CN103146983B - 一种利用粗镍铁生产含镍钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用粗镍铁生产含镍钢的方法，所述方法包括下述步骤：在铁水沟处安装粗镍铁料斗，料斗中预先加入粗镍铁；在铁水开始由铁水沟进入铁水罐时，利用粗镍铁料斗加入粗镍铁，使粗镍铁随铁水流入铁水罐；对添加有粗镍铁的铁水进行铁水预处理；将预处理后的铁水送入炼钢炉进行炼钢，以获得含镍钢水。根据本发明的利用粗镍铁生产含镍钢的方法能够提高生产效率并降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用粗镍铁生产含镍钢的方法，具体地说，本发明涉及了一种能够提高生产效率并降低生产成本的利用粗镍铁生产含镍钢的方法。
背景技术
镍大量用于制造低合金钢、耐低温钢和不锈钢。在钢中加入镍，可以提高机械强度，用来制造承受较大压力、冲击和往复载荷的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。目前，全球约66%的精炼镍用于制造不锈钢，因此其产量呈持续增涨趋势。在传统生产含镍钢的工艺过程中，首先将镍矿冶炼成粗镍铁（高炉镍铁或电炉镍铁）,然后通过精炼进一步加工处理成镍铁合金或者电解粗镍铁成纯度较高的镍，在炼钢过程中将镍铁合金或者电解镍加入到钢液中进行合金化。图1中示出了现有技术中的含镍钢的冶炼工艺的示意图。如图1所示：传统的含镍钢冶炼时，高炉出铁经铁水预处理后被送入到转炉（或电炉）中进行冶炼，并在转炉内加入电解镍或镍铁合金进行合金化的，然后在进行精炼、连铸等后续工艺。然而，电解镍和镍铁合金的价格昂贵，因此，镍含量是影响含镍钢种生产成本的重要因素。
电解镍和精炼镍铁合金通常由价格较低的粗镍铁进一步加工而来，因此可以使用粗镍铁代替电解镍和精炼镍铁合金来进行合金化。然而，虽然粗镍铁中主要成分为镍与铁，但其同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。转炉的主要原料为铁水，使用粗镍铁进行合金化的同时，将给钢水造成增硫，硫在钢铁中一般认为是有害元素，它可以引起钢的热脆性，降低钢的力学性能，特别是塑性和耐磨性，对钢质量产生有害影响。另外，由于转炉冶炼过程属于氧化过程，很难脱硫，因此钢水的脱硫操作只能依托后续的LF精炼工位，因此对钢水的增硫将是限制粗镍铁转炉直接合金化的瓶颈。过高的硫含量将给LF脱硫带来巨大的压力，不但延长了冶炼时间，脱氧剂消耗、脱硫剂消耗、电耗也随之大大增加，带来生产成本的增加，同时影响生产节奏。以生产抗HICX65管线钢为例，使用电解镍板进行合金化不增硫，但如果以镍含量为6%，硫含量为0.42%的粗镍铁进行合金化将使硫增加140ppm。通过LF精炼其脱硫率可以达到50%-70%，而抗HICX65管线钢要求硫小于20ppm，这对生产该钢种来讲，LF是难以完成脱硫任务的，因此，粗镍铁转炉直接合金化的增硫问题限制了该技术的使用和推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高生产效率并降低生产成本的利用粗镍铁生产含镍钢的方法。
本发明的一方面提供了一种利用粗镍铁生产含镍钢的方法，所述方法包括下述步骤：在铁水沟处安装粗镍铁料斗，料斗中预先加入粗镍铁；在铁水开始由铁水沟进入铁水罐时，利用粗镍铁料斗加入粗镍铁，使粗镍铁随铁水流入铁水罐；对添加有粗镍铁的铁水进行铁水预处理；将预处理后的铁水送入转炉进行炼钢，以获得含镍钢水。
