CN103343291A - 一种使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，包括以下步骤：准备矿石；制备烧结矿；高炉炼铁；AOD精炼；以及LF精炼：得到耐候钢钢水后，可以使用板坯或方坯连铸机将其连铸成为板坯或方坯，还可以进一步将所得到的板坯或方坯使用连轧机组进行控制轧制，生产耐候钢型材或板材。本发明的有益效果是：使用的原料，即含镍、磷的褐铁型红土矿来源丰富，价格低廉，节约资源，减少环境污染，可以变废为宝，实现综合利用；可以使用300m3以上的高炉进行含镍、磷褐铁矿型红土矿的冶炼，实现长期规模化生产，提高了生产效率；本发明的耐候钢的生产流程省略了转炉或电炉炼钢工序，大大降低了耐候钢的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，具体而言，是涉及一种使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法。
背景技术
耐候钢，即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢，耐候钢用作长期暴露在大气中使用的钢结构获得广泛应用，近年来不断研发出新的生产方法，在现有技术中，耐候钢冶炼所采用的原料组成主要有两种，第一种：高炉铁水、清洁耐候钢返回钢、高碳磷铁和高纯度镍铁；第二种：清洁耐候钢返回钢、普通废钢、高碳磷铁和高纯度镍铁，将以上原料在电炉或者转炉中冶炼。这种使用铁合金和废钢等精料作为主要原料的冶炼方法的最大缺点，是必需首先生产高碳磷铁和高纯度镍铁，成本高、价格高、污染严重、耗费能源，除此之外，镍在许多国家是稀缺和昂贵的金属。
因此，人们试图探讨比较经济的耐候钢生产流程：使用含镍的铁矿石作为主要原料，用高炉冶炼出含镍生铁，再用电炉或转炉冶炼耐候钢钢水。另外，褐铁型红土镍矿是一种储量丰富的含镍和铁的矿石，资源丰富，价格低廉，具有相当大的回收利用价值。但褐铁型红土镍矿是一种低品位的含镍、铁，铬、铝的共生矿物，铁含量低，镍含量低，磷含量高，在高炉冶炼时渣量大粘度大，铁水流动性差，难以冶炼。除此之外，为了生产高质量的耐候钢，在电炉或转炉工序之后，通常采用AOD精炼法即氩氧脱碳法（argon oxygendecarburization）和LF（Ladle Furnace）精炼技术，也就是说，先用高炉，后续电炉或转炉，再后续AOD炉和/或LF生产高质量耐候钢，这种工艺流程虽然实现了褐铁型红土矿的综合利用，但仍然没有脱离电炉和转炉，成本依然较高。
如果能够在耐候钢的生产过程中既能使用褐铁型红土矿作为原料，实现综合利用；又能够彻底省略电炉和转炉，降低生产成本，对于现有技术而言，无疑具有重大的革命性意义。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种使用含镍、磷的褐铁型红土矿作为原料、经过原矿烧结、高炉炼铁、AOD法、LF法冶炼生产低磷耐候钢，以实现综合利用、降低成本，减少环境污染，提高生产效率。
也就是说，本发明也适用于使用褐铁型红土矿生产含磷不锈钢。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石：所用的含镍和磷的褐铁型红土矿矿石的主要成分如下：以重量百分比含量计：TFe30-52%，Ni0.4-1.8%，Cr0.8-2.0%，P0.015-0.15%,CaO0.5-2.0%，SiO2 1-15%，MgO1-15%，Al2O3 2-10%；
步骤2：制备烧结矿：将上述矿粉经过破碎，筛分和干燥预处理后，得到一定粒度范围的矿粉和块矿，配加重量百分比含量占预处理的矿粉和块矿总重量3-8%的煤粉或焦粉作为燃料，以及0.3-5%的石灰石作为熔剂，然后在烧结机内制成烧结矿，所述的烧结矿各主要成份的重量百分比含量为：TFe35.80-56.41%，Cr0.8-3.0%，Ni0.8-3.0%，CaO9.05-12.3%，SiO2 7.22-9.05%，MgO1.36-1.86%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿，焦炭，煤粉和石灰石加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的25-35%；煤粉的的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的0.5-2%；石灰石的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的0.5-8%；铁水温度：1450-1550℃，炉渣碱度：1.1-1.35，得到含镍和磷的铁水，其成分如下，以重量百分比含量计：C3-4.5%，Cr1-3%，Ni1-3%，Si1.0-2.0%，P0.05-0.15%，S0.05-2%，余量为Fe；
