一種低成本生產高錳鋼的精煉方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低成本生產高錳鋼的精煉方法，該精煉方法分別在轉爐出鋼前和鋼水精煉過程中加入錳合成渣，并在鋼水精煉過程中加入還原劑進行脫硫處理，并加入添加料。按本發(fā)明方法制得的高錳鋼，其磷雜質含量明顯降低，生產高錳鋼的過程明顯降低了成本，而且減少了錳鐵合金的使用，避免了生產錳鐵合金時造成污染或消耗過多的勞動力。
【專利說明】
一種低成本生產高錳鋼的精煉方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及高錳鋼精煉技術領域，尤其涉及一種低成本生產高錳鋼的精煉方法。
【背景技術】
[0002] 高錳鋼是抗沖擊磨損的典型耐磨鋼，用于制造球磨機襯板、錘式破碎機錘頭等抗 沖擊抗磨損的鑄件。其中含碳0.9%~1.45 %、含錳11 %~14%的ZGMn 13是經典耐磨鋼的主 要牌號。高錳鋼的合金元素含量較高，需要加入的合金量較多，冶煉消耗的成本較高。由于 加入的錳合金中含有的有害元素磷含量較高，不利于高錳鋼中磷的去除。因此，尋求一種減 少合金加入量，降低鋼中磷含量的方法有利于提高高錳鋼的潔凈度水平。
[0003] 高錳鋼冶煉常用方法有氧化法和返回法。氧化法需用大量價格高的低磷錳鐵，成 本較高;返回法可用大量的高錳鋼返回料，成本較低，但返回法無法去磷，鋼液含磷高，對鑄 件的性能有較大影響。中國專利（申請?zhí)朇N 101191173 A低硅高錳鋼的冶煉方法)公開了一 種低硅高錳鋼的精煉方法，控制鋼中的硅含量；中國專利（申請?zhí)朇N 103642966 A提高冶煉 尚碳尚猛鋼轉爐終點碳含量的方法及煉鋼方法)公開了 一種提尚冶煉尚碳尚猛鋼轉爐終點 碳含量的方法；中國專利（申請?zhí)朇N 103146980A-種利用EBT電弧爐返回法生產高錳鋼的 控磷工藝)公開了一種利用EBT電弧爐返回法生產高錳鋼中冶煉過程中控磷工藝；中國專利 (申請?zhí)朇N 102758066 A-種用錳礦石在LF爐合金化的方法）公開了 一種在LF爐內加錳礦 石的方法。然而，對于在減少錳合金加入量同時降低鋼中磷含量的專利幾乎沒有涉及。因 此，發(fā)明一種低成本高錳潔凈鋼的精煉工藝對于高錳鋼的生產具有非常重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0004] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種低成本生產高錳鋼的精煉方法，用以解決 現(xiàn)有高錳鋼精煉方法無法處理磷雜質和成本較高的問題。
[0005] 本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0006] -種低成本生產高錳鋼的精煉方法，該精煉方法包括：
[0007] Sl、在轉爐出鋼前，向鋼包內加入錳合成渣和焦炭，并隨鋼包一起進行烘烤；
[0008] S2、將轉爐出鋼得到的鋼水注入鋼包，并按每噸鋼加入2kg的比例，加入石灰；
[0009] S3、在鋼水精煉過程中，現(xiàn)將鋼水加熱至1600°C，再加入錳合成渣和石灰，進行脫 磷處理；
[0010] S4、向鋼水精煉渣中加入鋁粉、碳化硅作為還原劑，同時攪拌，直至精煉渣變?yōu)榛?白色；
[0011] S5、向鋼水中加入中碳錳鐵，完成鋼水精煉過程。
[0012] 錳合成渣的原料按錳合成渣總重量的百分比為:錳礦粉或高錳渣80-90%、石灰石 粉0-10%、無煙煤或焦炭10-20%。
[0013]錳合成渣的制作方法為:將各種原料烘干、破碎、磨細后，利用高壓壓制成球狀或 制成包芯線。
[0014]當高錳鋼的成分按重量百分比為:錳a%、碳b%、硅c%時，所述精煉方法加入的原 料按每1噸尚猛鋼為：
[0015] 步驟Sl和S4猛合成渣總量29*x千克；步驟S5中碳猛鐵總量31.2*(a-x)千克；步驟 S4鋁粉總量0.167*a千克;步驟S3石灰總量12.2*x千克;步驟S4碳化硅總量4.3+2.9*x千克；
[0016] a、b、c為預設成分的百分數(shù)，X為錳合成渣提供的錳的百分數(shù)，并且X大于等于2、a_ X大于等于2;
[0017] 錳合成渣、中碳錳鐵、鋁粉、石灰、碳化硅的使用量的誤差均為±10%。
[0018] 精煉方法步驟Sl中，加入的錳合成渣的質量為使用的錳合成渣總質量的50%、加 入的焦炭的質量為每噸高錳鋼加入1千克焦炭;精煉方法步驟S3中加入剩余50%的錳合成 渣。
