一種提高錳礦直接合金化鋼水錳收得率的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于轉爐或電爐煉鋼錳合金化技術領域,具體涉及一種錳礦直接合金化的方法,特別是關于提高錳礦直接合金化鋼水錳收得率的方法。
【背景技術】
[0002]為了降低煉鋼成本,冶金工作者嘗試從原料、冶煉工藝等方面進行了許多有益的探討和研宄,如用廉價的初級品或氧化物礦物質代替合金對鋼進行直接合金化就是其中方法之一。在眾多直接合金化工藝中,錳礦直接合金化受到了高度重視。
[0003]錳礦直接合金化給鋼鐵企業帶來較好的效益,但從目前的國內錳礦還原的研宄結果看,在煉鋼過程中錳礦還原的效果不佳,錳的回收率較低,沒有廣泛地應用到實際生產中,主要存在的冋題是:
[0004](I)在轉爐內加入錳礦或錳礦復合球團,由于轉爐內氧化性氣氛,錳的還原率很低。如中國專利(申請號201110055720.4使錳礦直接還原合金化的轉爐煉鋼工藝)公開了一種在轉爐為加錳礦的工藝方法,錳的收得率在30?40%左右。
[0005](2)在精煉過程中加入錳礦或錳礦復合球團,由于受到鋼包攪拌和頂渣的各種影響,加入的錳礦或錳礦球團不能充分與鋼水接觸,導致錳的收得率低于加入錳合金的收得率。如中國專利(申請號201110280459.8 —種氬氧爐用復合球團及其制備方法)公開了一種在精煉爐加錳、鉻復合球團的方法,由于受到上述的限制,錳礦的收得率在82%左右。
[0006](3)在精煉過程中從料倉中同時加入的錳礦或錳礦復合球團,需要一定的時間熔化,錳礦吸熱,需要消耗一些熱量,所以需要增加一定的精煉時間,給精煉生產調度帶來難度。
[0007]由于上述的原因,使目前鋼廠使用錳礦直接合金化的應用較少。因此,開發出適合煉鋼廠的錳礦直接合金化的方法是非常重要的。
【發明內容】
[0008]鑒于上述生產問題,本發明的目的在于提供一種提高錳礦直接合金化鋼水錳收得率的方法,通過縮短錳礦還原時間和提高錳礦的還原率,實現錳礦直接合金化獲得高回收率的目的。
[0009]本發明采取的技術方案如下:一種提高錳礦直接合金化鋼水錳收得率的方法,其特征在于,是指把猛礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭按一定比例制成混合粉料,另準備鋁粉和/或硅粉作為備用料,利用兩種料做成包芯線,在煉鋼的精煉工序中喂入到的鋼水中,還原出錳的一種方法。
[0010]其中,進一步講,所述錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭的混合粉料的組成是:按重量百分比:錳礦50?90 %,石灰或輕燒白云石O?20 %,無煙煤或焦炭10?30 %。
[0011]所述鋁粉和/或硅粉占所述錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭混合粉料的1/4 ?1/3。
[0012]所述錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭混合粉料的制作方法是:順序經過烘干、破碎、磨粉,磨成粒度小于0.074mm的粉料。
[0013]所述銷粉和/或娃粉也磨成粒度小于0.074mm的粉料。
[0014]其中,進一步講,所述包芯線的制作方法是:把配制好的所述錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭的混合粉料作為包芯線的外層粉料,把鋁粉和/或硅粉作為包芯線的內部粉料;先用鋁箔或者鋼帶把內部粉料包裹在鋁箔或者鋼帶中;然后在鋁箔或者鋼帶外包覆外層粉料,使得外層粉料對內部粉料形成包裹層;再在外層粉料的外部用鋼帶包裹,形成一根鋼帶包裹的線性體,即為包芯線。
[0015]所述內部粉料在鋁箔或鋼帶內形成的是截面為圓形的實心圓柱體,外層粉料在鋁箔或鋼帶外形成的是一截面為圓環的環形圓柱體。
[0016]所述內部粉料和外層粉料都為均勻鋪布。
[0017]進一步講,所述包芯線的加入方法是:在精煉工序中鋼包進站時進行喂線,喂線的同時在鋼包底部吹入氬氣。
[0018]本發明與其他方法相比本發明具有如下優點:
[0019](I)本發明用包芯線喂線的方法把配置好的錳礦混合料喂入到鋼水中,保證混合料在高溫鋼水下迅速反應,促進反應的平衡和粉劑與鋼水的接觸面積,有助于提高錳的收得率。與頂部加入錳礦混合物的技術相比具有較好的動力學條件。
[0020](2)本發明通過喂線工位喂入包芯線,大大縮短了精煉過程錳礦的處理周期,有助于生產的組織和調度,比頂部加入錳礦的混合物的方法有更好的應用前景。
[0021](3)本發明通過喂線的方法把按比例混合的錳礦混合物加入鋼水中,錳礦的還原反應更接近化學反應平衡,大大縮短精煉爐的加熱時間,降低電的消耗。與頂部加錳礦混合物的方法相比可節約電耗10%左右,大大降低生產成本。
【附圖說明】
[0022]圖1是用S1、Al、C還原MnO的自由能與溫度的關系熱力學曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過一些實施例來具體說明本發明技術方案的實施過程并體現它的優點。
