(drop tube furnace)中燃烧，准备用来碳溶解研究的废塑料和冶金焦炭混合物的碳质残渣。
人们发现从DTF收集的残渣中含有一定级别挥发性物质。因此，还需要在平管炉中除去这些残渣的挥发成份，如图3所示。分别分析原料样品和从沉降炉和平管炉中收集的碳质残渣，得到其固定碳含量、灰分、挥发性物质(VM)和水份百分比，并采用X-射线衍射法分析其结构。
组分分析
样品的组分分析数据如表1所示。以冶金焦炭为参考材料，原料样品和经沉降炉和平管炉燃烧后的样品的固定碳含量几乎恒定在64.5％。因此可以理解，在实验条件下，沉降炉和平管炉中的冶金焦炭的燃烧并不改变其固定碳含量。当冶金焦炭与塑料混合时，在经过管式沉降炉和平管炉中燃烧后，其固定碳含量增加，而挥发性物质却显著降低。
表1高密度聚乙烯、冶金焦碳样品的组分分析
X射线衍射分析
高密度聚乙烯和焦炭的碳质残渣样品的X射线衍射图通过使用西门子D5000X射线衍射仪获得。首先对原料焦炭和原料塑料进行分析，然后分析他们的混合物。接着，对经沉降炉中燃烧并在平管炉中去除挥发性成分后的碳质残渣进行表征。冶金焦炭被看作参考焦炭，将混合物的所有的X射线衍射图案与参考焦炭进行比较。所有碳质样品的X射线衍射图案如图1和图2所示。从图1、2中可以清楚地看到，原料混合物显示了高强度的(塑料的)烃峰。经沉降炉和水平炉燃烧后，样品残渣的X射线衍射图案仍然显示具有低强度的塑料的烃峰。这说明塑料适于用作增碳剂。
实施例2-废塑料溶解的实验细节
利用座滴法(sessile drop technique)研究自100％冶金焦炭和30％的高密度聚乙烯与70％冶金焦炭混合物的碳溶解。首先，将待研究的原料研磨、筛分后得到粒径小于1mm的微粒，接着在具有80％的氮气和20％的氧气的沉降炉内按1200℃燃烧。从沉降炉收集的残渣被发现含有高挥发物含量，于是，在充满氩气的平管炉内按1200℃处理15分钟，以去除挥发性成分。接着用研磨机把平管炉的残渣再次研磨成粉末，以用于碳溶解试验。
使用约1.6g的碳质残渣来制作基片。在液压机加载的7KN力下，将残渣压紧在钢模中。从钢模中得到的基片具有3.14cm2的顶面。该基片被放置到石墨样品架上，然后将0.5g的电解纯铁(铁含量99.98％)放置在基片的中心。碳溶解试验在1550℃的惰性氩气气氛下进行。首先将座滴组件到放置在温度约为1200℃的平管炉的冷区，以防止样品架受到热冲击，并使得挥发物从基片挥发。在约15分钟后，将座滴组件推到温度为1550℃的热区。一旦金属融化并形成液滴，定时器就开始计时，1、4、8、15、20、30、60分钟后对样品进行淬火。在实验过程中，平管炉内的反应用CCD相机进行观测。在座滴试验结束后，用碳硫LECO分析仪(型号CS230)测量小滴中含有的碳含量。图3显示了平管炉的简图。
试验结果
如图4所示，通过液态铁从含碳质基片中提取碳。显然，通过铁与30％高密度聚乙烯和70％冶金焦炭混合物基片反应所提取的碳铁高于通过铁与冶金焦炭反应所提取的碳。
实施例3-使用酚醛塑料/焦炭混合物进行碳溶解
材料的选择和制备
在本实施例中使用电解纯铁(铁含量wt％：99.98)。用于研究的碳质材料包括纯冶金焦炭、焦炭和酚醛塑料的混合物。酚醛塑料(Bakelite)是苯酚和甲醛通过缩聚反应产生的高交联的热固性物质。酚醛塑料由C、H、O原子组成。其化学组成依赖于苯酚和甲醛的配比(1∶1或1∶2)。然而，碳酸钙通常作为填充剂被添加到工业级的酚醛塑料中。
酚醛塑料和焦炭分别以30％和70％的比率进行混合，以准备样品，混合物在颚式破碎机中进行破碎，筛分得到粒径小于1mm的微粒，然后在球磨机中均匀混合。
