CN110699588B - 一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法 - Google Patents

一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法，按以下步骤进行：将铁含量大于71.5％的超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂按配比称量在混料机中混合30‑60min制粒，再依次经初轧制并卷取、经还原并多次轧制卷取，最终依次进行二次烧结、光亮热处理及精整并卷取，制得薄带钢。本发明整个生产过程没有炼铁、炼钢、热轧钢、酸洗、碱洗等生产过程，众所周知，炼铁、炼钢等过程都要达到高温1600℃左右才能进行，且炼铁、炼钢、轧钢、酸洗、碱洗污染十分严重。而本方法采用H2和/或CO气体还原,温度最高1200℃左右,实现三废超低或0排放，体现出本方法较传统钢铁冶金及钢铁粉末轧制工艺更简短、更环保、更节能。

Description

一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法
技术领域
本发明涉及一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法。
背景技术
国内外现状和发展概况：随着我国工业2025的发展需要，各产业生产设备的不断改进以及汽车、高铁、通讯、机电工程、自动化设备、建筑工程等领域产业的快速发展，给钢铁等行业带来了广阔的市场，我国钢铁产能已超过8亿吨，带钢产能也达钢铁产能50％以上。
在钢铁企业的传统带钢生产中中，必须有几个关键工序：烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢--连铸-加热--开坯热轧--连轧--酸洗--轧制-碱洗-热处理--卷取--。烧结--焦化--高炉--转炉炼钢----酸洗--碱洗工序是钢铁行业污染(废气，粉尘，废水)最严重的工序。根治这些污染(废气，粉尘，废水)是世界各国钢铁企业面临的重大而紧迫的任务。
目前热轧板厚度极限为0.8mm，有企业争取热轧0.6mm板，大多采用冷轧生产0.6mm以下的薄带钢。
探索新的炼铁--炼钢--轧钢工艺和装备，是当前各国钢铁企业研究的重点
虽然，钢铁粉末轧制法，也可以生产薄带钢，但是，采用的原料是金属粉末，不是氧化铁粉末。钢铁粉末通常釆用两种生产方法：一种是雾化法，一种是还原法。
雾化法：是将氧化铁粉经烧结--焦化--高炉--转炉炼钢---水/气雾化毛粉--脱水--干燥—H2中还原--粉碎--筛分--等工序制成金属粉末，或用废钢电炉熔化--精炼--水/气雾化毛粉--脱水--干燥—H2中还原--粉碎--筛分--等工序制成金属粉末。
还原法:是将氧化铁粉经装罐--隧道窑一次还原--粗破碎--细破碎--筛分(除尘)--H2中二次精还原--破碎--筛分等工序制成金属粉末。
显而易见，无论是雾化法和还原法，工序都很冗长，制粉过程有污柒。
本发明不用烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等传统钢铁工艺和装备，也不需制成金属粉末。采用从氧化铁直接制备薄带钢的方法，形成一套以高纯超级铁精粉/氧化铁粉和H2为主要原材料，将高纯超级铁精粉/氧化铁粉和有机粘结剂--混合制粒--初轧制--卷取--H2还原--多次轧制--卷取—光亮热处理--精整--制取带钢。由于没有烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗及制粉等工序，可以大量减少粉尘和废气、废水，实现三废的超低或0排放。是一种非常环保的高效的超短流程制造薄带钢工艺。
发明内容
本发明的目的为了克服上述传统带钢生产中的烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢--连铸-加热—粗热轧--连轧--酸洗--轧制-碱洗的工序中，存在的制备工艺过程复杂、能耗多、成本高、作业环境恶劣的缺点，而提供一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法，本发明从氧化铁直接制备薄带钢的方法是一种原创性的技术。本发明采用超级铁精粉/氧化铁粉和有机粘结剂--混合制粒--初轧制--卷取--H2还原--多次轧制--卷取—光亮热处理--精整--制取薄带钢，其带钢密度达7.74g/cm3，厚度<0.5mm。
本发明的技术方案为：
一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤1、原料制备:将铁含量大于71.5％的超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂原料按配比称量在混料机中混合30-60min制粒，其中以铁含量大于71.5％的超级铁精矿粉/氧化铁粉加入量为100％计，有机粘结剂加入量为超级铁精矿粉/氧化铁粉的0.5-1％；
步骤2、初轧制并卷取:将混好的原料在粉末立式轧机中按常规方法进行粉末轧制或温轧，料坯厚度控制在2-5.0mm并卷取，温轧温度为110-150℃；
步骤3、将料坯置于罩式炉中进行还原，制备超低C薄带钢罩式炉中介质采用分解氨75％H2+25％N2或H2气，制备含C薄带钢罩式炉中介质采用40％H2+35％CO+25％N2，还原温度为950-1200℃，还原时间为1-3小时；
步骤4、还原后的料坯在卧式轧机中进行1-N次轧制，料坯厚度控制在0.2mm-0.5mm并卷取，并对厚度和密度进行检测，密度控制在7.6g/cm3以上，N为大于2的自然数；
步骤5、将经过步骤4的料坯在罩式炉中依次进行二次烧结及光亮热处理，罩式炉中介质为：30％H2+70％N2，二次烧结温度为1100-1150℃，时间为1-2小时，光亮热处理温度为750--850℃，时间为1-2小时后随炉冷却至常温；
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取，制得薄带钢。
所述超级铁精矿粉的目数不小于150。
所述原料混合粒径小于2mm。
所述有机粘结剂为纤维素。
本发明解决了:
1.传统带钢生产中，烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等工序冗长；
2.传统带钢生产中，需要热轧—冷轧系统工艺设备才能生产0.5mm以下的带钢；
3.传统带钢生产中产生大量粉尘和废气、废水对环境的严重污柒的难题,实现带钢生产中三废的超低或0排放；
4.传统带钢生产全程工艺设备投资高，生产成本高，导致产品价格也高；
5.传统带钢生产中，高炉炼铁--转炉炼钢等过程都要高温达到1600℃左右才能进行，进而设备维修量大，而本发明方法工序简短，最高温度为1200℃,显然需要的设备少设备维修量小，全流程容易实行自动化操作；
6.发明是一种非常环保的高效的超短流程制造薄带钢工艺。
本发明的创新点:
1.利用高纯铁含量大于71.5％目数不小于150目超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂混合制粒后有良好的轧制成形性能；
2.高纯铁含量大于71.5％的目数不小于150目超级铁精矿粉/氧化铁粉经75％H2+25％N2或H2气，或50％H2+25％CO+25％N2还原成新生态的海绵状高纯Fe带坯，新生态的海绵状高纯Fe带坯具有优良可压缩性，首先轧制时容易提高带坯密度；
3.工序简短，不需热轧系统工艺设备，采用多次轧制成致密化薄带，实现薄钢带的生产；
4.可方便地生产0.5mm以下的高纯Fe超低C带和含C钢薄钢带；
5.克服烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等工序冗长，并产生大量粉尘和废气、废水对环境的严重污柒的难题，实现带钢生产中三废的超低或0排放；
6.工序简短，工艺最高温度为1200℃，显然需要设备少，全流程容易实行自动化操作，而传统带钢生产中，高炉炼铁--转炉炼钢等过程都要高温达到1600℃左右才能进行；
7.相对传统带钢生产流程投资省，生产成本低，可为企业大幅提高经济效益。
本发明整个生产过程没有烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等生产过程，众所周知，高炉炼铁--转炉炼钢等过程都要高温达到1600℃左右才能进行，且污染十分严重。而本发明方法采用H2和/或CO还原，温度最高1200℃左右，体现出本发明方法较传统钢铁冶金工艺短，更环保，更节能。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
应用实例:
实例一:超低C薄带钢制备，如图1所示:
步骤1、原料制备:将含量99.8％高纯Fe2O3粉加入量100g、有机粘结剂纤维素1.0g，原料按配比称量在混料机中混合60min并制粒，粒径为1.5mm颗粒增加流动性；
步骤2、初轧制并卷取:将1.5mm颗粒的原料在粉末立式轧机中进行按常规方法进行轧制，带坯厚度控制在4.6-5.0mm，并卷取；初轧制薄带坯密度为5.3g/cm3；
步骤3、将带坯置于罩式炉中进行初还原，罩式炉中介质为H2气，初还原温度为950℃，还原时间为3小时；
步骤4、还原后的带坯在卧式轧机中进行四次轧制，带坯厚度控制在0.35-0.41mm并卷取，四次轧制密度为均值7.73g/cm3；
步骤5、将经过步骤4的带坯在罩式炉中依次进行二次烧结及光亮热处理，罩式炉中介质为：30％H2+70％N2,二次烧结温度为1100℃，时间为1.5小时，光亮热处理温度为850℃，时间为1.5小时后随炉冷却至常温；
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取，制得薄带钢。
超低C高纯铁薄带钢检测结果:
主要成份Fe99.93％C0.002％S0.002％P0.001％；密度为均值7.74g/cm3厚度0.35-0.41mm。
实例二.含C薄带钢制备，如图1所示：
步骤1、原料制备:将Fe含量72.1％的目数200目超级铁精矿粉加入量100g、有机粘结剂纤维素0.8g，原料按配比称量在混料机中混合40min并制粒，粒径1.5mm颗粒增加流动性；
步骤2、初轧制并卷取:将1.5mm颗粒的原料在粉末立式轧机中按温度110℃进行温压轧制，带坯厚度控制在3.2-3.5mm，并卷取；初轧制薄带坯密度为5.9g/cm3；
步骤3、将带坯置于在罩式炉中进行初还原，罩式炉中介质为40％H2+35％CO+25％N2，初还原温度为1100℃，还原时间为2.0小时；
步骤4、还原后的带坯在卧式轧机中进行四次轧制，带厚度控制在0.32-0.38mm并卷取，四次轧制密度为7.74g/cm3；
步骤5、将经过步骤4的带坯在罩式炉中依次进行光亮热处理，介质为：30％H2+70％N2,二次烧结温度为1130℃，时间为2.0小时，光亮热处理温度为750℃，时间为1小时后随炉冷却至常温；
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取，制得薄带钢。
含C薄钢带检测结果:主要成份Fe98.93％C0.22％S0.004％P0.003％；密度为7.74g/cm3厚度0.32-0.38mm。
实例三.含C薄带钢制备，如图1所示：
步骤1、原料制备:将Fe含量71.5％的目数150目超级铁精矿粉加入量100g、有机粘结剂纤维素0.5g，原料按配比称量在混料机中混合30min并制粒，粒径1.5mm颗粒增加流动性；
步骤2、初轧制并卷取:将1.5mm颗粒的原料在粉末立式轧机中进行按温度150℃进行温压轧制，带坯厚度控制在2.0-2.3mm并卷取；初轧制薄带坯密度为6.3g/cm3；
步骤3、将带坯置于在罩式炉中进行初还原，罩式炉中介质为40％H2+35％CO+25％N2，初还原温度为1200℃，还原时间为1小时；
步骤4、还原后的带坯在卧式轧机中进行三次轧制，带厚度控制在0.20-0.28mm并卷取，三次轧制密度为7.76g/cm3；
步骤5、将经过步骤4的带坯在罩式炉中依次进行光亮热处理，介质为：30％H2+70％N2,二次烧结温度为1150℃，时间为1.0小时，光亮热处理温度为780℃，时间为2小时后随炉冷却至常温；
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取，制得薄带钢。
含C薄钢带检测结果:主要成份Fe98.73％C0.25％S0.0032％P0.002％；密度为7.76g/cm3厚度0.20-0.28mm。

