专利名称：一种增碳剂及其制备方法以及含钒铁水的冶炼方法
技术领域：
本发明涉及一种增碳剂及其制备方法以及使用该增碳剂的含钒铁水的冶炼方法。
背景技术：
在我国，部分钢铁厂采用钒钛磁铁矿冶炼，为了保证钒资源的有效提取，在炼钢之前需要进行脱硫和提钒工艺，转炉提钒工艺是将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物制取钒渣的一种物理化学反应过程；在提钒的同时铁水中的硅、锰发热元素几乎全被氧化烧损，尽管在反应过程中通过控制熔池温度来抑制碳的氧化，但铁水中碳含量的20-30重量％不可避免的参与氧化烧损，使得提钒后获得的半钢中碳含量在3.5重量％以下的炉次比例占10-20%，铁水中的硅、锰发热元素含量均为痕迹。提钒半钢用于转炉炼钢时，硅、锰含量低，发热元素缺乏，冶炼过程加入的造渣材料需吸热，这样，要使出钢温度达到1660-1700°C，半钢炼钢过程中就存在严重的热源不足情况，需要采用热补偿技术来补半钢冶炼过程的温度。现有技术中，一般通过在转炉冶炼过程中加入类石墨或碳化硅作为提温剂的方法来补偿冶炼过程温度。提温剂的提温效率与提温剂本身的质量和转炉冶炼工艺条件有关，理论计算表明，30吨转炉半钢炼钢条件下，I吨类石墨或碳化硅可提高钢水温度100-120°C /炉，为了使钢水达到1700°C以上的温度，通常需要500千克以上的类石墨或碳化硅。但是，一般I吨转炉半钢需要使用类石墨或碳化硅最多不能超过10千克，加入量过大会导致:(1)对于类石墨而言，不仅利用率低，部分未反应的类石墨会随尘灰进入除尘管道而被浪费，而且转炉炼钢钢前期很难化洛，炼钢过程中很容易“返干”，脱磷效果差；⑵对于碳化硅而言，相对价格高，加入量过多不仅导致前期化渣慢，而且炼钢造渣的SiO2含量过剩使二元碱度(Ca0/Si02)偏低，脱磷效果差，同时炼钢过程容易喷溅。也就是说，在半钢炼钢过程中，采用加入提温剂补偿温度的方法很难达到冶炼过程所需要的温度。再者，一般来渣时间在3-4min，由于加入提温剂会延缓成渣时间到4_5min，成渣速度慢直接导致炼钢过程推迟，同时容易产生深吹影响钢水质量，而且，在转炉冶炼过程中提温剂是通过转炉炉口的废钢槽或者转炉炉顶的料仓加入到钢水中的，此方法耗时费力，炼钢生产过程中操作难度大。因此该条件下的半钢转炉冶炼工艺很难顺行。因此，研发一种增碳效果好、用量少，而且操作简单、成本低的增碳剂已成为本领域内亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的增碳剂用于半钢转炉冶炼时存在用量大、提温效果差、成渣速度慢的缺陷以及现有 转炉冶炼工艺操作复杂的缺陷，提供了一种能有效提高半钢中碳含量、用量较小、提温效果好、成渣速度快且能够使转炉冶炼工艺操作简单的增碳剂，还提供了该增碳剂的制备方法，还提供了使用该增碳剂的含钒铁水的冶炼方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种增碳剂，其中，该增碳剂含有C和SiC ;相对于100重量份的C，SiC的含量为3-30重量份。本发明还提供了一种增碳剂的制备方法，其中，该方法包括将一种混合物造粒并干燥；所述混合物含有碳质材料、碳化娃和粘合剂，且碳质材料以C计,碳化娃以SiC计,相对于100重量份的碳质材料，碳化硅的用量为3-30重量份，粘合剂的用量为5-15重量份。本发明还提供了由上述方法制得的增碳剂。本发明还提供了一种含钒铁水的冶炼方法，该方法包括对含钒铁水进行转炉提钒，得到提钒半钢，并将该提钒半钢出钢到钢包中后进行转炉冶炼，其中，该方法还包括在出钢过程中，将本发明提供的增碳剂加入到钢包中。本发明提供的增碳剂用量小，且增碳效果好，在提钒半钢出钢过程中加入含有的C和SiC的增碳剂能大大提高半钢的化学热，解决半钢转炉冶炼热源不足的问题。与现有技术在转炉冶炼时加入C或SiC相比，不仅可以有效增加半钢中的碳含量，在转炉冶炼时也不用再加入提温剂来补偿冶炼过程中的温度。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