将混合物以0.52g/min的速率注入沉降炉(DTF)中，在20％氧气和80％氮气的空气中按1200°燃烧。图5显示了沉降炉的原理。
对碳质残渣进行组分分析和灰分分析。所有碳质残渣的组分分析结果如表2所示，包括固定碳、灰分、挥发物和硫含量。此外，对碳质残渣样品中灰分的化学组分进行分析，其析结果见表3。
表2组分分析
  组成(wt％)   焦炭   酚醛塑料/焦炭混合物
  固定碳   75.5   68.1
  挥发成分   2.1   3.4
  灰分   22.4   28.5
  硫   0.3   0.25
表3灰成分
  灰成分(wt％)   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   P2O5   TiO2   MgO   K2O   Na2O   SO3   Mn3O4
  焦炭   61.10   32.10   1.60   0.71   0.68   1.00   0.17   0.29   0.19   0.13   0.05
  酚醛塑料/焦炭   47.30   22.80   2.20   18.30   0.52   0.77   1.70   0.35   0.18   3.50   0.13
碳溶解
采用固着座滴法(液滴法，sessile drop method)进行碳溶解试验。液滴法用来研究碳转移到液态铁以及石墨/铁和焦炭/铁润湿期间的界面现象。为了制备碳质残渣基片，将从沉降炉收集的1.6g碳质残渣粉末放置到钢模中，然后用液压机施加75KN压力将其压成基片。将具有3.14cm2顶面面积的基片置于石墨样品架上。将大约0.5g的电解纯铁(铁含量为99.98％)放置在基片的中心。将该组装基片首先放置在温度为1200℃的平管炉冷区并密封，同时氩气以1.0L/min的流速流过平管炉。大约15分钟后，将上述组装基片插入到温度为1550℃的平管炉热区。当金属完全融化并形成液滴时开始记录反应时间。在1、2、4、8、15、20、30、60、180分钟后通过将样品滑入冷区对样品进行淬火，由此终结发生在金属/碳表面上的反应。图6显示了平管炉的原理。
试验结束后，采用碳硫分析仪(LECO CS 230)测量金属小液滴中的碳含量。使用连接能量色散光谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM Hitachi 3400X)对金属/碳表面和反应产物进行分析。
试验结果
按时间绘制利用液态铁从酚醛塑料/焦炭混合物中提取的碳与从焦炭中提取的碳的比较，并显示在图7中。将数据列表并显示在表4中。
表4按时间从从酚醛塑料/焦炭混合物中提取的碳与从焦炭中提取的碳的比较
Figure BPA00001345248100101
实施例4-利用废塑料和废橡胶在电弧炉钢水包和钢包炉中增碳
在EAF钢生产过程中进行实验性试验，以研究在炼钢作业中聚合物材料作为增碳剂的使用情况。本试验的目的是用废聚合物(能够用更少的成本得到)替代一定比例的目前使用的较昂贵的增碳剂材料(冶金级的焦炭价格大约是650美元/吨)。显然，碳材料的替代不仅有利于降低生产成本，而且也有利于对环境的影响。
高密度聚乙烯(HDPE)是用于试验的第一个聚合物，它含有大约85％的被结合碳和15％的被结合氢，而现有的增碳剂含有大约95％的碳。首先采用纯塑料而不是采用回收的塑料进行试验，以优化条件并提供转换成循环使用材料的可行性。
大部分试验是出钢之前，将聚合物装入EAF钢水包中，不过部分试验在钢包炉中进行。聚合物加入到钢水包中，而在聚合物移到出钢位置之前，处于隔离状态。称出准备添加到钢水包中的10kg聚合物放入桶中。一旦得到电弧炉样品，就按照配比加入一定量的增碳剂。然后将10kg的聚合物加入到钢包中，烧掉挥发物，留下高含碳量的残渣。标准(已知)增碳剂根据配比可任意地添加到其上。然后钢水包移动到出钢位置进行出钢。
