CN103436797A - 使用褐铁型红土矿生产含磷铁素体不锈钢的方法及其产品 - 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铁素体不锈钢的方法，包括以下步骤：准备矿石、还原剂和高碳铬铁；制备烧结矿；高炉炼铁；AOD精炼；LF精炼。本发明使用的原料丰富，价格低廉，可以节约资源，减少环境污染；本发明可以使用300m3以上高炉进行含镍、铬、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;大大降低了不锈钢的生产成本;本发明的产品可以代替镀锌钢等应用在养殖场等腐蚀性场所，耐腐蚀性强，回收利用价值高，环境友好，易于回收。还提供了一种根据上述方法生产的含磷铁素体不锈钢。
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铁素体不锈钢的方法以及通过该方法生产的含磷铁素体不锈钢。
背景技术
铁素体不锈钢，是一种含Cr的不锈钢。在现有技术中，不锈钢冶炼所采用的原料组成主要是高炉铁水、清洁返回钢和高碳铬铁，将以上原料在电炉或者转炉中冶炼，再进入AOD冶炼。这种使用铬铁合金、高炉铁水和废钢等精料作为主要原料的冶炼方法的最大缺点，是成本高、耗费能源。
此外，现有技术中的镀锌C型钢、镀铝C型钢广泛使用在养鸡场、养牛场等腐蚀性场所，然而，这种镀锌和镀铝的C型钢在生产过程中对环境污染严重，并且这类钢的回收处理困难，难以利用，这对于国家提倡的循环经济是不利的。
因此，人们试图探讨更环保的、回收利用价值更高的、耐腐蚀的且更经济的产品以代替现有的对环境不友好的产品，并且在此基础上试图探讨成本更低、节能高效的生产方法。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中存在的上述一个或多个问题，提供一种生产含磷铁素体不锈钢的方法。
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，铬和磷同时存在，在高炉冶炼时渣量大粘度大，流动性差，难以冶炼。
本发明试图利用含镍、铬、磷的褐铁型红土矿作为原料、经过原矿烧结、高炉炼铁、AOD精炼法、LF精炼法冶炼，以实现综合利用、降低成本，减少环境污染，提高生产效率。其中，AOD精炼法即氩氧脱碳法（argon oxygendecarburization），LF法即Ladle Furnace精炼技术。
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铁素体不锈钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石、还原剂和高碳铬铁：所用的含镍、铬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：TFe（Total Fe，总铁）30-52%，Ni0.4-1.8%，Cr0.8-2.0%，P0.01-0.05%,CaO0.04-2.0%，SiO24-22%，MgO0.4-10%，Al2O31-8%；
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3-8%的煤粉或焦粉作为燃料，以及3-10%的石灰或等量的石灰石，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：TFe29.50-51.50%，Cr0.78-1.98%，Ni0.30-1.78%，CaO6.0-10.3%，SiO27.22-23.05%，MgO1.36-10.2%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿和焦炭加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的25-35%；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%，Cr1-4%，Ni0.7-3.5%，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，得到钢水，其中在进行吹氩吹氧精炼时加入所述高碳铬铁和还原剂；
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，得到铁素体不锈钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.01-0.2%，Si0.3-0.7%，Mn0.3-0.7%，P0.05-0.15%，S0.01-0.040%，Cr12-13%，Ni1-2%，余量为Fe。
根据本发明另一方面，可以使用板坯或方坯连铸机将得到的铁素体不锈钢钢水连铸成为板坯或方坯。
根据本发明另一方面，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，生产铁素体不锈钢型材或板材。
根据本发明另一方面，还提供了一种根据上述方法生产的含磷铁素体不锈钢。
本发明与现有技术相比，创新地改进了生产铁素体不锈钢的方法，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，属于长期被弃用，即含镍、铬、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、铬、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、铬、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.在本发明的不锈钢生产流程中，省略了转炉或电炉炼钢工序，节省能源，减少污染，大大降低了不锈钢的生产成本。
4.本发明的产品可以代替镀锌钢等应用在养殖场等腐蚀性场所，耐腐蚀性强，回收利用价值高，环境友好，易于回收。
附图说明
图1是根据本发明优选实施例的使用褐铁型红土矿生产含磷铁素体不锈钢的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例的使用褐铁型红土矿生产含磷铁素体不锈钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石、还原剂和高碳铬铁：所用的含镍、铬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：TFe（Total Fe，总铁）30.21%，Ni1.36%，Cr1.23%，P0.03%,CaO1.65%，SiO221.73%，MgO9.66%，Al2O31.79%；
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6%的煤粉或焦粉作为燃料，以及5%的石灰或等量的石灰石，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：TFe30.01%，Cr1.18%，Ni1.12%，CaO10.25%，SiO223.02%，MgO10.18%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿和焦炭加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的32%；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：C3.8%，Cr3.3%，Ni3.1%，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，不脱磷，保持合金元素Cr，得到钢水，其中在进行吹氩吹氧精炼时加入所述高碳铬铁和还原剂；
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，得到铁素体不锈钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.06%，Si0.3%，Mn0.36%，P0.05%，S0.01%，Cr12%，Ni1.28%，余量为Fe。
优选地，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。
优选地，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。
优选地，本实施例使用的连铸机为弧形1流板坯连铸机。
优选地，还提供了一种根据上述方法生产的含磷铁素体不锈钢。
实施例2
本实施例使用的含镍、铬、磷的褐铁型红土矿冶炼低磷不锈钢的方法，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精炼后的不锈钢成分略有不同。
