含鎳鋼生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金鋼冶煉方法，尤其涉及一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，金屬鎳在鋼冶煉生產(chǎn)中普遍受到重視，尤其是不銹鋼和高級合金鋼的生產(chǎn)，其冶煉的工藝主要通過在煉鋼(鐵礦石一燒結(jié)一高爐煉鐵一鐵水脫硫一轉(zhuǎn)爐(或電爐)一加入合金一到LF爐或RH或其它精煉設(shè)備微調(diào)成份一連鑄一軋制一成品鋼材)的轉(zhuǎn)爐或電爐階段進行加入合金處理，即在轉(zhuǎn)爐或電爐中加入金屬鎳或鎳鐵合金來達到鋼種所需成份，在此工藝中，耗費了大量金屬鎳或鎳鐵合金，而有些含鎳鋼生產(chǎn)工藝則直接采用將電解鎳加入到煉鋼爐中進行冶煉的方式進行，其中，電解鎳雖然純度高，但生產(chǎn)工藝成本高，并且，現(xiàn)有工藝中以使用硫化鎳礦制備電解鎳及鎳鐵合金的居多，生產(chǎn)過程中對環(huán)境也造成較嚴重的污染，因此，對于含鎳鋼的冶煉需要從礦石原料源頭以及鋼冶煉中加入的含鎳物進行著重研究，在保障含鎳鋼品質(zhì)的同時，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，充分降低生產(chǎn)成本，節(jié)能減耗，并有效減少環(huán)境污染物的排放。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利ZL201210300692.2公開了一種轉(zhuǎn)爐內(nèi)采用低鎳生鐵冶煉含鎳鋼的方法，屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。工藝中控制的技術(shù)參數(shù)為:低鎳生鐵配比量按照低鎳生鐵中的實際含鎳量及吸收率99%計算；爐料構(gòu)成為:鐵水、廢鋼和低鎳生鐵，轉(zhuǎn)爐吹煉過程中整個吹煉過程供氧量上升2%-10%。該發(fā)明在一定程度上，利于含鎳量在0.10~0.50%的鋼種冶煉降低成本，較有效地減少了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)含鎳鋼時對電解鎳或鎳鐵等高價合金資源的依賴，但是，該發(fā)明在原料僅體現(xiàn)了對低鎳生鐵和廢鋼的再利用，在工藝上仍需吹氧、力口白灰調(diào)堿度，未進行較好的優(yōu)化，使其成本降低程度有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，以優(yōu)化的生產(chǎn)工藝節(jié)約大量原材料，保障含鎳鋼品質(zhì)的同時，大幅降低生產(chǎn)的經(jīng)濟成本，并有效減少環(huán)境污染物的排放。
[0005]本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是:一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，包括如下步驟:
(1)制備鐵水
在高爐中制備溫度為1400°c?1520°C的鐵水；
(2)轉(zhuǎn)移鐵水
將步驟(1)得到的鐵水加入到轉(zhuǎn)爐或者電爐中；
(3)加入含鎳礦物
向步驟(2)所述的轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含鎳礦物，使其與鐵水接觸；
(4)冶煉
將步驟(3)的鐵水與含鎳礦物進行加熱，升溫至140(TC?1600°C。
[0006]進一步地，在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.0%~3.4%的Si，3.6%~4.6%的C，余量為Fe，對于不可避免的雜質(zhì)如S、P，其含量范圍為S彡0.3%、P < 0.13% ;在高溫下，鐵水中的C、Si組分活性優(yōu)于鎳，能夠使氧化鎳充分還原為金屬鎳進一步地，在所述步驟(3)中，所述含鎳礦物為紅土鎳礦等含氧化鎳的鎳礦石；優(yōu)選地，所述含鎳礦物的鎳含量為0.3%~3.0% ;較佳地，所述含鎳礦物的粒徑為20mnTl50mm。
[0007]進一步地，在所述步驟(3)中，加入的含鎳礦物為經(jīng)過預(yù)還原處理的含鎳礦物；所述對含鎳礦物進行預(yù)還原處理的步驟為:(3.1)將含鎳礦物與還原劑混合，所得混合物的粒徑為20mm?150mm ; (3.2)將所得混合物在550°C?750°C下焙燒；在步驟(3.1)中所述還原劑為含碳的物質(zhì)。在此預(yù)還原處理步驟中，能夠使含鎳礦物所含的氧化鎳部分被還原、部分化學(xué)鍵處于不同程度的活化狀態(tài)，從而使其在步驟(4)中與高溫鐵水接觸后被碳等還原劑快速還原。