一旦高分子材料通过多孔塞加入到钢的上面，就在钢包炉中进行试验，并进行碳溶解。电弧炉钢水包中得到的数据是初始碳含量，加入的塑料、加入的增碳剂，钢水包抵达碳。钢包炉中得到的数据是抵达碳，加入的聚合物、加入的增碳剂，钢包炉离开碳。该数据与常规加热的数据进行比较，试验结果讨论如下。
业已发现轮胎和带状聚合添加物最好作为垫子捆加入到炉中，其典型重量大约是10kg，体积大约是300×300×300mm3，如图11A和11B所示。成捆的橡胶垫和带状聚合物由手工加入到钢水包中，铁合金以约50mm宽的金属块形式加入到钢水包中，并在重力给料到钢水包之前分批加入到料箱中。这些合金在出钢中途加入。在电弧炉出钢之前或在出钢刚开始后任意添加一定比例的碳。
对垫子捆进行整形并切割到所需尺寸，以便其表面积相对于其质量为最小(例如，最佳形状可近似为普通的球形捆)。据观测，这样可以使得聚合物中的碳最大限度的溶解到熔融金属中，并且保证使聚合物捆中的碳燃烧或气化达到最小。这种形状和尺寸也使得熔融的金属能够快速覆盖聚合物捆，限制氧气流到聚合物束，从而进一步减少聚合物捆中碳的燃烧和气化。
工艺步骤如下：
1、将钢水包从预热器取出后放置在钢水罐车上。
2、钢包炉操作员检查钢水包壁是否有可能的损坏，并用沙子清洗滑门嘴。
3、把钢水包移到电弧炉中进行出钢。
4、在移动到出铁口下方之前，按照钢中碳的百分比将碳添加物以10kg的焦炭包形式加入到钢水包中。当聚合物增碳剂单独使用时，该步骤可以省去。一旦添加了所需数量的焦炭包后，就将钢水包移到出铁口下方。
5、在出钢期间，把铝条(30-80kg)添加到钢水包底部，以减少合金的氧化。然后，聚合物增碳剂放置在铝条的上面。
6、打开出铁口，并根据钢/合金中所需碳的百分比，将聚合物增碳剂的垫或捆(如图11所示)以每批10kg的量连续加入到钢水包中。
7、一旦钢水包的四分之一被填满，就把添加元素，如铁合金添加到钢水包。
8、在加入所述添加元素后，把助熔剂添加物迅速加入到钢水包中。根据制造的钢的等级(它规定了待加入到钢水包的增碳剂的量)，把一些碳添加物分批送到料斗中，之后以重力给料到钢水包中的熔化合金中。值得注意的是，可以在炉子和钢包炉出钢期间，加入聚合物增碳剂。
实验结果
试验以所谓的“ES35绿移”方式进行，并且与“ES35绿移”期间经常发生的常规增碳剂摄取结果进行比较。碳提取率的结果如图12A所示。这些结果显示了在聚合物增碳剂使用中的碳提取的可接受水平。完全可以依据Celox测量(浓度)得到碳值，并将其与抵达LF的样品进行比较。
标记为“塑料(PLASTIC)”栏中的结果用于20kg塑料和包括常规增碳剂剩余物。该图表显示了每10kg添加原料的碳提取。图12A显示了作为增碳剂的塑料在按重量计量的效率方面小于纯增碳剂，然而，这种区别部分归因于这两种材料中的被结合碳的百分比不同(例如，塑料中的碳含量低)。在钢包炉试验中也可以观测到相似的趋势，如图12B所示。
为了评估混合物中不同组份的作用，塑料的重量乘0.85，增碳剂的重量乘0.95，并假设所有被结合碳均溶于钢中。计算结果如图12C所示。图12C表明“塑料(PLASTIC)”和“增碳剂(RECARB)”之间的不同在于只是有细微的增加。
从这些分析结果可以看出，冶金级碳增碳剂的特殊形态在摄取效率方面高于聚合物增碳剂的形态。这种差别归因于气化(即，CO/CO2的形态)导致的碳损失，使得其上燃烧的一部分聚合物与融化合金接触。
据此，对聚合物规格(如形状和尺寸)进行优化改良，使这种燃烧降低到最小。在这方面，减少聚合物增碳剂的表面积，同时又增加其质量是优选方案。