[0019] 碳化硅可用碳粉和硅粉的混合物代替，碳粉與硅粉的質量比為1: 2。
[0020] 精煉方法步驟S3、S4中，在鋼包底部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為0.001-0.OlNm3 · t -1 · min-、
[0021] 較優(yōu)的，精煉方法步驟S 3、S 4中，在鋼包底部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為 0.008Nm3 · t-1 · min-1O
[0022] 精煉方法步驟S4中，保持精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1500-1600°C。 [0023]較優(yōu)的，精煉方法步驟S4中，保持精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1550°C。 [0024]本發(fā)明有益效果如下：
[0025] 1.與氧化法、返回法冶煉相比，冶煉一爐高錳鋼若用合成渣替代20-60%錳合金中 的錳估計可節(jié)省成本26.95~158.35元/t鋼。
[0026] 2.在精煉過程中減少錳合金加入量的同時脫除50%以上的鋼水磷含量，這是其他 方法所不具備的。中國專利（申請?zhí)朇N 102758066 A-種用錳礦石在LF爐合金化的方法）出 鋼過程脫氧，把粒度5-80mm的錳礦石加入鋼包后，由于較大粒度的錳礦熔化需要一定的時 間和消耗熱量，之后直接用還原劑還原，精煉過程中鋼中的氧勢較低，幾乎不具備脫磷的能 力。而本專利出鋼過程不脫氧或弱脫氧，精煉過程中鋼中的氧勢較高，加入的合成渣易熔 化，形成爐渣堿度大于3的爐渣，溫度控制在1550Γ，促使鋼水的脫磷率可在50%以上，是 專利CN 102758066 A做不到的。
[0027] 3.節(jié)省大量的錳合金，減少錳合金生產中的污染和勞動力的消耗，這是其他專利， 如中國專利（申請?zhí)朇N 103146980 A-種利用EBT電弧爐返回法生產高錳鋼的控磷工藝)所 做不到的。
[0028] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的特征和優(yōu)點從 說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在 所寫的說明書以及權利要求書中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
【具體實施方式】
[0029] 下面具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0030] 在500kg感應爐對高錳鋼的冶煉和精煉方法進行實踐。設計的高錳鋼的主要成分 為:C 1·0-1·4%;Μη ll-14%;Si 0·3-1·0%;Ρ彡0.09%;S彡0.04%。采用石灰、含錳合成 渣、錳鐵合金、鋁、SiC等還原劑，對高錳鋼進行冶煉，以期獲得生產低成本高錳鋼的方法。
[0031] 實施例一
[0032] SI、在轉爐出鋼前，向鋼包內加入18.75kg錳合成渣和0.2kg焦炭，并隨鋼包一起進 行烘烤；
[0033] S2、將轉爐出鋼得到的鋼水注入鋼包，并0.4kg加入石灰；
[0034] S3、在鋼水精煉過程中，現(xiàn)將鋼水加熱至1600°C，再加入18.75kg錳合成渣和 12.7kg石灰，進行脫磷處理；
[0035] S4、向鋼水精煉渣中加入0.4kg鋁粉、4.33kg碳化硅作為還原劑，同時攪拌，直至精 煉渣變?yōu)榛野咨?br>[0036] S5、向鋼水中加入12.5kg中碳錳鐵完成鋼水精煉過程。
[0037]其中錳合成渣的原料為：30kg錳礦粉、1.39kg石灰、6.92kg焦炭；將各種原料烘 干、破碎、磨細后，利用高壓壓制成球狀。
[0038] 精煉方法步驟S3、S4中，在鋼包底部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為0.008Nm3 · Γ1 · min-1O
[0039] 精煉方法步驟S4中，保持精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1550°C。
[0040]步驟Sl轉爐出鋼前的鋼水取樣1，步驟S3結束后對鋼水取樣2,步驟S4結束后對鋼 水取樣3,步驟S5結束后對鋼水取樣4。取樣結果如表1所示。