[0008]優(yōu)選地，在所述步驟(3.1)中，所述還原劑為碳粉、石墨和煤中的一種或者幾種。
[0009]優(yōu)選地，在所述步驟(3.1)中，所述還原劑中含碳的質(zhì)量為含鎳礦物中鎳的質(zhì)量的3% ?15%。
[0010]優(yōu)選地，在所述步驟(3.2)中，所述含鎳礦物與還原劑的混合物在600°C?700°C焙燒l~4h，其中，加熱混合物時的升溫速率以5~25° C/min為佳；具體焙燒保持的時間及升溫速率根據(jù)含鎳礦物與還原劑的混合物的粒度進行確定，例如，粒徑為80mm?150mm以4h為佳，粒徑為20mm?40mm以lh為佳，粒徑為60mm?100mm以3.5h為佳，粒徑為40mm?60mm,以2h為佳。
[0011]進一步地，在所述步驟(4)中，對含鎳礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為10~20。 C/min。
[0012]進一步地，在所述步驟(4)中，含鎳礦物與鐵水的混合物在1400°C?1600°C保持8?15min，具體溫度和時間根據(jù)鐵水及待還原的鎳的量進行確定，以確保含鎳礦物中鎳被徹底還原同時避免反應(yīng)時間過長影響含鎳鋼品質(zhì)。
[0013]優(yōu)選地，在所述步驟(1)中，經(jīng)電極加熱塊狀生鐵制得鐵水。
[0014]優(yōu)選地，在上述冶煉工藝結(jié)束后，能夠?qū)V品進彳丁深入加工處理，能夠?qū)σ睙挌垵O進行回收處理，例如，根據(jù)所練鋼種的需要，加入所需石灰和/或熔渣劑對渣子成分進行調(diào)整，使其得到回收再利用。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:充分優(yōu)化了傳統(tǒng)的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，節(jié)約了鎳鐵以及金屬鎳的冶煉和生產(chǎn)過程，以含鎳礦石取代鎳鐵合金和金屬鎳，保障鎳收得率的同時，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到提高，減少經(jīng)濟投入，節(jié)約了大量原料，適于在相關(guān)含鎳鋼冶煉領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
[0016]【具體實施方式】:
實施例1
以制備鎳含量為0.2%的含鎳鋼為例，此種含鎳鋼生產(chǎn)工藝包括如下步驟:
(1)制備鐵水
在高爐中取得4t溫度為1470°C的鐵水；
(2)轉(zhuǎn)移鐵水
將步驟(1)得到的鐵水用鐵水包加入到電爐中；
(3)加入紅土鎳礦石向步驟(2)所述的電爐中加入鎳含量為2%的紅土鎳礦石400kg，使其與鐵水充分接觸；
(4)冶煉
將步驟(3)的鐵水與紅土鎳礦石進行加熱，升溫至1550°C，并在1550°C保持lOmin。
[0017]上述實施例中:
在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.7%的Si，4.1%的C，余量為
Fe ；
在所述步驟(3)中，所述紅土鎳礦石粒徑為20mm?150mm;
在所述步驟(4)中，對含鎳礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為15° C/min。
[0018]在上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝，充分利用爐中高溫使其紅土鎳礦石熔化，并充分利用鐵水中的C、Si組分活性優(yōu)于鎳的性質(zhì)，使氧化鎳在高溫下被充分還原為金屬鎳。在上述冶煉工藝結(jié)束后，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行深入加工處理，能夠?qū)σ睙挌堅M行回收處理，例如，根據(jù)所練鋼種的需要，加入所需石灰和/或熔渣劑對渣子成分進行調(diào)整，使其得到回收再利用。
[0019]上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)的含鎳鋼生產(chǎn)工藝相比較，進行了大幅度的優(yōu)化，節(jié)約了鎳鐵的冶煉和生產(chǎn)過程，以含鎳礦石取代鎳鐵合金，保障鎳收得率的同時，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到充分提高，并相應(yīng)地降低了大量經(jīng)濟投入，節(jié)約了大量原料，而且，氧化鎳礦石原料的選取，更利于保護環(huán)境，避免含硫等污染物的排放。
[0020]實施例2
以制備鎳含量為0.2%的含鎳鋼為例，此種含鎳鋼生產(chǎn)工藝步驟同實施例1，不同的是，在所述步驟(3)中，加入的紅土鎳礦石為經(jīng)過預(yù)還原處理的含鎳礦物；所述對紅土鎳礦石進行預(yù)還原處理的步驟為:
