鉻鉬金屬自還原球團及其制備和直接合金化鋼液的方法
【專利摘要】本發明涉及合金鋼冶煉，特別涉及鉻鉬金屬自還原球團及其制備和直接合金化鋼液的方法。球團各組分按質量百分比計算為：高碳鉻鐵粉40-65%、氧化鉬粉15-40%、還原劑5-15%、助熔劑3-5%。在電爐或轉爐出鋼過程中向鋼包添加這種自還原球團產品，在高溫鋼水以及球團內還原劑的作用下，球團內的金屬元素得到有效還原，即對鋼水進行直接合金化；將該自還原球團產品應用于含Cr、Mo元素的不銹鋼、耐磨鋼等合金鋼的冶煉，既可以省去生產鉬鐵的工序，又可以實現Cr、Mo元素的一次性添加，降低添加合金元素成本，縮短冶煉周期，同時拓寬了高碳鉻鐵的使用范圍，此外還能解決煉鋼過程中Mo元素添加沉降難、揮發大的問題。
【專利說明】鉻鉬金屬自還原球團及其制備和直接合金化鋼液的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及合金鋼冶煉，屬于金屬材料領域，特別涉及鉻鑰金屬自還原球團及其制備和直接合金化鋼液的方法。
【背景技術】[0002]隨工業的迅速發展，鋼鐵材料使用日益廣泛，對鋼鐵材料的性能提出更多更高的要求；在碳鋼的基礎上添加某一種或某幾種一定量的合金元素構成的合金鋼，在使用性能和方法性能上進一步得到改善；Cr、Mo元素作為重要的合金化元素，常用于提高合金鋼的強度、彈性、韌性、耐磨性、抗腐蝕性能，廣泛用于不銹鋼、耐磨鋼的生產；此外鉻鑰鋼及鉻鑰復合材料具有良好的抗氧化和熱強性能，在石油、化工等行業的應用日益廣泛。
[0003]合金鋼的冶煉主要是通過添加鐵合金和金屬單質的形式加入鋼液，但鐵合金冶煉過程具有能耗高、對環境污染嚴重的特點，開發不使用鐵合金或者少用鐵合金的合金鋼冶煉方法具有重大戰略意義；現代煉鋼生產中Cr主要是通過鉻鐵添加到鋼中，但是高碳鉻鐵含碳過高也給其使用范圍帶來限制；而此的添加則是用氧化鑰塊替代鑰鐵，但是Mo的添加存在揮發損失大的問題；如何把煉鋼生產中Cr、Mo元素的合金化一次性完成，以及如何提高合金元素收得率，是本發明要解決的問題，沒有檢索到相關專利或文獻報道。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種新型鉻鑰金屬添加劑，可作為生產含Cr、Mo鑰元素的不銹鋼、耐磨鋼的合金化原料以及用于相關合金鋼冶煉后期成分調整方法，可實現Cr、Mo元素的一次性添加，減少鑰元素的揮發損失，提高鉻鑰合金元素的收得率和一次合金化成分達標率。
[0005]實現本發明的技術方案特征是:
鉻鑰金屬自還原球團，各組分按質量百分比計算為:高碳鉻鐵粉40-65%、氧化鑰粉15-40%、還原劑5-15%、助熔劑3-5%。
[0006]所述的高碳鉻鐵粉含50_65wt%的Cr，6-9.5wt%的C，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0007]所述的氧化鑰粉為含50.53-55.32wt%Mo的鑰焙砂，余量為SiO2氧化鐵等不可避免的雜質。
[0008]所述的還原劑可以為Al、S1、Mn、Ca、Mn-Fe、S1-Fe、Si_Ca中的任一種。
[0009]所述的助熔劑為CaF2。
[0010]鉻鑰金屬自還原球團的制備方法是:先將高碳鉻鐵粉、氧化鑰粉、還原劑、助熔劑分別經過破碎研磨成50-200目的粉料，然后按比例混料，添加有機粘結劑，混勻后送至Φ20 mm X 20 mm的球團機上壓制成球,烘干后待用。
[0011]所述的有機粘結劑為葡萄糖溶液，添加量為球團總重量的2-4%，葡萄糖溶液的質量濃度為50%。所述烘干溫度為200°C，烘干時間為2-3h。
