CN102888489A - 一种中频炉炼钢方法 - Google Patents

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钟兵
刘敏
冯卫明
陈跃明
罗廷彬
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Abstract

本发明涉及一种中频炉炼钢方法，该方法包括在中频炉炼钢条件下，将废钢加入中频炉中加热至熔融，得到熔清钢液，然后根据该熔清钢液中的碳含量，向所述中频炉中加入氧化铁皮，并将所述氧化铁皮熔融。根据本发明的方法可以有效脱除熔清钢液中超标的碳，从而能够获得符合要求的钢种。

Description

一种中频炉炼钢方法
技术领域
本发明涉及一种中频炉炼钢方法。
背景技术
目前，许多铸造生产厂普遍采用中频炉进行炼钢。随着我国电炉炼钢的迅速发展，优质废钢资源短缺、废钢品质劣化的问题越来越突出，特别是，中频炉炼制的钢水出现碳超标的情况越来越多。由于中频炉熔炼方式、容量及生产节奏等特点，转炉、电弧炉常用的吹氧脱碳、真空脱碳、加矿石脱碳以及向炉内喷吹脱碳粉剂等方法，并不适用于中频炉在线炼钢。中频炉熔炼出现碳超标，大多数生产厂采用加低碳废钢的方法来降低碳含量，然而，由于中频炉容量过载量小，限制了低碳废钢的加入量，常常须将钢水倒出一部分，然后加低碳废钢重新熔炼，从而导致操作费时、费料，生产成本升高；也有些生产厂通过加入气割渣的方法来进行脱碳，然而，由于气割渣含Fe量较高，脱碳量有限，且会沉入钢水中，因此，当脱碳量较大时，需要加入大量的气割渣，从而容易出现钢水剧烈沸腾、溢出烧伤事故，不利于推广。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的中频炉炼钢过程中为防止碳超标而采用的脱碳方法存在的上述缺陷，提供一种新的中频炉炼钢方法。
本发明提供了一种中频炉炼钢方法，该方法包括在中频炉炼钢条件下，将废钢和冶金渣料加入中频炉中加热至熔融，得到熔清钢液，然后根据该熔清钢液中的碳含量，向所述中频炉中加入氧化铁皮，并将所述氧化铁皮熔融。
在本发明中，术语“熔清钢液”是指中频炉中的废钢充分熔融并均匀混合后得到的钢液。
根据本发明的所述中频炉炼钢方法，由于加入中频炉的熔清钢液中的氧化铁皮结构疏松，密度较小，加入中频炉中之后会堆积并覆盖在熔清钢液的表面上，而不会沉入熔清钢液中；而且，在熔清钢液沸腾时能够与覆盖在表层的铁的氧化物接触，并发生如下反应：
(Fe2O3)+[Fe]→(FeO)
(Fe3O4)+[Fe]→(FeO)
(FeO)+[C]→CO+[Fe]
从而能够实现脱除熔清钢液中超标的碳。
另外，由于氧化铁皮加入熔清钢液中之后，覆盖在熔清钢液的表面上，能够避免出现熔清钢液剧烈沸腾、溢出烧伤事故。
此外，在钢材锻造和热轧等热加工工序中会形成大量的氧化铁皮，这些氧化铁皮通常是作为废物排出的，从而未能得到回收利用，因此，本发明还实现了氧化铁皮的回收利用。
具体实施方式
根据本发明的所述中频炉炼钢方法包括：在中频炉炼钢条件下，将废钢加入中频炉中加热至熔融，得到熔清钢液，然后根据该熔清钢液中的碳含量，向所述中频炉中加入氧化铁皮，并将所述氧化铁皮熔融。
在本发明中，术语“氧化铁皮”是指主要含有铁的氧化物(如Fe2O3、Fe3O4和FeO)的片状物。所述氧化铁皮的来源没有特别的限定，可以是常规的铁制品的表面上由于氧化而生成的氧化铁皮，也可以是钢材锻造和热轧等热加工工序中形成的氧化铁皮。
根据本发明的所述方法，以所述氧化铁皮的总重量为基准，所述氧化铁皮可以含有5-20重量％的Fe2O3、30-70重量％的Fe3O4和20-60重量％的FeO。优选情况下，以所述氧化铁皮的总重量为基准，所述氧化铁皮含有8-15重量％的Fe2O3、40-60重量％的Fe3O4和30-50重量％的FeO。
根据本发明的所述方法，由于氧化铁皮的结构疏松且密度较小，因此，各种常规尺寸的氧化铁皮加入中频炉的所述熔清钢液中之后，均会堆积并覆盖在钢水的表面上，从而能够实现本发明的目的。优选情况下，为了避免氧化铁皮在投料的过程中由于颗粒过小而导致氧化铁皮飘散，同时促使所述氧化铁皮均匀分散于所述熔清钢液的表面上，所述氧化铁皮为片状颗粒，且该片状颗粒的表面尺寸为1-20毫米，厚度为0.01-1毫米。所述片状颗粒的表面尺寸是指片状颗粒的相对较平整的表面上的两个不同点之间的最大直线距离。