(3.1)將紅土鎳礦石粉碎后與還原劑混合,制得混合物的粒徑為20mm-150mm ；
(3.2)將所得混合物在650°C下焙燒3h ；
其中，所述還原劑為碳粉，所述還原劑中含碳的質(zhì)量為含鎳礦物中鎳的質(zhì)量的5%。
[0021]在上述實施例中，通過對紅土鎳礦石的預(yù)還原處理，使其所含的氧化鎳部分被還原、部分化學(xué)鍵處于不同程度的活化狀態(tài)，從而使其在步驟(4)中與高溫鐵水接觸后被碳等還原劑快速還原，進而利于大幅提高生產(chǎn)效率。
[0022]上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝所得含鎳鋼中鎳含量為0.19%，鎳收得率為95%。
[0023]實施例3
以制備鎳含量為0.2%的含鎳鋼為例，此種含鎳鋼生產(chǎn)工藝步驟同實施例1，不同的是: 在步驟(1)中，在高爐中取得4t溫度為1400°C的鐵水；
在步驟(4)中，將步驟(3)的紅土鎳礦石與鐵水進行加熱，升溫至1400°C，并在1400°C保持8min。
[0024]上述實施例中:
在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.0%的Si，3.6%的C，余量為
Fe ；
在所述步驟(3)中，所述紅土鎳礦石粒徑為40mm?60mm ；
在所述步驟(4)中，對含鎳礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為10° C/min。
[0025]上述含鎳鋼生產(chǎn)工藝所得含鎳鋼中鎳含量為0.186%，鎳收得率為93%。
【主權(quán)項】
1.一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備鐵水 在高爐中制備溫度為1400°c?1520°C的鐵水； (2)轉(zhuǎn)移鐵水 將步驟(1)得到的鐵水加入到轉(zhuǎn)爐或者電爐中； (3)加入含鎳礦物 向步驟(2)所述的轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含鎳礦物； (4)冶煉 將步驟(3)的鐵水與含鎳礦物進行加熱升溫至140(TC?1600°C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(1)中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為:2.0%~3.4%的Si,3.6%~4.6%的C，余量為Fe。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述含鎳礦物為紅土鎳礦。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(3)中，加入的含鎳礦物為經(jīng)過預(yù)還原處理的含鎳礦物；所述對含鎳礦物進行預(yù)還原處理的步驟為:(3.1)將含鎳礦物與還原劑混合，所得混合物的粒徑為20mm?150mm ；(3.2)將所得混合物在550°C?750°C下焙燒；在所述步驟(3.1)中，所述還原劑為含碳的物質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，在所述步驟(3.1)中，所述還原劑為碳粉、石墨和煤中的一種或者幾種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含鎳鋼生產(chǎn)工藝，包括在高爐中制備溫度為1400℃～1520℃的鐵水，轉(zhuǎn)移鐵水到轉(zhuǎn)爐或者電爐中，向轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含鎳礦物,使其與鐵水接觸；加熱含鎳礦物與鐵水至1400℃～1600℃進行冶煉。本發(fā)明充分優(yōu)化了傳統(tǒng)的含鎳鋼生產(chǎn)工藝，節(jié)約了鎳鐵及金屬鎳的冶煉和生產(chǎn)過程，以含鎳礦石取代鎳鐵合金及金屬鎳，保障鎳收得率的同時，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到提高，減少經(jīng)濟投入，節(jié)約了大量原料，適于在相關(guān)含鎳鋼冶煉領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
【IPC分類】C22C33/04
【公開號】CN105274419
【申請?zhí)枴緾N201410338958
【發(fā)明人】劉振宇
【申請人】劉振宇
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月17日