一种洁净钢基料坯/母液的制备方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，主要涉及一种洁净钢基料坯/母液的制备方法。主要步骤如下：根据产品化学成分要求选用铁精矿粉或含铁氧化物，通过直接还原装置控制还原生产海绵铁；将还原好的海绵铁压块，得到压制后的海绵铁；将压制后的海绵铁进行熔炼，得到熔铁；精炼：对熔铁中的C、S、P进行深度精处理；完成洁净钢基料坯/母液的制备。本发明专利技术由于采用粉末冶金固体碳直接还原工艺在850-1200℃控制还原，在熔化直接还原铁时就完成了炼钢精炼过程，这样使传统精炼过程变成简单的直接还原铁熔化过程，工艺流程短，设备简单，设备投资省。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，主要涉及一种洁净钢基料坯/母液的制备方法。
技术介绍
随着科技的发展，用户的钢材的质量要求越来越高，为了提高钢材的质量，这要求必须提高钢材的洁净度才能满足要求。一般用钢中的总氧含量T[O]表示钢的洁净度，总氧含量包括自由氧和固定氧(夹杂物所含的氧)。国外流行的看法是指钢中夹杂物总量或钢中夹杂物含量水平。可见降低钢液的[O]含量和非金属夹杂物的数量是生产洁净钢的根本保证。所谓的洁净钢，通常是指非金属夹杂物(主要是各类氧化物和硫化物)含量少的钢。一般来说，要求钢中杂质元素的含量在10-4％(ppm)级别。洁净钢主要是针对钢材和它的各自用途来说，任何一种洁净钢的定义必须包括这种产品的使用性能，产品的使用性能主要决定于钢的洁净度水平。洁净钢广泛应用于汽车、家电、管线、食品工业以及海洋结构、轮胎用钢帘线等多个领域。在谈及洁净钢时，氧化物夹杂是主要的考虑对象。留在钢中的氧化物颗粒一般比较小，直径在几个微米。微观洁净度是由钢液中的总氧含量来定义，应该假设这些微观夹杂对高品质钢材都是无害的。钢材的缺陷通常是由大颗粒夹杂物引起的，因此要在炼钢过程中避免生产或去除这些大颗粒夹杂物。夹杂物含量少是洁净钢的一个标准，但不是唯一标准。当非金属夹杂物直接或间接地降低了钢材的制造性能、使用性能或其他性能时，这种钢就不是洁净钢。但是如果这些夹杂物对钢材性能没有影响，那么这种钢就可以被认为是洁净钢，而无需考虑这些非金属夹杂物的数量、形状、尺寸及分布。目前，洁净钢的生产工艺主要是由“铁水预处理→炼钢→钢水炉外精炼(LF炉精炼、VD炉精炼等)→连铸”等多个工艺环节组成。洁净钢的生产是一个系统工程，这要求整个生产工艺环节中不能有出现任何疏漏，否则都有可能导致洁净钢生产的失败,因此制取洁净钢基料坯/母液是关键工序。洁净钢传统生产流程如图2所示：通过上述工艺流程简图我们可以发现：传统生产工艺流程冗长，精炼工序繁多，属于长流程工艺；
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术提供一种利用粉末冶炼技术冶炼洁净钢用坯/母液的新工艺，新工艺流程短，设备简单，设备投资省。本专利技术技术方案如下：一种洁净钢基料/母液的制备方法，主要步骤如下：1)根据产品化学成分要求选用铁精矿粉或含铁氧化物，通过直接还原装置控制还原生产海绵铁；2)将还原好的海绵铁压块，得到压制后的海绵铁；3)将压制后的海绵铁进行熔炼，得到熔铁；4)精炼：对熔铁中的C、S、P进行深度精处理；完成洁净钢基料坯/母液的制备。所述步骤1)还原温度为850-1200℃，所述直接还原装置为煤基竖炉。所述步骤1)直接还原铁的金属化率≥80％，直接还原铁的密度≥2.5t/m3。所述步骤2)压制后的海绵铁密度大于4.0t/m3。所述步骤3)熔炼炉为中频/工频熔炼炉，所述熔炼炉炉衬采用碱性材质。所述步骤3)在熔炼中同时进行脱除铁氧化物以外的金属、非金属氧化物及C、S、P物质。所述脱除方法为在压块熔化后温度≥1610℃连续加入海绵铁压块及部分未压块的海绵铁，同时按海绵铁质量的4％～9％加入复合造渣剂，全部加完后，炉内原料全部熔化后扒渣。所述复合造渣剂包括按重量份计的以下成分：石灰50～70、白云石15～25、Fe3O410～20、萤石3～8。所述步骤4)精炼采用具有LF炉功能的中频/工频电炉。所述步骤4)精炼具体处理方法为加复合造渣剂，按钢液质量的3％～5％分批加入，复合造渣剂全部加完后底吹氩氧混合气体，其中氩气和氧气质量比为0.2～0.8∶1，待钢液温度到达1610～1660℃时停止吹混合气体，钢液镇静8～20min扒渣，扒渣后向钢液中刺铝1～3min同时底吹氩气，继续升温至1610～1660℃停止底吹氩气，钢液镇静10～15min，钢渣混合出钢，得洁净钢基料坯/母液。