步骤4：AOD精炼：使用AOD法对步骤3得到的铁水进行吹氩吹氧精炼，完成直接还原和脱碳、去除杂质，不脱磷，保持合金元素Cr；
步骤5：LF精炼：使用LF法对步骤4得到的钢水进行精炼，进一步去除杂质，同时加入锰铁，调整温度和成分，得到耐候钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.01-0.5%，Si0.3-0.7%，Mn0.3-0.7，P0.05-0.15%，S0.01-0.040%，Cr2-5%，Ni1-3.5%，余量为Fe。
可以使用板坯或方坯连铸机将得到的耐候钢钢水连铸成为板坯或方坯。
还可以进一步将所得到的连铸板坯或方坯使用连轧机组进行控制轧制，生产耐候钢型材或板材。
本发明与现有技术相比，创新地改进了生产耐候钢的方法，与现有技术相比，取得了以下有益效果；
1.本发明使用的原料，即含镍、磷的褐铁型红土矿来源丰富，价格低廉，可以节约资源，减少环境污染；本发明变废为宝，实现了含镍、磷的褐铁型红土矿的综合利用。
2.本发明可以使用300m3以上高炉进行含镍、磷褐铁型红土矿的冶炼，实现长期规模化生产，提高了生产效率。
3.在本发明的耐候钢生产流程中，省略了转炉或电炉炼钢工序，大大降低了耐候钢的生产成本。
具体实施方式
以下通过实施例进一步对本发明进行说明。
实施例1
本实施例的使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石：所用的含镍和磷的褐铁型红土矿矿石的主要成分如下：以重量百分比含量计：TFe30%，Ni0.4%，Cr0.8%，P0.015%，CaO0.5%，SiO2 1%，MgO1%，Al2O3 2%；
步骤2：制备烧结矿：将上述矿石经过破碎，筛分和干燥预处理后，得到一定粒度范围的矿粉和块矿，配加重量百分比含量占预处理的矿粉和块矿总重量3%的煤粉或焦粉作为燃料，以及0.3%的石灰石作为熔剂，然后在烧结机内制成烧结矿，所述的烧结矿各主要成份的重量百分比含量为：TFe35.8%，Ni0.8%，Cr0.8%，CaO9.05%，SiO2 7.22%，MgO1.36%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿，焦炭，煤粉和石灰石加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的25%；煤粉的的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的0.5%；石灰石的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的0.5%；铁水温度：1450-1550℃，炉渣碱度：1.1-1.35，得到含镍和磷的铁水，其成分如下：以重量百分比含量计：C3%，Ni1%，Cr1.2%，Si1.0%，P0.05%，S0.05%，余量为Fe；
步骤4：AOD精炼：使用AOD法对步骤3得到的铁水进行吹氩吹氧精炼，完成直接还原和脱碳、去除杂质，不脱P，保持合金元素Cr；
步骤5：LF精炼：使用LF法对步骤4得到的钢水进行精炼，进一步去除杂质，同时加入锰铁，调整温度和成分，得到耐候钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.01%，Si0.3%，Mn0.3%，P0.05%，S0.01%，Cr2%，Ni1%，余量为Fe。
本实施例的烧结步骤使用两台步进式烧结机，烧结面积和冷却面积均各为30M2，点火温度1150℃，料层厚度900mm。
本实施例使用的高炉有效容积380M2，炉缸直径4.9m，风口直径95～120mm，风口数量12个，风机容量1500M3/min，风压0.3MPa。
本实施例使用的连铸机为弧形4流板坯连铸机。
实施例2
本实施例使用的含镍、磷的褐铁型红土矿冶炼低磷耐候钢的方法，包括的步骤与实施例1相同，但矿石原料成分，烧结矿的燃料、熔剂的主要成分，高炉炼铁原料、工艺参数和铁水成分，AOD和LF精炼后的耐候钢成分不同。
本实施例的使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石：所用的含镍和磷的褐铁型红土矿矿石的主要成分如下：以重量百分比含量计：TFe52%，Ni1.8%，Cr2.0%，CaO2.0%，SiO2 15%，MgO15%，Al2O3 10%；