本实施例的使用褐铁型红土矿生产含磷铁素体不锈钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石、还原剂和高碳铬铁：所用的含镍、铬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：TFe（Total Fe，总铁）50.08%，Ni0.49%，Cr1.5%，P0.04%,CaO0.04%，SiO24.1%，MgO0.48%，Al2O37.7%；
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5%的煤粉或焦粉作为燃料，以及3%的石灰或等量的石灰石，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：TFe49.98%，Cr1.38%，Ni0.45%，CaO6.05%，SiO27.35%，MgO2.08%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿和焦炭加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的28%；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：C4.0%，Cr2.3%，Ni0.76%，Si1.1%，P0.06%，S0.06%，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，得到钢水，其中在进行吹氩吹氧精炼时加入所述高碳铬铁和还原剂；
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，得到铁素体不锈钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.07%，Si0.35%，Mn0.38%，P0.06%，S0.02%，Cr13%，Ni1.18%，余量为Fe。
优选地，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。
优选地，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。
优选地，本实施例使用的连铸机为弧形1流方坯连铸机。
优选地，还提供了一种根据上述方法生产的含磷铁素体不锈钢。
实施例3
本实施例使用的含镍、铬、磷的褐铁型红土矿冶炼低磷不锈钢的方法，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精炼后的不锈钢成分略有不同。
步骤1：准备矿石、还原剂和高碳铬铁：所用的含镍、铬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：TFe（Total Fe，总铁）30-52%，Ni0.4-1.8%，Cr0.8-2.0%，P0.01-0.05%,CaO0.04-2.0%，SiO24-22%，MgO0.4-10%，Al2O31-8%；
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3-8%的煤粉或焦粉作为燃料，以及3-10%的石灰或等量的石灰石，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：TFe29.50-51.50%，Cr0.78-1.98%，Ni0.30-1.78%，CaO6.0-10.3%，SiO27.22-23.05%，MgO1.36-10.2%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿和焦炭加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的25-35%；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%，Cr1-4%，Ni0.7-3.5%，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，得到钢水，其中在进行吹氩吹氧精炼时加入所述高碳铬铁和还原剂；
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，得到铁素体不锈钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.01-0.2%，Si0.3-0.7%，Mn0.3-0.7%，P0.05-0.15%，S0.01-0.040%，Cr12-13%，Ni1-2%，余量为Fe。
优选地，还提供了一种根据上述方法生产的含磷铁素体不锈钢。
优选地，使用板坯或方坯连铸机将得到的铁素体不锈钢钢水连铸成为板坯或方坯。
优选地，可将所得到的连铸板坯或方坯使用连轧机组进行控制轧制，生产铁素体不锈钢板材或型材。
在本发明的实施例1、2和3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、2和3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，顺利生产出了含磷铁素体不锈钢的型材或板材。
可以理解的是，本发明中主要通过在冶炼过程中不脱磷和铬，节省了生产成本，并且得到了性能优良的铁素体不锈钢产品。
本发明与现有技术相比，创新地改进了生产铁素体不锈钢的方法，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、铬、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、铬、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、铬、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.在本发明的不锈钢生产流程中，省略了转炉或电炉炼钢工序，大大降低了不锈钢的生产成本。
4.本发明的产品可以代替镀锌钢等应用在养殖场等腐蚀性场所，耐腐蚀性强，回收利用价值高，环境友好，易于回收。
本发明不限于上述具体实施例。可以理解的是，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种使用褐铁型红土矿生产含磷铁素体不锈钢的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备矿石、还原剂和高碳铬铁：所用的含镍、铬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：TFe（Total Fe，总铁）30-52%，Ni0.4-1.8%，Cr0.8-2.0%，P0.01-0.05%,CaO0.04-2.0%，SiO24-22%，MgO0.4-10%，Al2O31-8%；
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3-8%的煤粉或焦粉作为燃料，以及3-10%的石灰或等量的石灰石，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：TFe29.50-51.50%，Cr0.78-1.98%，Ni0.30-1.78%，CaO6.0-10.3%，SiO27.22-23.05%，MgO1.36-10.2%；
步骤3：高炉炼铁：将烧结矿和焦炭加入高炉进行冶炼，焦炭的含量以重量百分比计，占加入高炉料总重的25-35%；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%，Cr1-4%，Ni0.7-3.5%，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，得到钢水，其中在进行吹氩吹氧精炼时加入所述高碳铬铁和还原剂；
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，得到铁素体不锈钢钢水，其成分如下：以重量百分比含量计：C0.01-0.2%，Si0.3-0.7%，Mn0.3-0.7%，P0.05-0.15%，S0.01-0.040%，Cr12-13%，Ni1-2%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用板坯或方坯连铸机将得到的铁素体不锈钢钢水连铸成为板坯或方坯。
3.根据权利要求2所述的方法，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，生产铁素体不锈钢板材或型材。
4.一种含磷铁素体不锈钢，其特征在于采用如权利要求1-3任一项所述的方法生产。
5.一种含磷铁素体不锈钢，其特征在于成分如下，以重量百分比含量计：C0.01-0.2%，Si0.3-0.7%，Mn0.3-0.7%，P0.05-0.15%，S0.01-0.040%，Cr12-13%，Ni1-2%，余量为Fe。
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