[發明專利]冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的生產設備及制備和使用方法

無效

• 申請號: 201310079142.7
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103160644A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 牛四通;牛士珍
• 申請（專利權）人: 北京中渣冶金技術有限公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 范光前

技術領域

本發明屬于碳素和鋼鐵冶金領域，特別涉及一種鋼鐵企業煉鋼過程中，用于生產含氮量極低的純凈鋼種的增碳劑材料，該低氮增碳劑與普通增碳劑相比具有大幅度降低鋼中氮含量的功效。

技術背景

增碳劑是煉鋼生產中必不可少的主要輔助材料之一，普通增碳劑因含氮量高(1.0～3.0％wt)，在煉鋼過程中完成鋼水增碳任務達到合格鋼水要求的同時，也給鋼中帶進去大量的有害元素氮，嚴重影響鋼的質量。

目前世界上優質碳素鋼和低氮鋼生產廠家使用的增碳劑，均是將石墨電極加工過程中產生的碎屑一石墨碎，經粉碎加工制成一定粒度而形成。該原料來源有限，價格昂貴，遠遠不能滿足優質低氮鋼生產的需求，

發明內容

本發明的目的是為了生產出一種含氮量極低的低氮增碳劑，該低氮增碳劑與普通增碳劑比較在使用過程中，可顯著減少鋼中的有害元素氮含量，達到提高鋼水質量的效果。

一種冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的生產設備，設備包括二氧化硅保溫材料1、石墨層2、爐頭電極柱3、導流引線4、隔離層5、爐墻板6、石油焦7、二氧化硅耐火保溫層8、石英砂9、耐火磚槽10。

具體制作步驟為

(1)鋪設爐底，先在耐火磚槽底面鋪設一層石英砂，再在石英砂上面鋪設一層充二氧化硅耐火保溫材料，各層應夯實；

(2)在爐墻四周放置兩層爐墻板，內側爐墻板即隔離層為木質或石墨；外墻爐墻板為鋼板，起固定爐料的作用，可重復使用；兩墻板之間距離400mm，填充二氧化硅耐火保溫層；爐墻板的底部放置耐火磚槽上。爐頭電極柱放置在爐體兩側，通過石墨層與石墨線相連，起導電作用。

(3)裝爐料及保溫材料，將二氧化硅保溫材料吊裝裝入兩爐墻板(木質內爐墻板與鋼板外爐墻板)之間并夯實，將不同成份的石油焦混料均勻后，從上部吊裝進入由保溫材料層圍成的空間內(約可裝200噸)，并夯實；裝料完畢，在整個爐體上部覆蓋400mm厚的二氧化硅保溫層，起到保溫和隔絕空氣的目的。

采用上述設備冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的生產方法為：

將含硫量0.5-1.0％wt、灰分≤0.5％wt、揮發分6-15％wt的石油生焦置于上述設備內，在2500-3000℃的高溫條件下，加熱35-45個小時后打水急冷，當爐料的溫度打水冷卻到300℃度左右時，停止打水急冷；然后，改為自然冷卻(即空冷)至常溫(10℃～30℃)，這個時間大約需要7天左右，以保證爐料的水份含量小于0.5％wt；經破碎篩分、整粒即得成品。本發明設計的低氮增碳劑產品質量指標為：低氮增碳劑的固定碳＞97％wt、灰分＜1.5％wt、揮發分＜1.0％wt、含硫量0.3％wt、含氮＜0.02％。低氮增碳劑顆粒度1-6mm，外觀顏色為黑色，無味、體積密度為0.8～1.2(g/cm³)。

上述方法生產的低氮增碳劑的使用方法為：

(1)按需要包裝成10-15kg/袋的小袋，轉爐或電爐出鋼后用人工投加到鋼包內，利用出鋼過程鋼水的強烈攪拌加速低氮增碳劑的溶化吸收；

(2)碳的吸收率按90％計算確定低氮增碳劑加入量；

(3)轉爐或電爐出鋼完畢后氬氣攪拌時間3-5分鐘，確保增碳劑充分溶化被鋼水吸收；

(4)氮增碳劑也可用于精煉爐中鋼水含碳量的調整，增碳劑在精煉爐使用時，要輔以大氣量攪拌。

本發明所用原材料及熱處理過程所得增碳劑與現有技術相比，在含碳量、含硫量、灰分及水分等技術指標上得以提高，有利于提高鋼質量。裝爐過程中在絕緣層與石油焦之間安裝了木質隔離層或石墨隔離層，在石油焦煅燒過程中，可有效避免雜質進入最終產品中。如果選用三合板作隔離層，使用效果相當，價格相對更便宜。煅燒完畢后，可輕易去掉該層，增碳劑灰分得以降低。導流引線采用上、下層各3條、中間層1條的分層設置方式，使得電流分布更為均勻，煅燒過程中石油焦中溫度分布均勻，石油焦中的硫及其他揮發成分得以充分排除，制成的增碳劑中硫含量及水分含量降低。爐頭電極柱與石油焦之間設置石墨層，導流效果好，煅燒效果好。

為了降低增碳劑中氮的含量，本發明根據亨利定律：氣體在固體中的溶解度與溫度相關的理論，將石油生焦加熱到2500℃～3000℃的高溫，將大量的氮氣從石油焦中排出，然后，用急冷的方法將增碳劑冷卻到常溫，從而得到降低增碳劑中氮含量的目的，生產出優質低氮增碳劑。