CN108165706B - 不锈钢精炼时减少还原剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种在不锈钢精炼工序时，在含有有价金属的炉渣中投入含有碳的复合材料，既减少还原剂的量又促进还原的还原剂减少方法。根据本发明的一个实施例的不锈钢精炼时减少还原剂的方法在包括吹入氧气而去除碳的脱碳步骤及投入还原剂而使有价金属还原的还原步骤的不锈钢精炼工序中，在投入所述还原剂之前，投入含碳复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够显著减少在不锈钢的脱碳精炼时为了最终炉渣中的有价金属回收而投入的还原剂数量并回收被氧化的有价金属的还原剂减少方法。
背景技术
不锈钢以将废料在电炉中熔解、精炼后进行铸造的方式来生产，在所述熔解及精炼过程中，为了脱碳而吹入高压氧气，由于吹入的氧气而氧亲和力强的铬被氧化，大量的铬氧化物流入炉渣中。
特别是，炉渣中含有的铬氧化物不仅使炉渣的流动性减小，从而炉渣难以从熔融金属分离，而且使既是不锈钢核心成分又是有价金属的铬的消耗量增加，使不锈钢的生产成本上升，还存在因作为重金属的铬导致的环境污染问题，铬的回收非常重要。
一般而言，在AOD或VOD精炼炉工序中制造不锈钢时，为了脱碳反应而供应的氧气与钢水中的铬或铁等反应而生成炉渣，脱碳反应结束后，这些铬、铁等的氧化物通过添加诸如Al、Si或Ti等还原剂来回收铬、铁等有价金属。以往，作为还原剂而投入昂贵的FeSi或Al，因而存在制造成本上升的问题。
另外，作为取代所述昂贵的还原剂而使用C系还原剂的现有技术，日本公开专利公报第1998-025507号公开了一种铬矿石熔融还原时利用碳材料进行还原的方法。但是，该技术直接使用碳材料，因而存在与脱碳终点的高熔点炉渣的反应性下降、发生钢水增碳
的问题。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报第1998-025507号(1998.01.27.)
发明内容
为了解决如上所述的问题，本发明旨在提供一种不锈钢精炼时减少还原剂的方法，在不锈钢脱碳中或脱碳结束后，在含有有价金属的炉渣中投入含有碳的复合材料而促进还原，以便既提高与炉渣的反应性，又使钢水增碳最小化，不影响品质，能够高效回收炉渣中有价金属。
本发明的一个实施例的不锈钢精炼时减少还原剂的方法在包括吹入氧气而去除碳的脱碳步骤和投入还原剂而还原有价金属的还原步骤的不锈钢精炼工序中，在投入所述还原剂之前，投入漂浮于钢水上并与炉渣反应的含碳复合材料。
另外，根据本发明的一个实施例，所述含碳复合材料可以包含MgO-C、CaO-MgO-C、Al2O3-C和SiO2-C中的至少任一种。
另外，根据本发明的一个实施例，所述MgO-C或CaO-MgO-C含碳复合材料可以利用废耐火物。
另外，根据本发明的一个实施例，所述Al2O3-C或SiO2-C含碳复合材料可以利用对所述炉渣内存在的氧化物和碳进行混合成型而得到的压块(briquette)。
另外，根据本发明的一个实施例，可以在所述脱碳步骤中间或完成时投入所述含碳复合材料。
另外，根据本发明的一个实施例，所述还原步骤可以将还原剂或萤石投入一部分后以Ar气体进行底吹搅拌。
根据本发明，可以通过减小昂贵还原剂的使用量而节省制造成本。