根据本发明的另一方面，该方法还包括，在利用转炉进行炼钢之后，将获得的含镍钢水进行精炼和连铸。
根据本发明的另一方面，其中，从铁水沟流出的铁水温度≥1410℃。
根据本发明的另一方面，其中，铁水预处理包括脱硫处理。
本发明用粗镍铁对铁水进行增镍，与传统的在转炉位置用电解镍或精炼后的镍铁合金钢水合金化方法相比，一方面能够解决粗镍铁用于转炉直接合金化造成钢水硫增加的弊端；另一方面，用粗镍铁铁水合金化可以大幅减少电解镍和精炼镍铁的使用。采用本发明方法生产的含镍钢，成分稳定，能显著提高生产效率，并能够降低生产成本。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1中示出了现有技术中的含镍钢的冶炼工艺的示意图；
图2是根据本发明实施例的利用粗镍铁生产含镍钢的方法的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本领域技术人员应当理解，附图以及相应的描述仅用于描述本发明，而不是出于限制本发明的目的。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
图2是根据本发明实施例的利用粗镍铁生产含镍钢的方法的示意图。参照图2，根据本发明实施例的利用粗镍铁生产含镍钢的方法包括高炉炼铁、加入粗镍铁、铁水预处理、转炉炼钢、精炼、连铸等步骤。
本领域技术人员应当理解，本发明的利用粗镍铁生产含镍钢的方法并不必须包括全部上述步骤。例如，对于高炉炼铁的步骤，可以使用高炉直接炼铁，也可以使用从外部运输来的铁水。另外，精炼、连铸等步骤均为可选的步骤，根据实际需要，可以选择性地省略或改变。此外，对于转炉炼钢的步骤，本领域技术人员均应理解，可以使用电炉等其它炼钢设备代替转炉。
具体地说，根据本发明的一个实施例，利用粗镍铁生产含镍钢的方法包括：铁水沟处安装粗镍铁料斗，料斗中预先加入粗镍铁；在铁水开始由铁水沟进入铁水罐时，利用粗镍铁料斗加入粗镍铁，使粗镍铁随铁水流入铁水罐；对添加有粗镍铁的铁水进行铁水预处理；将预处理后的铁水送入炼钢炉进行炼钢，以获得含镍钢水。根据本发明的一个实施例，优选地，从铁水沟流出的铁水温度≥1410℃。
其中，铁水沟可以是高炉的出铁沟。高炉中冶炼完成的铁水通过铁水沟排出并流入到铁水罐中。粗镍铁料斗可设置在铁水沟上方或一侧。粗镍铁料斗可以是能够倾斜的或者可以在其下部设置开口，当需要利用粗镍铁料斗添加粗镍铁时，粗镍铁料斗可以倾斜或者打开设置在其下部的开口，从而使粗镍铁落入到铁水沟中的铁水中，以能够使粗镍铁随着铁水流入铁水罐。粗镍铁的加入量可根据生产含镍钢的镍含量及粗镍铁品位计算后加入。优选地，避免一次性地加入全部粗镍铁，而是缓慢地或分批次地加入粗镍铁，使粗镍铁尽量均匀地分布到整个铁水罐中。
根据本发明的当前实施例，铁水从一定高度垂直进入铁水罐，由于自重较大，铁水的动力学条件充足，且铁水与铁水罐进行不断的相互撞击，可以使粗镍铁均匀的分散于铁水中，能够保证反应的充分进行。
然后，对混合有粗镍铁的铁水进行预处理。铁水预处理可包括脱硫处理，此外，铁水预处理还可包括脱磷和/或扒渣等各种铁水预处理方式，从而使铁水中的杂质含量降低，以利于后续的炼钢等操作。
经过预处理后的铁水可被送至炼钢炉以进行炼钢。根据本发明的实施例，炼钢炉可包括转炉、电炉等炼钢设备。在炼钢过程中可加入各种添加剂，以调节钢的成分和性能。
根据本发明的其它实施例，还可对制得的钢水进行精炼处理。例如，可以使用精炼炉进行精炼，或者可以使用钢包精炼等炉外精炼技术，以进一步调节钢的成分和性能。
对于制得的钢水，可以直接进行连铸、连轧等后续处理，或者也可以浇铸成钢锭以成为产品。