[0012]一種鉻鑰合金自還原球團直接合金化煉鋼方法，具體步驟包括:在電爐或轉爐出鋼過程中向鋼包添加這種鉻鑰金屬自還原球團，在高溫鋼水以及球團內還原劑的作用下，球團內的金屬元素鑰得到還原，對鋼水進行直接合金化。
[0013]本發明的一種鉻鑰金屬自還原球團直接合金化煉鋼方法的使用特征在于:將自還原球團經過充分烘干后分批多次加入到鋼水包中，自還原球團的加入量是廢鋼總量的3±0.3% ;具體方法為:在電爐或轉爐出鋼過程中，待出鋼1/4時開始添加自還原球團，出鋼3/4時加入完畢。
[0014]在高溫鋼水(1600-1700°C)作為熱源的情況下，球團內部溫度快速上升；由熱力學數據可知，Al、S1、Ca、Fe這些還原劑與氧化鑰的反應的開始還原溫度均低于1000°C，所以氧化鑰在球團內還原劑的作用下得到快速還原得到Mo并擴散至鋼液中；隨著溫度的不斷升高，還原劑熔化完全，即還原劑活度增大，同時鉻鐵開始熔化(鉻鐵熔點1500°C以上)，鉻鐵中的自由碳作為還原劑參與Mo的還原反應；以上因素均有利于還原反應的徹底進行，同時有利于Mo向鋼液中擴散。
[0015]對于Mo的揮發問題，首先由于鋼水的覆蓋保護作用，Mo的揮發大大降低；再次由于轉爐或電爐出鋼溫度較高，保證了氧化鑰的快速還原；此外，不斷澆注的鋼水也對球團產生一定的沖刷效果，加速球團升溫，加快還原反應進行；該方法有效提高了 Mo的金屬收得率。
[0016]與現有技術相比，本發明具有以下優點和效果:
I)將自還原球團產品應用于煉鋼生產，完成Cr、Mo元素的一次性添加；既可以省去生產鑰鐵的工序，又可以降低添加合金元素成本，縮短冶煉周期；同時拓寬了高碳鉻鐵的使用范圍。
[0017]2)直接將高碳鉻鐵和氧化鑰球加工成自還原球團，加入鋼包進行合金化，Cr、Mo金屬回收率穩定在95%以上，說明該方法具有很好的社會和經濟效益。
[0018]3)本發明得到的自還原球團產品有效的解決了鋼廠在氧化鑰球添加過程中氧化鑰球難以下沉至鐵液導致揮發損失嚴重的問題。
[0019]4)本發明中自還原球團分批多次添加，不但利用了鋼液的高溫特點，而且減少了傳統方法造渣合金化等問題，且相對增大氧化鑰還原反應速率，所以不但改善了勞動強度而且提聞了 Mo的收得率。
[0020]綜上所述，本發明提供了一種鉻鑰金屬自還原球團直接合金化煉鋼方法是一種低能耗、環保、高效生產方法，具有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施實例對本發明的【具體實施方式】做進一步的描述；實施實例僅用于說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明。
[0022]實施例1:用自還原球團冶煉12CrMo鋼
自還原球團成分配比:45%高碳鉻鐵、40%氧`化鑰、10%Mn鐵、5%CaF2 ;其中高碳鉻鐵中Cr和C的含量分別為55%Cr，8%C，余量為Fe和不可避免的雜質；氧化鑰為含54 wt%Mo的鑰焙砂，余量為SiO2、氧化鐵等不可避免的雜質；所用Mn鐵為60wt%Mn的猛鐵。
[0023]鉻鑰金屬自還原球團的制備方法是:先將高碳鉻鐵粉、氧化鑰粉、還原劑、助熔劑分別經過破碎研磨成100目的粉料，然后按比例混料，添加球團總重量4%的葡萄糖溶液作粘結劑，葡萄糖溶液的質量濃度為50%，混勻后送至Φ 20 mm X 20 mm的球團機上壓制成球，在200°C下經過2.5小時烘干后待用； 在額定容量5t的電弧爐中冶煉，前期冶煉廢鋼4t，沿用傳統方法在出鋼前除Cr、Mo元素外其他元素均達到出鋼成分要求，在出鋼1/4時開始向鋼包中添加自還原球團，出鋼3/4時結束添加，總計添加球團IlOkg ；取樣檢測產品成分完全符合GBT3077-1999合金結構鋼標準相關12CrMo成分要求，且Cr、Mo金屬收得率分別達到99.1%、97.8%。