另外，根据本发明，含碳复合材料与有价金属反应而生成CO气体，消失于大气中，因而能够减少炉渣量。这可以通过减少炉渣量而节省炉渣处理费用，由于炉渣量减少，因而也可以减少耐火物的浸蚀。
另外，不同于现有还原剂的置换反应，不产生SiO2或Al2O3，因而无需为了调节抑制耐火物浸蚀所需的碱度而投入追加的生石灰，能够进一步节省制造成本。
另外，含碳复合材料漂浮于钢水中，与有价金属反应，因而与炉渣的反应性高，能够减少钢中的增碳。
附图说明
图1是对以往和本发明的一个实施例的有价金属还原反应进行比较而表示的模拟图。
图2是表示以往的脱碳及还原步骤的工序图。
图3是表示本发明的一个实施例的脱碳及还原步骤的工序图。
具体实施方式
本发明的一个实施例的不锈钢精炼时减少还原剂的方法在包括吹入氧气而去除碳的脱碳步骤和投入还原剂而还原有价金属的还原步骤的不锈钢精炼工序中，在投入所述还原剂之前，投入漂浮于钢水上并与炉渣反应的含碳复合材料。
下面参照附图，详细说明本发明的实施例。以下的实施例是为了向本发明所属技术领域的技术人员充分传递本发明的思想而提示的。本发明并非只限定于此处提示的实施例，还可以以其他形态具体化。附图中，为了明确本发明而可以省略与说明无关的部分的图示，为了理解，可以稍稍夸张地表现构成要素的大小。
本发明是在不锈钢脱碳中或脱碳结束后，在含有有价金属的炉渣中投入含有碳的物质而促进包含铬氧化物的有价金属还原的技术。此时，其特征在于，投入能够赋予流动性的诸如萤石(CaF2)的物质，或部分地投入FeSi及/或Al，提高液态率，从而提高反应性。并且，其特征在于，含有碳的物质并非只单纯包含碳，还一同包含炉渣成分，以便能够漂浮于钢水上并与炉渣保持反应性。
本发明的一个实施例的不锈钢精炼时减少还原剂的方法在包括吹入氧气而去除碳的脱碳步骤和投入还原剂而还原有价金属的还原步骤的不锈钢精炼工序中，在投入还原剂之前，投入含碳(C)复合材料。
图1是对以往和本发明的一个实施例的有价金属还原反应进行比较而表示的模拟图。
如果参照图1对本发明的特征进行说明，以往投入诸如FeSi等昂贵的还原剂，从而使炉渣中作为有价金属的Cr2O3还原，但在本发明中，投入含碳复合材料，从而还原炉渣中Cr2O3。本发明的还原剂减少方法中的还原反应并非通过与作为有价金属的Cr2O3的取代反应而还原，而是含碳复合材料的碳(C)与氧气反应，生成一氧化碳(CO)气体，所述气体可以借助于精炼炉的废气集尘器而收集。因此，作为置换反应导致的反应生成物的Al2O3或SiO2不大量发生，可以减少炉渣量。随着炉渣量减少，可期待减少耐火物浸蚀并减少用于调节碱度(CaO/SiO2或CaO/Al2O3)的生石灰投入量。
此时，含碳复合材料很重要，如果单纯只含有碳，则与炉渣的反应性低，反而容易熔解于钢中，因而存在钢增碳的问题。为了对此进行抑制，除碳之外，具有能够熔解于炉渣、能够漂浮于钢水上并持续与炉渣中Cr2O3反应的适当比重，这是很重要的。因此，优选与碳一同使用作为炉渣成分的CaO、MgO、Al2O3或SiO2。
含碳复合材料可以包括MgO-C、CaO-MgO-C、Al2O3-C及SiO2-C中至少任一种。MgO-C或CaO-MgO-C利用废耐火物，可以经济地使用，可以将Al2O3或SiO2与碳一同任意成型而以压块(briquette)形态使用。这可以根据炉渣组成而弹性地决定。