根据本发明的所述方法，所述氧化铁皮加入所述熔清钢液中会覆盖在熔清钢液的表面上，随着熔清钢液的沸腾，熔清钢液会与覆盖在表面上的铁的氧化物发生反应，从而脱除所述熔清钢液中超标的碳。因此，所述氧化铁皮的加入能够起到脱碳的作用。
对于所述氧化铁皮的加入量，本发明中没有特别的限定。具体的所述氧化铁皮的加入量可以根据生产的钢种、熔清钢液中的碳含量的不同而不同。优选情况下，所述氧化铁皮的加入量W符合下述公式：
W＝ΔC /Φ
其中，ΔC为所述熔清钢液中碳含量的超标重量，Φ为0.05-0.1。根据上述公式计算得到的氧化铁皮的加入量W与ΔC的单位一致。其中ΔC＝(所述熔清钢液中碳含量(重量％)-标准钢种的碳含量(重量％))×所述熔清钢液的重量
所述标准钢种的碳含量可以根据所要生产的钢种的不同而不同。
根据本发明的所述方法，所述中频炉炼钢的具体操作方法可以根据常规的中频炉炼钢方法实施。因此，在本发明中，所述中频炉炼钢条件没有特别的限定，可以按照常规的中频炉炼钢方法进行操作。
优选情况下，所述中频炉炼钢条件包括：温度为所述废钢的熔融温度以上30-50℃。
在本发明中，所述废钢是指钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料(如切边、切头等)以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料等。所述废钢可以是含碳量单一的废钢，也即在同一批次产生的废钢；也可以是不同含碳量的废钢混合料(即含有低碳废钢、中碳废钢和高碳废钢中的至少两种的混合料)，该混合料中甚至可以混有废铁。前者称为优质废钢，后者称为劣质废钢。
根据本发明提供的所述方法，所述废钢可以为中频炉炼钢过程中常规使用的各种废钢。特别是，本发明的方法适合采用较劣质的废钢进行冶炼。
根据本发明提供的所述方法，在将中频炉中的钢液中的碳含量调节至符合要求之后，根据钢种的要求，还可以按照中频炉炼钢的常规操作方法向中频炉中加入各种合金，进行合金化处理。
根据本发明提供的所述方法，在中频炉中的钢水的各种成分均符合要求之后，可以调整所述钢水的温度，进行出钢浇铸。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例中，熔清钢液和钢水中的碳元素、硫元素、磷元素、锰元素和硅元素的含量各自分别可以根据GB/T 223.1-1981的方法、GB/T223.2-1981的方法、GB/T 223.3-1988的方法、GB/T 223.4-1988的方法和GB/T223.5-1997的方法测得。
实施例1
本实施例用于说明本发明的所述中频炉炼钢方法。
本实施例用于炼制ZUB 140CrMo型钢种，其标准碳含量为1.3-1.5重量％。
将100重量份的钢铁废料(由重量比为1∶1的中碳废钢和高碳废钢组成)加入中频炉(购自昆明南天整流设备有限公司，型号为KGPS 500-1)中，通电将中频炉中的炉料加热熔融。待炉料熔清后，得到熔清钢液，并取样分析得知，该熔清钢液的主要成分为：1.720重量％的C、0.087重量％的Si、0.199重量％的Mn、0.029重量％的S和0.034重量％的P。
升温至1450℃，在搅拌下，向所述中频炉中加入3重量份的片状氧化铁皮(由约10重量％的Fe2O3、约50重量％的Fe3O4和约40重量％的FeO组成，片状颗粒的表面尺寸为约1-20毫米，厚度为约0.01-1毫米)，待氧化铁皮全部熔融之后，继续熔炼10分钟，之后取样分析得知钢液的主要成分为：1.470重量％的C、0.036重量％的Si、0.126重量％的Mn、0.029重量％的S和0.033重量％的P。
然后，在搅拌下，向所述中频炉中加入硅铁、锰铁、铬铁和钼铁进行合金化，待这些合金全部熔融之后，取样分析。待合金成分合格之后，调整温度进行出钢浇铸，即得成分符合要求的ZUB140CrMo型钢种。
实施例2
本实施例用于说明本发明的所述中频炉炼钢方法。