[0041]表1實施例一取樣結果
[0043]精煉過程中所使用的原料:錳合成渣(含Mn 47.8%，價格1288元/噸）；石灰(有效 CaO蘭90%，價格為600元/噸）；煉鋼脫氧輔料8-20目鋁粒(含Al 96-99%，價格為11000元/ 噸）；碳化硅（SiC 85-98%，價格3900元/噸）；中碳錳鐵(Mn 78%、C 2%，價格為7000元/ 噸）；電費按〇. 52元/kwh計算。
[0044] 在精煉過程中，加入錳合成渣37.5kg(可以替代錳鐵合金18.76kg)，Al塊0.4kg，石 灰14.58kg，碳化娃4.33kg，中碳猛鐵12.50kg，電耗增加41 kwh。以上項可節(jié)省成本31.67元， 折合成噸鋼成本可節(jié)省158.35元/t鋼。
[0045] 實施例二
[0046] Sl、在轉爐出鋼前，向鋼包內加入12.5kg錳合成渣和0.2kg焦炭，并隨鋼包一起進 行烘烤；
[0047] S2、將轉爐出鋼得到的鋼水注入鋼包，并0.4kg加入石灰；
[0048] S3、在鋼水精煉過程中，現(xiàn)將鋼水加熱至1600°C，再加入12.5kg錳合成渣和9. Ikg 石灰，進行脫磷處理；
[0049] S4、向鋼水精煉渣中加入0.4kg鋁粉、3.17kg碳化硅作為還原劑，同時攪拌，直至精 煉渣變?yōu)榛野咨?br>[0050] S5、向鋼水中加入18.76kg中碳錳鐵完成鋼水精煉過程。
[0051 ]其中錳合成渣的原料為:21.5kg錳礦粉、0.21kg石灰、3.29kg焦炭;將各種原料烘 干、破碎、磨細后，利用高壓壓制成球狀。
[0052] 精煉方法步驟S3、S4中，在鋼包底部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為0.008Nm3 · Γ1 · min-1O
[0053] 精煉方法步驟S4中，保持精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1550°C。
[0054]步驟Sl轉爐出鋼前的鋼水取樣1，步驟S3結束后對鋼水取樣2,步驟S4結束后對鋼 水取樣3，步驟S5結束后對鋼水取樣4。取樣結果如表2所示。
[0055]表2實施例二取樣結果
[0057]精煉處理過程中所使用的原料:含錳合成渣(含Mn 47.8%，價格1288元/噸）；石灰 (有效CaO蘭90 %，價格為600元/噸）；煉鋼脫氧輔料8-20目鋁粒（含Al 96-99%，價格為 11000元/噸）；碳化硅（SiC 85-98%，價格3900元/噸）；中碳錳鐵(Mn 78%、C 2%，價格為 7000元/噸）；電費按0.52元/kwh計算。
[0058]在精煉過程中，加入含錳合成渣25kg(可以替代錳鐵合金12.5kg)，A1塊0.4kg，石 灰9.71kg，碳化硅3.17kg，中碳錳鐵18.76Kg，電耗增加27kwh。以上項可節(jié)省成本18.54元， 折合成噸鋼成本可節(jié)省92.7元/t鋼。
[0059] 實施例三
[0060] Sl、在轉爐出鋼前，向鋼包內加入6.25kg錳合成渣和0.2kg焦炭，并隨鋼包一起進 行烘烤；
[0061 ] S2、將轉爐出鋼得到的鋼水注入鋼包，并0.4kg加入石灰；
[0062] S3、在鋼水精煉過程中，現(xiàn)將鋼水加熱至1600°C，再加入6.25kg錳合成渣和4.46kg 石灰，進行脫磷處理；
[0063] S4、向鋼水精煉渣中加入0.4kg鋁粉、2.02kg碳化硅作為還原劑，同時攪拌，直至精 煉渣變?yōu)榛野咨?br>[0064] S5、向鋼水中加入25.0 Ikg中碳錳鐵完成鋼水精煉過程。
[0065]其中錳合成渣的原料為：11.25kg錳礦粉、1.25kg焦炭；將各種原料烘干、破碎、磨 細后，利用高壓壓制成球狀。
[0066] 精煉方法步驟S3、S4中，在鋼包底部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為0.008Nm3 · Γ1 · min-1O
[0067] 精煉方法步驟S4中，保持精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1550°C。
[0068] 步驟Sl轉爐出鋼前的鋼水取樣1，步驟S3結束后對鋼水取樣2,步驟S4結束后對鋼 水取樣3，步驟S5結束后對鋼水取樣4。取樣結果如表3所示。
[0069]表3實施例三取樣結果