本专利技术有益效果如下：1、还原温度为850-1200℃下固体碳转化的CO只对FexOy进行还原，而不能还原下列元素Si、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Cr、V、B等，另外可以控制金属化率大于80％，保留一定的FeO，其它元素：Si、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Cr、V、B等元素以MxOy形式存在于直接还原铁中；2、本专利技术釆用煤基竖炉等直接还原装置生产海绵铁，直接还原装置为煤基竖炉，竖炉能精准还原，制造高品质海绵铁；3、由于采用粉末冶金固体碳直接还原工艺在850-1200℃控制还原，就有效的控制了有害元素的还原，这些元素在炼钢前期，就以氧化物形式进入渣中与熔铁分离；在熔化直接还原铁时就完成了炼钢精炼过程，这样使传统精炼过程变成简单的直接还原铁熔化过程；4、在还原生产海绵铁中,从原辅料、温度、时间、气氛(配碳)等工艺参数按最终洁净钢基料坯/母液的品质进行控制；5、本专利技术工艺生产的100％的海绵铁,在中(工)頻(非真空或真空)炉中进行熔分和冶炼的短流程中,生产出按特定品质的洁净钢基料坯/母液；6、没有其他杂质引入，不会产生二次污染，缩短工艺流程。附图说明图1：本专利技术工艺流程图；图2：洁净钢传统生产流程图。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1一种洁净钢基料坯/母液的制备方法，包括以下步骤：1)采用低杂质的氧化铁通过煤基竖炉还原系统，还原温度1100℃，还原时间15h生产海绵铁DRI(Fe金属化率92％,C0.2％)；2)将生产的海绵铁球团进行压块，压块密度大于4.0t/m3；3)将海绵铁压块加入中频感应炉后升温，在压块熔化后温度到达1620℃时连续加入海绵铁压块及部分未压块的海绵铁，同时按加入海绵铁质量的5％分批加入复合造渣剂(按质量百分比计:由石灰60％、白云石20％、Fe3O415％、萤石5％混合而成)，全部加完后，炉内原料全部熔化后扒渣；4)熔化扒渣后对钢液中进行深度精炼处理，精炼过程中加复合造渣剂，按钢液质量的5％分批加入，复合造渣剂全部加完后底吹氩氧混合气体，其中氩气和氧气质量比为0.25∶1，待钢液温度到达1620℃时停止吹混合气体，钢液镇静15min扒渣，预留部分渣宜不裸露钢液为宜，扒渣后向钢液中刺铝1min同时底吹氩气，继续升温至1650℃停止底吹氩气，钢液镇静15min得到除Fe以外的元素都在0.01％以下洁净钢基料坯/母液，洁净钢母液化学成分检测(直读光谱仪分析)见表1。...

【技术保护点】
一种洁净钢基料/母液的制备方法，其特征在于，主要步骤如下：1）根据产品化学成分要求选用铁精矿粉或含铁氧化物，通过直接还原装置控制还原生产海绵铁； 2）将还原好的海绵铁压块，得到压制后的海绵铁；3）将压制后的海绵铁进行熔炼，得到熔铁；4）精炼：对熔铁中的C、S、P进行深度精处理；完成洁净钢基料坯/母液的制备。

【技术特征摘要】
1.一种洁净钢基料/母液的制备方法，其特征在于，主要步骤如下：
1）根据产品化学成分要求选用铁精矿粉或含铁氧化物，通过直接还原装置控制还原生产海绵铁；
2）将还原好的海绵铁压块，得到压制后的海绵铁；
3）将压制后的海绵铁进行熔炼，得到熔铁；
4）精炼：对熔铁中的C、S、P进行深度精处理；
完成洁净钢基料坯/母液的制备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）还原温度为850-1200℃，所述直接还原装置为煤基竖炉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）直接还原铁的金属化率≥80％，直接还原铁的密度≥2.5t/m3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）压制后的海绵铁密度大于4.0t/m3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）熔炼炉为中频/工频熔炼炉，所述熔炼炉炉衬采用碱性材质。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）在熔炼中同时进行脱除铁氧化物以外的金属、非金属氧化物及C、S、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶义林，李森蓉，汪盛明，
申请(专利权)人：湖北红花高温材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42