[0024]經實驗室研宄發現,冶金用錳礦的主要礦相組成,按重量百分比為=Mn2O3占10?15% ;MnSi03占 25 ?35% ;Mn02A 10 ?20% ;MnC03占 20 ?30%及 Fe3O4占 10 ?20%。這些礦相中Mn203、MnO2,1^0)3在1200°C以內就很容易分解和被爐料中的碳還原成錳,而對錳礦中的11^103需要在較高的溫度和還原氣氛下才能還原。而轉爐煉鋼爐渣中二氧化硅含量較高時,易與氧化錳結合,產生的硅酸錳,又很難還原,這是轉爐煉鋼錳礦還原錳收得率低的原因。同時,在精煉過程中加入的錳礦也易與頂渣結合,若頂渣中二氧化硅含量高,也會影響錳在精煉過程中的收得率。
[0025]為了解決這個問題,本發明考慮在還原錳礦時配加一定量的氧化鈣或氧化鎂(氧化鈣和氧化鎂的原材料取自于石灰和/或輕燒白云石),把硅酸錳中的二氧化硅置換出來,發生如下反應:
[0026]MnSi03+Ca0+C = Mn+CaSi03+C0 (I)
[0027]MnS1s+CaO+C = Mn+CaS1s+CO (2)
[0028]反應式(I)、(2)中的硅酸鈣和硅酸鎂都是比較穩定的物質,可促使錳的還原。
[0029]同時還發現,在礦料中添加鋁和硅也有助于錳的還原,從而提高錳的收得率。用S1、Al、C作為還原劑還原MnO的自由能與溫度的關系熱力學曲線如圖1。S1、Al、C還原MnO發生如下反應:
[0030]3Mn0+2Al = 3Μη+Α1203
[0031]2Mn0+(8/3)C = (2/3)Mn3C+2C0
[0032]2Mn0+Si = 2Mn+Si02
[0033]MnO+C = Mn+CO
[0034]從圖1看,最好是Al還原MnO,Si與C相差不多。所以最好選擇Al。在中低碳猛鐵生產中就是在電爐內,在有CaO的環境下可選擇Si,用硅錳合金中的Si作還原劑,可還原富錳渣或錳礦,生成的Si02在具有一定CaO的條件下對錳回收影響不大。
[0035]同時還發現,錳礦在煉鋼中,在精煉工序中加入較好。在精煉工序中加入錳礦,主要是錳礦在還原條件下利于還原,精煉工序中爐渣FeO很低,< 1% ;而轉爐或電爐工序中FeO 較高,>10%。
[0036]除材料的選擇性研宄以外,在工藝上,本發明也做了革新研宄。采用包芯線加入的方法把礦料和還原用料等制作成包芯線加入到冶煉鋼水中。通常加入錳礦和還原劑都是從鋼包口以爐料的形式加入,缺少攪拌,且容易先與頂渣反應,而頂渣中氧化鐵含量較高,影響錳礦的回收率。且加入冷料多會降低鋼水溫度,進入LF加入會更多消耗電能。
[0037]鑒于上述分析,本發明采用錳礦在合金化鋼水中直接還原的煉鋼工藝,將錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭的混合粉劑及鋁粉或硅粉制成的包芯線,利用包芯線加入到鋼水中,其方法是新技術。
[0038]工藝過程如下:
[0039]I)將錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭磨粉,按一定比例配制成混合粉料。
[0040]2)鋁粉和/或硅粉按上述錳礦混合粉料的1/4?1/3比例準備;
[0041]其中,錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭的混合粉劑的配制方法是:將錳礦、石灰或輕燒白云石、無煙煤或焦炭經過烘干、破碎、磨細(磨粉粒度小于0.074mm)后,按一定比例混勻作為錳礦混合物備用料,其配料組成比例按重量百分比為:錳礦50?90%,石灰或輕燒白云石O?20 % (輕燒白云石含MgO較高,其它雜質含量少),無煙煤或焦炭10?30% ;銷粉和/或娃粉的制備也是如此。
[0042]本發明把各物質按比例混合,所取比例使錳礦的還原反應更接近化學反應平衡。
[0043]3)制作包芯線:包芯線是由鋼帶和/或鋁箔包裹粉料構成的,粉料包括所述的錳礦混合粉料和所述的鋁粉和/或硅粉。
[0044]制作包芯線的方法是:把配制好的錳礦混合粉料作為外層粉料,把鋁粉和/或硅粉作為內部粉料,先用鋁箔或者鋼帶把內部粉料包裹在鋁箔或者鋼帶中;
[0045]然后在鋁箔(或者鋼帶)外包覆外層粉料,使得外層粉料對內部粉劑形成包裹層;
[0046]再在外層粉料外部用鋼帶包裹,形成一根鋼帶包裹線性體,即為包芯線。
[0047]這其中,較佳的是內部粉料在鋁箔或鋼帶內形成的是截面為圓形的實心圓柱體,外層粉料在鋁箔或鋼帶外形成的是一截面為圓環的環形圓柱體。其制作是在包芯線機上完成,通過兩種粉劑的不同布置,基本上保證內部粉劑在外層粉劑的包裹層中橫截面呈圓形,外層粉劑在薄鋼帶的擠壓下形成圓環形。
[0048]只是要注意,在布芯料時要均勻布料,保證包芯線喂入鋼水后按照固定的比例進行反應,從而提高錳礦還原時錳的收得率和準確度。
[0049]在制作包芯線的工藝上,本實施例采取的是一種較佳的工藝方式,因為碳粉是弱還原劑,也比較便宜,鋁和硅鐵粉相對較貴,所以我們把碳粉包裹在外層,讓它先在鋼水中參與還原反應,節省成本;把鋁粉和/或硅粉放置在內層,后期參與反應,強還原劑還原,效果更好。
[0050]當然,在不考慮節約成本的情況下,我們可以將所有的粉料不分層包