[發明專利]一種直接煉鋼合金化金屬氧化物包芯線及其制作方法

有效

• 申請號: 201610192595.4
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105821281B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 李國安;王建國;李壽全
• 申請（專利權）人: 馬鞍山市興達冶金新材料有限公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于直接煉鋼合金化工藝技術領域，更具體地說，涉及一種直接煉鋼合金化金屬氧化物包芯線及其制作方法。

背景技術

現代工業和科學技術的迅速發展對金屬材料的使用性能和經濟性提出了越來越高的要求。其中，鋼鐵產品中的合金鋼就是為了進一步改善和提高鋼的性能，在冶煉時有目的地在碳鋼基礎上加入某些特殊元素，使之具備各種特殊性能的鋼種。合金鋼目前已被廣泛用于我國國防及現代化建設中，是一種重要的材料基石。

目前，主要合金元素通常是在煉鋼過程中以鐵合金或金屬單質的形式加入鋼液，而硅鐵、鎳鐵、釩鐵、金屬錳等鐵合金是通過將金屬礦物、廢鋼、鐵礦石、造渣料、還原劑等在高爐、電爐、礦熱爐等設備中在高溫下進行冶煉而成的，鐵合金在冶煉過程中能耗較高，且會產生大量廢氣、廢渣，金屬收得率低，不僅資源浪費大，而且對環境污染嚴重，不符合現代工業的發展要求。今后，鐵合金生產行業將會在國家實施綜合治理和限制生產的前提下逐漸進行淘汰。因此，開發不使用鐵合金或少用鐵合金的合金鋼冶煉工藝對于21世紀合金消耗量大的煉鋼工業就具有重大的戰略意義。

近年來，國、內外開展的礦物直接合金化煉鋼工藝，就是實現在煉鋼過程中直接將礦物加入到鋼液中，使利用還原反應生成的合金元素進入鋼液而達到合金化目的的一種節能、環保、低成本煉鋼的新工藝，也是今后現代煉鋼工業發展的一個方向。

與傳統合金鋼冶煉工藝相比，礦物直接合金化煉鋼具有以下特點：(1)利用礦物直接合金化冶煉合金鋼工藝，可省去冶煉鐵合金的流程，從而簡化煉鋼流程；(2)傳統合金鋼冶煉工藝中合金化使用的合金，必須首先經過鐵合金冶煉過程，且煉鋼時又經過重新加熱、熔化進入鋼液，從而造成能源的重復消耗，而礦物直接合金化煉鋼技術則可顯著降低能源消耗；(3)鎢、鉬等熔點較高的合金，在高溫熔化過程中，會因揮發造成大量損耗，傳統合金鋼冶煉工藝中從合金冶煉到煉鋼過程合金的使用，合金元素收得率只有85-90％。而礦物直接合金化煉鋼，合金元素收得率可提高到95％，大大提高了資源利用率，減少了資源浪費；(4)采用礦物直接合金化煉鋼可有效避免合金冶煉過程中消耗大量能源、礦石、熔劑、焦炭等還原劑，并減少廢氣、煙塵、廢渣等對環境的污染；(5)國外研究資料表明，礦物直接合金化煉鋼可降低煉鋼合金成本5-25元/t，經濟效益較顯著。

為了有效解決合金冶煉過程帶來的耗能較高，冶煉金屬收得率低，資源浪費大、產生的廢渣和廢氣污染環境大等問題，目前，國外煉鋼發達工業國家已普遍采用礦物直接合金化技術來生產合金鋼和特種鋼，礦物直接合金化煉鋼技術也成為近年來國外現代煉鋼工業高效、低耗、低成本和潔凈環保煉鋼的發展方向。

目前歐洲發達國家、澳大利亞及日本等國通常是采用將金屬氧化物與其它合金壓球直接從轉爐、電爐加入，或在出鋼時加入鋼包內，利用電爐冶煉過程的還原氣氛，轉爐碳-氧反應及鋼包爐的還原氣氛來還原金屬的直接合金化煉鋼工藝。從九十年代，國內一些大專院校和科研機構也有從事類似研究的報道和專利成果文獻資料的公開。如，中國專利申請號為：03146211.1，申請日為：2003年07月04日的發明專利公開了一種錳氧化物直接合金化煉鋼工藝，該申請案即是將錳氧化物配加還原劑、發熱劑、催化劑等，然后混勻并通過粘結劑配制成錳合金球團，在電爐或轉爐出鋼過程中將錳合金球團分批加入到鋼水中，利用鋼水高溫將錳從錳氧化物中直接熔融還原成金屬錳而對鋼水進行直接合金化。

但金屬氧化物采用以上方式進行直接合金化煉鋼時，操作方式不穩定、鋼水氧化性變化、渣量大小、爐渣堿度高低、鋼水溫度變化及一些金屬氧化物沸點較低，易揮發等不確定因素均對金屬收得率的影響較大。如，在精煉過程中加入金屬氧化物球團，由于受鋼包攪拌和頂渣的各種影響，加入的金屬氧化物不能充分與鋼水接觸，從而導致金屬的收得率相對較低，且金屬氧化物球團需要一定的時間進行熔化，精煉時間較長，給精煉生產調度帶來難度。又如，當需要直接合金化煉鋼所用金屬氧化物的沸點較低時，其在高溫下揮發較嚴重，從而導致金屬的收得率較低且不穩定。國內外研究及工業化試驗成果表明，采用金屬氧化物直接合金化煉鋼工藝或方法，金屬收得率波動在80-96％之間。因此，給實際生產和鋼種成份控制穩定性帶來了較大的難度，很難形成一種成熟的工藝應用于實際生產。同時，金屬收得率的不穩定，也使得金屬氧化物消耗增加，生產成本也會增加。因此，如何提高直接合金化煉鋼時金屬元素的收得率，并保證金屬收得率的穩定性是礦物直接合金化煉鋼技術發展亟需解決的問題，也是困擾了國內外研究者較長時間的問題。