CN1142296C - 电炉炼钢用改性铁及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电炉炼钢用新型原料改性铁及其制造方法，属于钢铁冶金技术领域。所述改性铁由高炉铁水和粒状铁氧化物组成，其配比为(重量%)：高炉铁水70～80%，粒状铁氧化物20～30%。所述制造方法是根据高炉铁水的成份范围，在铸铁时加入粒状铁氧化物，使生铁中碳与铁氧化物中的氧成理论平衡，生产出铁与铁氧化物固溶、铁氧化物在铁中均匀分布的改性铁，根据电炉炼钢的要求铸造成合适重量的料块。本发明能保证在冶炼时碳氧进行充分反应，生产出合格的钢水。
Description
本发明涉及一种电炉炼钢用新型原料改性铁及其制造方法，属于钢铁冶金技术领域。
电炉炼钢的产量已占世界总钢量的30％，传统电炉炼钢的主要原料是废钢，随着电炉炼钢的迅速发展，废钢资源出现严重短缺，对电炉炼钢的生产造成一定的影响；同时废钢的价格高，制约着炼钢吨钢成本的进一步降低。CN1228479A公开了一种以全生铁配加铁球团矿作氧化剂的炼钢方法，解决了炼钢原料来源问题，但是该方法存在以下缺陷：1、铁球团矿作为氧化剂配加5～20％的比例不能完全脱去生铁中的碳，这是因为炼钢生铁中含有硅、锰等还原性较强的元素，在冶炼时优先被氧化要消耗一部分氧化剂—铁球团矿，而剩余的铁球团矿作为氧化剂不能完全脱去生铁中的碳；2、铁球团矿与生铁混合入炉生产的炼钢工艺，不能保证铁球团矿中氧与生铁的碳进行充分的反应，脱碳效果不理想。这是由于铁球团矿的熔点比生铁低，比重小，在熔化期优先熔化，并飘浮在钢液的上面，造成碳氧反应的界面小，使碳氧反应不能充分进行；同时部分熔化的铁球团矿随着脱磷、脱硫的排渣而排出，造成氧化剂的损失，也损失了一部分铁素。
本发明的目的是提供一种电炉炼钢用新型原料改性铁及其制造方法，该改性铁中碳与氧达到理论上的平衡，其制造方法能保证在冶炼时碳氧进行充分反应，生产出合格的钢水。
本发明的目的是这样实现的：
所述改性铁由高炉铁水和粒状铁氧化物组成，其配比为(重量％)：高炉铁水70～80％，粒状铁氧化物20～30％。根据高炉铁水的成份范围，在铸铁时加入粒状铁氧化物，使生铁中碳与铁氧化物中的氧成理论平衡，生产出铁与铁氧化物固溶、铁氧化物在铁中均匀分布的改性铁，根据电炉炼钢的要求铸造成合适重量的料块。
所述粒状铁氧化物为粒度5～50mm的铁烧结矿、铁球团矿或块矿的任一种。
所述改性铁制造方法为：
采用高炉铁水，根据所述高炉铁水的成份范围，在铸铁时加入所述粒状铁氧化物，高炉铁水与粒状铁氧化物的配比为(重量％)：高炉铁水70～80％，粒状铁氧化物20～30％；使生铁中碳与铁氧化物中的氧成理论平衡。所述铁水与铁氧化物的加入顺序可采用下述两种方式：
1.在铁水铸模中加入全部铁氧化物，然后浇铸铁水，在铁水完全凝固之前，将铁水与铁氧化物混合均匀，使铁氧化物包裹在铁水中，铁水凝固后，便生成所述改性铁。
2.在铁水铸模中先浇铸40～60％的铁水，然后加入全部铁氧化物，在铁水凝固之前，浇铸剩余的铁水，将铁水与铁氧化物混合均匀，使铁氧化物包裹在铁水中，铁水凝固后，便生成所述改性铁。
根据电炉炼钢的要求将所述改性铁铸造成40kg以下重量的料块。
采用所述改性铁配加生铁、废钢进行炼钢，配加比例为(重量％)：
改性铁20～100％，余为生铁、废钢。
所述改性铁由于碳氧达到理论上的平衡，保证了冶炼时脱碳反应对氧的要求。理论计算时，充分考虑硅、锰反应耗氧。
所述改性铁由于铁与氧化物固溶，氧化物在铁中呈均匀分布，在熔化过程中，铁与铁氧化物反应伴随熔化进行，从而克服了CN1228479A中存在的在冶炼熔化期部分铁球团矿先熔化后未进行脱碳反应，而随着脱磷、脱硫排渣而排出，造成的脱碳反应不充分熔清碳含量过高的问题。
所述改性铁铁与氧化物固溶，使改性铁的熔点比生铁降低。所述改性铁配加生铁或废钢冶炼时，在冶炼熔化期改性铁首先熔化，形成以改性铁为主的液态熔体层，改性铁中的碳与铁氧化物的氧在熔池内反应产生氧化碳气泡，促进了液态熔体向未熔化混合料的传热，提高了熔化速度，缩短了熔化期，从而降低了电耗。