Claims (4)

1.一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤1、原料制备:将铁含量大于71.5％的超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂原料按配比称量在混料机中混合30-60min制粒，其中以铁含量大于71.5％的超级铁精矿粉/氧化铁粉加入量为100％计，有机粘结剂加入量为超级铁精矿粉/氧化铁粉的0.5-1％；
步骤2、初轧制并卷取:将混好的原料在粉末立式轧机中按常规方法进行粉末轧制或温轧，料坯厚度控制在2-5.0mm，并卷取，温轧温度为110-150℃；
步骤3、将料坯置于罩式炉中进行还原，制备超低C薄带钢罩式炉中介质采用分解氨75％H2+25％N2或H2气，或40％H2+35％CO+25％N2，还原温度为950-1200℃，还原时间为1-3小时；
步骤4、还原后的料坯在卧式轧机中进行1-N次轧制，料坯厚度控制在0.2mm-0.5mm并卷取，并对厚度和密度进行检测，密度控制在7.6g/cm3以上，N为大于2的自然数；
步骤5、将经过步骤4的料坯在罩式炉中依次进行二次烧结及光亮热处理，罩式炉中介质为：30％H2+70％N2，二次烧结温度为1100-1150℃，时间为1-2小时，光亮热处理温度为750--850℃，时间为1-2小时后随炉冷却至常温；
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取，制得薄带钢。
2.根据权利要求1所述的从氧化铁直接制备薄带钢的方法，其特征在于：所述超级铁精矿粉的目数不小于150。
3.根据权利要求1所述的从氧化铁直接制备薄带钢的方法，其特征在于：所述原料混合粒径小于2mm。
4.根据权利要求1所述的从氧化铁直接制备薄带钢的方法，其特征在于：所述有机粘结剂为纤维素。
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