[0024]實施例2:用自還原球團冶煉16CrMo鋼
自還原球團成分配比:65%高碳鉻鐵、30%氧化鑰、10%Si鐵、5%CaF2 ;其中高碳鉻鐵中Cr和C的含量分別為60%Cr，9%C，余量為Fe和不可避免的雜質；氧化鑰為含55 wt%Mo的鑰焙砂，余量為SiO2、氧化鐵等不可避免的雜質；所用Si鐵為60wt%Si的娃鐵。
[0025]鉻鑰金屬自還原球團的制備方法是:先將高碳鉻鐵粉、氧化鑰粉、還原劑、助熔劑分別經過破碎研磨成200目的粉料，然后按比例混料，添加球團總重量3%的葡萄糖溶液作粘結劑，葡萄糖溶液的質量濃度為50%，混勻后送至Φ 20 mm X 20 mm的球團機上壓制成球，在200°C下經過3小時烘干后待用；
在額定容量5t的電弧爐中冶煉，前期冶煉廢鋼4t，沿用傳統方法在出鋼前除Cr、Mo元素外其他元素均達到出鋼成分要求，在出鋼1/4時開始向鋼包中添加自還原球團，出鋼3/4時結束添加，總計添加球團120kg ；取樣檢測產品成分完全符合GBT3077-1999合金結構鋼標準相關16CrMo成分要求，且Cr、Mo金屬收得率分別達到98.9%,98.1%。
【權利要求】
1.鉻鑰金屬自還原球團，其特征在于:各組分按質量百分比計算為:高碳鉻鐵粉40-65%、氧化鑰粉15-40%、還原劑5-15%、助熔劑3_5%。
2.如權利要求1所述的鉻鑰金屬自還原球團，其特征在于:所述的高碳鉻鐵粉含5(T65wt%的Cr，6~9.5wt%的C，余量為鐵和不可避免的雜質。
3.如權利要求1所述的鉻鑰金屬自還原球團，其特征在于:所述的氧化鑰粉為含50.53飛5.32wt%Mo的鑰焙砂，余量為SiO2、氧化鐵等不可避免的雜質。
4.如權利要求1所述的鉻鑰金屬自還原球團，其特征在于:所述的還原劑為Al、S1、Mn、Ca, Mn-Fe, S1-Fe和S1-Ca中的任一種；所述的助熔劑為CaF2。
5.如權利要求1所述的鉻鑰金屬自還原球團的制備方法，其特征在于:包括如下制備步驟: (1)先將高碳鉻鐵粉、氧化鑰粉、還原劑、助熔劑分別經過破碎研磨成50-200目的粉料； (2)分別稱取物料,按比例混料,添加粘結劑,混勻后送至Φ20mm X 20 mm的球團機上壓制成球，烘干后待用。
6.如權利要求5所述的鉻鑰金屬自還原球團的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述的有機粘 結劑為葡萄糖漿，添加量為球團總重量的2-4%，葡萄糖漿的質量百分濃度為50%。
7.如權利要求5所述的鉻鑰金屬自還原球團的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述的烘干溫度為200°C，烘干時間為2-3h。
8.如權利要求1所述的鉻鑰金屬自還原球團的直接合金化煉鋼方法，其特征在于具體步驟如下:在電爐或轉爐出鋼過程中向鋼包添加鉻鑰金屬自還原球團，在高溫鋼水以及球團內還原劑的作用下，球團內的金屬元素鑰得到還原，對鋼水進行直接合金化。
9.如權利要求8所述的鉻鑰金屬自還原球團的直接合金化煉鋼方法，其特征在于:將自還原球團經過充分烘干后分批多次加入到鋼水包中，自還原球團的加入量為廢鋼總量的3土0.3% ;在電爐或轉爐出鋼過程中，待出鋼1/4時開始添加自還原球團，出鋼3/4時加入完畢。
【文檔編號】C21C7/00GK103667690SQ201310683198
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】李桂榮, 曹磊, 王宏明, 趙加愛 申請人:江蘇大學