下面将更详细地描述采用本发明方法生产的含镍钢实施例。
实施例1：
以生产抗HICX65管线钢为例，冶炼工艺为高炉铁水-KR铁水预处理-转炉-LF（钢包炉）精炼-RH真空精炼-连铸，该钢种成分要求及过程控制指标如表1所示。
铁水罐盛装铁水110吨。根据要求，用镍含量为6%粗镍铁在高炉出铁时进行和进化增镍，增镍量为0.2%。相关计算如下：
根据镍平衡，要使铁水中镍增加到0.2%，需要镍金属0.22t，用镍含量为6%的粗镍铁合金化，需粗镍铁质量为3.7t。
根据热平衡计算，加入3.7t的粗镍铁导致的温降为34℃。
具体实施方法为：高炉出铁温度为1410℃，在高炉出铁过程中加入3.7吨粗镍铁，然后到达KR进行铁水预处理，加入770kg石灰进行脱硫处理，处理后铁水S含量≦10ppm，之后将铁水倒入转炉，并适当加入5～10废钢和50kg电解镍，转炉熔炼后经LF及RH真空脱气处理后进行连续浇注。冶炼出的抗HICX65管线钢镍含量达0.215%，其成分如表1。
表1抗HICX65管线钢控制要求及铸坯成分
实例2：
以生产Q345E级别含镍H型钢为例，冶炼工艺为高炉铁水-KR铁水预处理-转炉-LF精炼-连铸，该钢种成分要求及过程控制指标如表2所示。
铁水罐盛装铁水115吨。根据要求，用镍含量为6%粗镍铁在高炉出铁时进行和进化增镍，增镍量为0.2%。相关计算如下：
根据镍平衡，要使铁水中镍增加到0.2%，需要镍金属0.23t，用镍含量为6%的粗镍铁合金化，需粗镍铁质量为3.83t。
根据热平衡计算，加入3.83t的粗镍铁导致的温降为34℃。
具体实施方法为：高炉出铁温度为1410℃，在高炉出铁过程中加入3.83吨粗镍铁，然后到达KR进行铁水预处理，加入8000kg石灰进行脱硫处理，之后将铁水倒入转炉，并适当加入5～10废钢和40kg电解镍，转炉熔炼后经LF处理后进行连续浇注。冶炼出的Q345E级别含镍H型钢镍含量达0.212%，其成分如表2。
表2Q345E级别含镍H型钢镍控制要求及铸坯成分
根据上述实施例可以明显看出，利用根据本发明的方法，由于使用粗镍铁代替了昂贵的电解镍，因此能够明显降低冶炼成本。另外，由于在高炉出铁时用粗镍铁对铁水增镍，然后铁水经过预处理脱硫后再到达转炉炼钢，可以减少使用粗镍铁是钢的成分产生的影响，从而能够有效地提高生产效率。可见，利用本发明的方法生产的钢，在完全符合相应的标准的情况下能显著提高生产效率，并能够降低生产成本。
虽然已经结合附图描述了本发明的示例性实施例，然而本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变，本发明的范围在权利要求书及其等同物中限定。
Claims (3)
1.一种利用粗镍铁生产含镍钢的方法，所述方法包括下述步骤：
在铁水沟处安装粗镍铁料斗，料斗中预先加入粗镍铁；
在铁水开始由铁水沟进入铁水罐时，利用粗镍铁料斗加入粗镍铁，使粗镍铁随铁水流入铁水罐；
对添加有粗镍铁的铁水进行铁水预处理；
将预处理后的铁水送入炼钢炉进行炼钢，以获得含镍钢水，
其中，缓慢地或分批次地加入粗镍铁，使粗镍铁均匀地分布到整个铁水罐中，其中，从铁水沟流出的铁水温度≥1410℃。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括，在利用炼钢炉进行炼钢之后，对获得的含镍钢水进行精炼和连铸。
3.如权利要求1所述的方法，其中，铁水预处理包括脱硫处理。
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