本实施例用于炼制ZG35CrMnSi型钢种，其标准碳含量为0.30-0.40重量％。
将100重量份的钢铁废料(由重量比为1∶1的低碳废钢和中碳废钢组成)加入中频炉(购自昆明南天整流设备有限公司，型号为KGPS 200-1)中，通电将中频炉中的炉料加热熔融。待炉料熔清后，得到熔清钢液，并取样分析得知，该熔清钢液的主要成分为：0.680重量％的C、0.292重量％的Si、0.497重量％的Mn、0.014重量％的S和0.020重量％的P。
升温至1520℃，在搅拌下，向所述中频炉中加入5.5重量份的片状氧化铁皮(由约8重量％的Fe2O3、约60重量％的Fe3O4和约32重量％的FeO组成，片状颗粒的表面尺寸为约1-20毫米，厚度为约0.01-1毫米)，待氧化铁皮全部熔融之后，继续熔炼8分钟，之后取样分析得知钢液的主要成分为：0.330重量％的C、0.197重量％的Si、0.380重量％的Mn、0.014重量％的S和0.021重量％的P。
然后，在搅拌下，向所述中频炉中加入硅铁、锰铁和铬铁进行合金化，待这些合金全部熔融之后，取样分析。待合金成分合格之后，调整温度进行出钢浇铸，即得成分符合要求的ZG35CrMnSi型钢种。
实施例3
本实施例用于说明本发明的所述中频炉炼钢方法。
本实施例用于炼制ZG270-500型钢种，其标准碳含量为≤0.4重量％。
将100重量份的钢铁废料(由重量比为3∶2的低碳废钢和中碳废钢组成)加入中频炉(购自昆明南天整流设备有限公司，型号为KGPS 100-1)中，通电将中频炉中的炉料加热至熔融。待炉料熔清后，得到熔清钢液，并取样分析得知，该熔清钢液的主要成分为：0.540重量％的C、0.257重量％的Si、0.431重量％的Mn、0.017重量％的S和0.023重量％的P。
升温至1530℃，在搅拌下，向所述中频炉中加入3重量份的片状氧化铁皮(由约15重量％的Fe2O3、约40重量％的Fe3O4和约45重量％的FeO组成，片状颗粒的表面尺寸为约1-20毫米，厚度为约0.01-1毫米)，待氧化铁皮全部熔融之后，继续熔炼5分钟，之后取样分析得知钢液的主要成分为：0.330重量％的C、0.190重量％的Si、0.380重量％的Mn、0.017重量％的S和0.021重量％的P。
然后，在搅拌下，向所述中频炉中加入硅铁和锰铁进行合金化，待这些合金全部熔融之后，取样分析。待合金成分合格之后，调整温度进行出钢浇铸，即得成分符合要求的ZG270-500型钢种。
由上述实施例1-3可知，根据本发明的方法可以有效脱除熔清钢液中超标的碳，从而能够获得符合要求的钢种。

Claims (6)

1.一种中频炉炼钢方法，该方法包括在中频炉炼钢条件下，将废钢加入中频炉中加热至熔融，得到熔清钢液，然后根据该熔清钢液中的碳含量，向所述中频炉中加入氧化铁皮，并将所述氧化铁皮熔融。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述氧化铁皮的总重量为基准，所述氧化铁皮含有5-20重量％的Fe2O3、30-70重量％的Fe3O4和20-60重量％的FeO。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，以所述氧化铁皮的总重量为基准，所述氧化铁皮含有8-15重量％的Fe2O3、40-60重量％的Fe3O4和30-50重量％的FeO。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述氧化铁皮为片状颗粒，且该片状颗粒的表面尺寸为1-20毫米，厚度为0.01-1毫米。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述氧化铁皮的加入量W符合下述公式：
W＝ΔC/Φ
其中，ΔC为所述熔清钢液中碳含量的超标重量，Φ为0.05-0.1。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中频炉炼钢条件包括：温度为所述废钢的熔融温度以上30-50℃。
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