[发明专利]氧化物炼钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金钢铁冶炼领域，尤其涉及一种氧化镓电弧炉炼钢的方法。

背景技术

我国镓矿资源储量丰富，冶炼含镓合金钢的传统方法是先将镓矿冶炼成铁合金，再将铁合金加入钢液中合金化，然而，传统的工艺流程存在诸如能耗高、镓回收率低、环境污染严重、劳动强度大等缺点，近些年直接合金化炼钢正逐步引起研究关注。但是，目前采用氧化镓直接合金化技术进行冶炼的厂家，普遍以废钢作为原料，氧化镓的还原反应速度较慢，废钢熔清时仍有少量镓没有还原，使冶炼周期增长；倘若氧化镓的加入量较大，在冶炼时反应激烈，容易引起炉渣的沸腾；并且在熔炼过程中较难控制镓的挥发，导致镓回收率降低，因此现有的直接合金化技术多见于冶炼低镓合金钢，而对于高镓合金钢的报道较为少见。我国废钢资源紧张，电能成本又很昂贵，开发经济的冶炼工艺，扩大镓氧化物的加入量，提高镓合金元素的回收率，同时提高炼钢的各项技术、质量及经济指标具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于，通过优化原料结构来精简工艺流程，提高产品质量和镓回收率，并且该方法适用于冶炼各种镓含量的合金钢。

本发明提供一种氧化物炼钢的方法，其包括如下步骤：在向钢包中出半钢的过程中，将1.5～6.0kg/(t半钢)的硅铁加入到钢包；向电弧炉中加入用于炼钢的混料和金属料，所述混料为氧化镓与石灰以一定比例混合所得的混合物，所述金属料由熔融状态的铁水与固体钢铁料构成，其中，基于金属料的总重量，铁水的含量介于50wt％～60wt％之间，石灰的含量占混料的总重量的比重≥25wt％。

进一步地，所述固体钢铁料为废钢、生铁、罐帮、罐铁、渣钢和压块中的一种或多种。

进一步地，所述氧化镓为氧化镓粉、氧化镓颗粒和氧化镓块中的一种或多种。

进一步地，混料与金属料的重量比为1∶40～1∶80。

进一步地，电弧炉中氧化镓还原反应的温度控制为700℃～2000℃。

进一步地，在布料时，先加入混料再加入固体钢铁料最后兑入铁水。

进一步地，所述混料的粒径≤70mm。

本发明的有益效果是，炼钢工艺流程更简便，产品质量和镓回收率显著提高，成本较低。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明，但本发明不限于此。

本发明提供一种氧化镓合金炼钢的方法，所述方法包括：在向钢包中出半钢的过程中，将1.5～6.0kg/(t半钢)的硅铁加入到钢包；向电弧炉中加入混料和金属料，所述混料为氧化镓与石灰的混合物，所述金属料由铁水与固体钢铁料构成，其中，基于金属料的总重量，铁水的含量介于50wt％～60wt％之间。根据本发明对于原料结构的优化，金属料采用铁水热装以部分替代废钢等固体钢铁料。

炼钢领域常用的铁水通常都含有3％左右的碳、0.42％左右的硅和0.50％左右的锰，这些化学成分能够为反应提供足够的还原剂，因此，本发明不需要再加入碳粉或碳化硅等还原剂就可以保持炉内的还原气氛。铁水作为一种较纯净的金属炉料，不含有废钢中那么多的杂质元素，铁水带来的物理热还会加速固体钢铁料中的水份蒸发，促使熔池提前形成，C-O反应产生的CO气体有更充分的时间去除氮、氢等有害气体和夹杂物，使钢水中的化学成分更稳定，提高钢水的质量。根据本发明的实施例，氧化镓可以通过与石灰相混合的方式与固体钢铁料一同加入电弧炉内，石灰的作用是通过与氧化镓结合生成镓酸钙，从而抑制氧化镓的挥发，提高镓的回收率。本发明在混料时，石灰的加入量不低于氧化镓与石灰的混合物总重量的25wt％。

根据本发明的实施例，氧化镓与石灰可以先破碎成块状，然后按照比例采取机械混合，优选地，混料的粒径≤50mm。然而，本发明不限于此，所述混料可以为粉状、颗粒或块状，并且由于氧化镓中含有部分氧化钙，而氧化钙为石灰的主要成分，因此石灰的实际加入量还可略为降低。根据本发明的实施例，混料与金属料按重量比1∶40～1∶80投料，氧化镓的加入量由冶炼合金钢的镓含量决定，石灰的加入量根据铁水及固体钢铁料的磷含量进行调整，根据入炉金属料磷含量的高或者低，适当增大或者减小混料中石灰的加入量。其中，冶炼钢种的镓含量不会对石灰的加入量造成影响，因为脱磷和冶炼造渣所需要的石灰量远大于混料所要求的石灰量，即便是冶炼高镓钢，石灰加入量也远大于混料的25wt％的目标要求。