含碳复合材料可以在精炼炉脱碳步骤中间或完成时投入。通常在脱碳中间发生的炉渣因Cr2O3而保持固态，即使投入含碳复合材料，反应性也不高。但是，脱碳步骤结束时，自部分投入萤石(CaF2)或FeSi或Al等还原剂的时刻起，Cr2O3等有价金属与含碳复合材料开始反应。
图2及3是对以往和本发明的脱碳及还原步骤进行比较而表示的工序图。
以往精炼工序的情形是装入钢水后边吹入氧气边脱碳。此时，为了抑制因氧气吹炼而发生的SiO2成分导致的耐火物浸蚀，投入生石灰(CaO)及煅烧白云石(CaO·MgO)作为副原料。然后，为了还原因氧气吹炼而被氧化的有价金属，投入还原剂(Al、FeSi)和萤石(CaF2)，底吹吹入Ar气体进行搅拌。既定时间之后，对钢水进行出钢。
与此相比，在本发明的精炼工序中，装入钢水、氧气吹炼脱碳及投入副原料是相同的，但追加地在脱碳步骤中投入含碳复合材料。含碳复合材料既可以在脱碳步骤中间投入，也可以在脱碳步骤结束时投入。
然后，在还原步骤中，首先部分投入还原剂(Al、FeSi)和萤石(CaF2)，底吹吹入Ar气体进行搅拌。通过部分投入所述还原剂及萤石，从而可以提高首先投入的含碳复合材料与炉渣的反应性，确保液态率。利用含碳复合材料的还原反应进行既定时间后，为了全部还原炉渣内存在的Cr2O3而投入还原剂(Al、FeSi)，底吹吹入Ar气体进行搅拌。
下面通过实施例，具体说明本发明，但下述实施例只用于对本发明进行举例并更详细说明，并非本发明的权利范围限定于这些实施例。
实施例
将不锈钢水装入精炼炉后，进行氧气吹炼而实施脱碳。在脱碳结束时间点投入含碳复合材料，接着，投入还原剂(Al、FeSi)。Cr2O3的还原反应结束后，测量还原剂的投入量、精炼炉耐火物熔损量及铬(Cr)实收率，示于下述表1中。
【表1】
如表1的结果所示可知，与不使用含碳复合材料的比较例1及2相比，在投入废耐火物或任意混合炉渣成分与碳而制造的物质(Al2O3-C)的情形下，现有昂贵的FeSi及Al还原剂的投入量大幅减小，并显示出类似的铬实收率。另外，可知随着炉渣量减小，耐火物熔损量也减小。
在上述内容中，本发明公开的实施例并非用于限定而是用于说明本发明的技术思想，本发明的保护范围应根据下面的权利要求书进行解释，处于与之同等范围内的所有技术思想应解释为包含于本发明的权利范围。
产业上的利用可能性
本发明实施例的不锈钢精炼时减少还原剂的方法能够节省高速脱碳时发生的Cr2O3的还原费用，能够减少产生的炉渣量，从而能够节省炉渣填埋费用。
Claims (3)
1.一种不锈钢精炼时减少还原剂的方法，在包括吹入氧气而去除碳的脱碳步骤和投入还原剂而还原有价金属的还原步骤的不锈钢精炼工序中，在投入所述还原剂之前，投入漂浮于钢水上并与炉渣反应的含碳复合材料；
其中，所述含碳复合材料包含MgO-C、CaO-MgO-C、Al2O3-C和SiO2-C中的至少任一种；
其中，在所述脱碳步骤中间或完成时投入所述含碳复合材料；
其中，所述还原步骤是将所述还原剂或萤石投入一部分后以Ar气体进行底吹搅拌。
2.根据权利要求1所述的不锈钢精炼时减少还原剂的方法，其中，所述MgO-C或CaO-MgO-C含碳复合材料利用废耐火物。
3.根据权利要求1所述的不锈钢精炼时减少还原剂的方法，其中，所述Al2O3-C或SiO2-C含碳复合材料利用对所述炉渣内存在的氧化物和碳进行混合成型而得到的压块。
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