[0072]精煉處理過程中所使用的原料:含錳合成渣(含Mn 47.8%，價格1288元/噸）；石灰 (有效CaO蘭90 %，價格為600元/噸）；煉鋼脫氧輔料8-20目鋁粒（含Al 96-99%，價格為 11000元/噸）；碳化硅（SiC 85-98%，價格3900元/噸）；中碳錳鐵(Mn 78%、C 2%，價格為 7000元/噸）；電費按0.52元/kwh計算。
[0073]在精煉過程中，加入含錳合成渣12.5kg(可以替代錳鐵合金6.25kg)，A1塊0.4kg， 石灰4.86kg，碳化娃2.02kg，中碳猛鐵25. Olkg，電耗增加14kwh。以上項可節(jié)省成本5.39元， 折合成噸鋼成本可節(jié)省26.95元/t鋼。
[0074]綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種低成本生產高錳鋼的精煉方法，本發(fā)明方法 與氧化法、返回法冶煉相比，冶煉一爐高錳鋼若用合成渣替代20-60%錳合金中的錳估計每 噸產品可節(jié)省成本26.95-158.35元;本發(fā)明出鋼過程不脫氧或弱脫氧，精煉過程中鋼中的 氧勢較高，加入的合成渣易熔化，形成爐渣堿度大于3的爐渣，溫度控制在1550 °C，促使鋼水 的脫磷率可在50%以上;本發(fā)明節(jié)省大量的錳合金，減少錳合金生產中的污染和勞動力的 消耗。
[0075]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種低成本生產高錳鋼的精煉方法，其特征在于，所述精煉方法包括： 51、 在轉爐出鋼前，向鋼包內加入錳合成渣和焦炭，并隨鋼包一起進行烘烤； 52、 將轉爐出鋼得到的鋼水注入鋼包，并按每噸鋼加入2kg的比例，加入石灰； 53、 在鋼水精煉過程中，先將鋼水加熱至1600°C，再加入錳合成渣和石灰，進行脫磷處 理； 54、 向鋼水精煉渣中加入鋁粉、碳化硅作為還原劑，同時攪拌，直至精煉渣變?yōu)榛野咨? 55、 向鋼水中加入中碳猛鐵完成鋼水精煉過程。2. 根據權利要求1所述的精煉方法，其特征在于，所述錳合成渣的原料按錳合成渣總重 量的百分比為:錳礦粉或高錳渣80-90%、石灰石粉0-10%、無煙煤或焦炭10-20%。3. 根據權利要求2所述的精煉方法，其特征在于，所述錳合成渣的制作方法為:將各種 原料烘干、破碎、磨細后，利用高壓壓制成球狀或制成包芯線。4. 根據權利要求1-3任一所述的精煉方法，其特征在于，當高錳鋼的成分按重量百分比 為:錳a%、碳b%、硅c%時，所述精煉方法加入的原料按每1噸高錳鋼為： 步驟S1和S4錳合成渣總量29*x千克；步驟S5中碳錳鐵總量31.2*(a-x)千克；步驟S4鋁 粉總量0.167*a千克;步驟S3石灰總量12.2*x千克;步驟S4碳化硅總量4.3+2.9*x千克； a、b、c為預設成分的百分數(shù)，X為錳合成渣提供的錳的百分數(shù)，并且X大于等于2、a_x大 于等于2; 錳合成渣、中碳錳鐵、鋁粉、石灰、碳化硅的使用量的誤差均為±10%。5. 根據權利要求4所述的精煉方法，其特征在于，所述精煉方法步驟S1中，加入的錳合 成渣的質量為使用的錳合成渣總質量的50%、加入的焦炭的質量為每噸高錳鋼加入1千克 焦炭;所述精煉方法步驟S3中加入剩余50 %的錳合成渣。6. 根據權利要求1或4或5所述的精煉方法，其特征在于，所述碳化硅可用碳粉和硅粉的 混合物代替，碳粉與硅粉的質量比為1:2。7. 根據權利要求1所述的精煉方法，其特征在于，所述精煉方法步驟S3、S4中，在鋼包底 部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為0.001-0.01 Nm 3 · t-1 · min-1。8. 根據權利要求1所述的精煉方法，其特征在于，所述精煉方法步驟S3、S4中，在鋼包底 部進行吹氬作業(yè)，吹氬強度為〇.〇〇8Nm 3 · Γ1 · mirT1。9. 根據權利要求1或7或8所述的精煉方法，其特征在于，所述精煉方法步驟S4中，保持 精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1500-1600 °C。10. 根據權利要求1或7或8所述的精煉方法，其特征在于，所述精煉方法步驟S4中，保持 精煉渣的堿度大于3.0，保持加熱溫度為1550 °C。
【文檔編號】C21C7/00GK106086314SQ201610703330
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月22日
【發(fā)明人】吳偉, 戴詩凡, 張曦東, 王鵬
【申請人】鋼鐵研究總院