下面结合实施例对本发明内容作进一步说明：
实施例：(1)、铁水成份：C 4.5％，Si 0.85％，Mn 0.12％，余为铁；(2)、铁球团矿主要成份：TFe 57.41％，FeO 0.80％；(3)、铁水与球团矿之比为：77.8∶22.2。
铁球团矿粒度为5～50mm。
在铁水铸模中先浇铸50％的铁水，然后加入全部铁球团矿，在铁水凝固之前，浇铸剩余50％的铁水，用压入设施在铁水铸模上部压制，使铁氧化物包裹在铁水中，铁水凝固后，便生成所述改性铁。
可以计算所述改性铁中碳氧平衡情况：
100kg改性铁中：
FeO：0.8％×22.2＝0.1776kg
其中氧为 16÷(16+56)×0.1776＝0.0395kg
铁为 0.1776-0.0395＝0.1381kg
Fe2O3中：铁为 57.41％×22.2-0.1381＝12.607kg
氧为 5.403kg
则全氧含量为 5.403+0.0395＝5.4425kg
100kg改性铁中碳含量为 4.5％×77.8＝3.501kg
硅.锰优先氧化，100kg改性铁中的硅消耗氧为
32÷28×77.8×0.85％＝0.756kg
锰消耗氧为 16÷55×77.8×0.12％＝0.027kg
余氧为 5.4425-(0.756+0.027)＝4.6595kg
余氧可消耗碳 12÷16×4.6595＝3.495kg
100kg改性铁中剩余碳为 3.501-3.495＝0.006kg
即含碳量为0.006％，可认为改性铁中碳氧为平衡状态。
在20吨电炉中以上述改性铁配加生铁、废钢为原料进行了冶炼试验：
总装入量 26吨 改性铁的配加量13吨
废钢加入量 9吨 生铁加入量 4吨
炉料分三批加入：第一批为改性铁13吨；第二批为废钢3吨，生铁4吨；第三批为废钢6吨。改性铁加入位置为炉子底部。
生产数据：
| 熔清碳(％) | 电耗(Kwh) | 通电时间 | 产量(吨) |
| 0.66 | 8550 | 2:35 | 23.65 |
成品成份：(20钢)
| C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | Al％ |
| 0.21 | 0.21 | 0.40 | 0.010 | 0.013 | 0.033 |
试验情况如下：
1.熔化期和氧化期无明显大沸腾；
2.熔清碳能满足工艺要求；
3.无大量悬料现象发生；
4.熔化期及氧化期炉渣泡沫化良好，流动性好，对脱磷、脱硫、去除夹杂和气体有明显的优越性；
5.还原期操作与普通生产工艺一样；
6.试验期间，成品成份全部合格。
从试验结果可以看出：本发明电炉炼钢用改性铁及其制造方法能够满足电炉炼钢的冶炼要求，能够实现代替生铁、废钢炼钢，符合工业化大生产的应用条件，具有广泛的推广价值。
Claims (3)
1、一种电炉炼钢用改性铁，其特征在于所述改性铁由高炉铁水和粒状铁氧化物组成，其配比为(重量％)：高炉铁水70～80％，粒状铁氧化物20～30％；所述粒状铁氧化物为粒度5～50mm的铁烧结矿、铁球团矿或块矿的任一种。
2、一种如权利要求1所述改性铁的生产方法，其特征在于采用高炉铁水，根据所述高炉铁水的成份范围，在铸铁时加入所述粒状铁氧化物，高炉铁水与粒状铁氧化物的配比为(重量％)：高炉铁水70～80％，粒状铁氧化物20～30％；使生铁中碳与铁氧化物中的氧成理论平衡，所述铁水与铁氧化物的加入顺序为：
在铁水铸模中加入全部铁氧化物，然后浇铸铁水，在铁水完全凝固之前，将铁水与铁氧化物混合均匀，使铁氧化物包裹在铁水中，铁水凝固后，便生成所述改性铁。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于所述铁水与铁氧化物的加入顺序为：在铁水铸模中先浇铸40～60％的铁水，然后加入全部铁氧化物，在铁水凝固之前，浇铸剩余的铁水，将铁水与铁氧化物混合均匀，使铁氧化物包裹在铁水中，铁水凝固后，便生成所述改性铁。
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