一般来说，试验表明废塑料和废橡胶是用于铁合金增碳的焦炭和石墨的有效替代品。因此，本发明提供了使用和消耗社会中巨量废塑料、废橡胶的有效途径。
尽管描述了一些具体实施例，但应理解本发明的方法还可以采用许多其他形式来实施。
例如，尽管本发明描述了废塑料、废橡胶，但本技术领域技术人员将会明白，含碳聚合物具有广泛的来源，包括(但不限于)来自于白色货物的废聚合物、废地毯(尤其是衬垫物)、机动车废料、纺织品、建筑废料以及其他形式的工业废料和生活垃圾。优先选用当前代表处理问题或环境问题的含碳聚合物源。
在权利要求书和前述说明书中，术语“包括(comprising)”(和它的语法变形″comprise″and″comprises″)具有包括意义，但没有排他或“仅由...组成”的意义，因而进一步的特征与已陈述特性相关联。

Claims (15)

1.一种使在钢水包或钢包炉中对熔化铁合金增碳的方法，包括将含碳聚合物添加到钢水包或钢包炉中的步骤，其中，所述聚合物适合于充当铁合金的增碳剂。
2.如权利要求1所述的方法，其中，修改所述含碳聚合物规格，使其有助于聚合物中的碳溶解到熔化铁合金中。
3.如权利要求2所述的方法，其中，能够充当增碳剂的聚合物的规格修改包括优化待加入到钢水包或钢包炉内的聚合物的形状和构型，然后再装料。
4.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，所述含碳聚合物包括被捆在一起以形成块状的聚合物层。
5.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，
对于钢水包，在熔化铁合金出钢之前，将含碳聚合物加入到钢水包中；
对于钢包炉，含碳聚合物和来自钢水包的熔化铁合金一同加入到钢包炉中或者加入到来自钢水包的熔化铁合金上。
6.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，所述含碳聚合物是废塑料或废橡胶。
7.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，所述的橡胶取自旧轮胎或旧皮带。
8.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，生产的铁合金是钢或钢合金。
9.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，除了所述含碳聚合物之外，其他碳源还被加入钢水包或钢包炉内中，所述其他碳源是煤、焦炭、活性炭、木炭、或石墨中的一种或多种。
10.如上述任一项权利要求所述的方法，其中，所述钢水包或钢包炉构成电弧炼钢处理的部分。
11.一种含碳聚合物的用途，其中，所述含碳聚合物在钢水包或钢包炉中作为铁合金的增碳剂。
12.如权利要求11所述的用途，其中，所述含碳聚合物是权利要求2、4、6或7任一项所定义的聚合物。
13.一种使熔融铁合金增碳的方法，包括使合金与作为增碳剂的含碳聚合物接触，其中，所述聚合物具有当其接触熔化铁合金时有助于该聚合物中的碳溶解于熔化铁合金中的规格。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述聚合物规格包括切割成所需尺寸的单元，以便聚合物暴露的表面积相对于其质量最小。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述聚合物的尺寸被优选为给定钢包或钢包炉的大小。
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