步骤2：制备烧结矿：将上述矿粉经过破碎，筛分和干燥预处理后，得到一定粒度范围的矿粉和块矿，配加重量百分比含量占预处理的矿粉和块矿总重量3-8%的煤粉或焦粉作为燃料，以及5%的石灰石作为熔剂，然后在烧结机内制成烧结矿，所述的烧结矿各主要成份的重量百分比含量为：TFe56.41%，Cr2.5%，Ni3.0%，CaO12.3%，SiO29.05%，MgO1.86%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿，焦炭，煤粉和石灰石加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的35%；煤粉的的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的2%；石灰石的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的8%；铁水温度：1450-1550℃，炉渣碱度：1.1-1.35，得到含镍和磷的铁水，其成分如下，以重量百分比含量计：C4.5%，Cr2.8%，Ni3%，Si2.0%，P0.15%，S2%，余量为Fe；
步骤4：AOD精炼：使用AOD法对步骤3得到的铁水进行吹氩吹氧精炼，完成直接还原和脱碳、去除杂质，不脱磷，保持合金元素Cr；
步骤5：LF精炼：使用LF法对步骤4得到的钢水进行精炼，进一步去除杂质，同时加入锰铁，调整温度和成分，得到耐候钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.5%，Si0.7%，Mn0.7%，P0.15%，S0.040%，Cr5%，Ni3.5%，余量为Fe。
本实施例的烧结步骤使用两台步进式烧结机，烧结面积和冷却面积均各为30M2，点火温度1150℃，料层厚度900mm。
本实施例使用的高炉有效容积380M2，炉缸直径4.9m，风口直径95～120mm，风口数量12个，风机容量1500M3/min，风压0.3MPa。
本实施例使用的连铸机为弧形4流方坯连铸机。
在本发明的实施例1和实施例2中，使用的AOD氩氧精炼设备外形与转炉近似，炉体安放在可以前后倾翻的托圈上，在AOD炉的底侧部装有向熔池水平方向吹入气体的喷枪。
在本发明的实施例1和实施例2中，对所得到的连铸板坯或方坯使用连轧机组进行控制轧制，顺利生产出了含磷耐候钢的型材或板材。
应当指出：以上实施例仅用以说明而并非对本发明的技术方案加以限制，本发明的保护范围记载在各项权利要求之中。
Claims (3)
1.一种使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石：所用的含镍和磷的褐铁型红土矿矿石的主要成分如下：以重量百分比含量计：TFe30-52%，Ni0.4-1.8%，Cr0.8-2.0%，P0.015-0.15%,CaO0.5-2.0%，SiO21-15%，MgO1-15%，Al2O32-10%；
步骤2：制备烧结矿：将上述矿粉石经过破碎，筛分和干燥预处理后，得到一定粒度范围的矿粉和块矿，配加重量百分比含量占预处理的矿粉和块矿总重量3-8%的煤粉或焦粉作为燃料，以及0.3-5%的石灰石作为熔剂，然后在烧结机内制成烧结矿，所述的烧结矿各主要成份的重量百分比含量为：TFe35.80-56.41%，Cr0.8-3.0%，Ni0.8-3.0%，CaO9.05-12.3%，SiO2 7.22-9.05%，MgO1.36-1.86%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿，焦炭，煤粉和石灰石加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的25-35%；煤粉的的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的0.5-2%；石灰石的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的0.5-8%；铁水温度：1450-1550℃，炉渣碱度：1.1-1.35，得到含镍和磷的铁水，其成分如下：以重量百分比含量计：C3-4.5%，Cr1-3%，Ni1-3%，Si1.0-2.0%，P0.05-0.15%，S0.05-2%，余量为Fe；
步骤4：AOD精炼：使用AOD法对步骤3得到的铁水进行吹氩吹氧精炼，完成直接还原和脱碳、去除杂质，不脱磷，保持合金元素Cr；
步骤5：LF精炼：使用LF法对步骤4得到的钢水进行精炼，进一步去除杂质，同时加入锰铁，调整温度和成分，得到耐候钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.01-0.5%，Si0.3-0.7%，Mn0.3-0.7，P0.05-0.15%，S0.01-0.040%，Cr2-5%，Ni1-3.5%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，其特征在于，使用板坯或方坯连铸机将得到的耐候钢钢水连铸成为板坯或方坯。
3.根据权利要求2所述的使用褐铁型红土矿生产含磷耐候钢的方法，其特征在于，将所得到的连铸板坯或方坯使用连轧机组进行控制轧制，生产耐候钢板材或型材。
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