图1为本发明提供的增碳剂的制备方法工艺流程图；图2为本发明提供的增碳剂用于提钒半钢转炉冶炼的工艺流程图。
具体实施例方式以下对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并`不用于限制本发明。本发明提供的增碳剂含有C和SiC，相对于100重量份的C，SiC的含量可以为3-30重量份，优选地，SiC的含量可以为4-20重量份。根据本发明，优选情况下，所述增碳剂还可以含有用于脱氧的元素，减少碳的烧损，以提高碳的收率，例如，可以为Al。相对于100重量份的C，A1的含量可以为2-10重量份，优选地，Al的含量可以为2-8重量份。本发明所述增碳剂中，以增碳剂的重量为基准，C和SiC的总量不低于60%，优选不低于65 %，更优选不低于70 %，进一步优选不低于75 %。根据本发明，所述增碳剂中的各种组分可以在使用时各自加入钢包中，也可以混合后以混合物形式加入钢包中，优选情况下，所述增碳剂以球形颗粒状使用，所述球形颗粒的平均粒度优选为3-5mm，落下强度优选为8_12次/球，含水量优选小于I重量％。满足上述平均粒度和强度要求的增碳剂，能够更方便地从料仓中下料，同时在下料过程中不易粉化和破碎；对增碳剂的水分要求可以减少提钒半钢出钢时的热损失，从而减少增碳剂的用量。当所述增碳剂为球形颗粒时，该增碳剂中一般还含有粘合剂，相对于100重量份的以C计的碳质材料，粘合剂的用量可以为5-15重量份，优选为5-10重量份。所述粘合剂可以选用炼钢所常用的各种粘合剂，优选采用含硅粘合剂，因为硅是发热元素同时也是造渣材料中必须的元素，因此使用含硅粘合剂能够进一步降低增碳剂的用量。所述含硅粘合剂可以选自膨润土、硅藻土、硅凝胶、硅溶胶和水玻璃中的一种或多种。
本说明书中所使用的术语“落下强度”表示在橡胶板上将试验物体从I米的高度上落下而不出现裂纹或破碎的次数。本发明提供的增碳剂的制备方法包括，将一种混合物造粒并干燥，所述混合物可以含有碳质材料、碳化硅和粘合剂，且碳质材料以C计，碳化硅以SiC计，相对于100重量份的碳质材料，碳化硅的用量可以为3-30重量份，粘合剂的用量可以为5-15重量份；优选地，SiC的含量可以为4-20重量份，粘合剂的用量可以为5-10重量份。优选情况下，为了使所述混合物混合得更均勻，利于制成3-5_的球形颗粒,可以将碳质材料、碳化娃破碎磨细至粒度为100 μ m以下。根据本发明，优选情况下，所述混合物还含有用于脱氧的元素，以减少碳的烧损，例如，可以为金属铝粉，且碳质材料以C计，金属铝粉以Al计，相对于100重量份的碳质材料，金属铝粉的用量可以为2-10重量份，优选地，金属铝粉的含量可以为2-8重量份。根据本发明，所述碳质材料可以为炼钢领域常用的各种含碳元素的材料。优选地，所述碳质材料为类石墨、煅烧无烟煤、焦炭和浙青中的一种或多种。根据本发明，所述粘合剂可以选用炼钢所常用的各种粘合剂，优选采用含硅粘合齐U，因为硅是发热元素同时也是造渣材料中必须的元素，因此使用含硅粘合剂能够进一步降低增碳剂的用量。所述含硅粘合剂可以选自膨润土、硅藻土、硅凝胶、硅溶胶和水玻璃中的一种或多种。根据本发明，制备混合物并将该混合物造粒并干燥的方法没有特别限定，可以将碳质材料、碳化硅破碎磨细至0.1mm以下，再与粘合剂混合得到混合物。所述混合的条件没有特别要求，可以为机械混合或人工混合，只要将碳质材料和碳化硅混合均匀即可。所述造粒为本领域公知的技术，例如，可以采用圆盘造粒机进行造粒。对所述造粒的条件无特殊要求，优选情况下，所述造粒的条件使得球形颗粒的平均粒度可以为3-5_，落下强度可以为8-12次/球。所述干燥的条件以使干燥后的球形颗粒的含水量小于球形颗粒总重量的I重量％为准，优选所述干燥的温度可以为150-200°C，干燥的时间为30-60min。本发明还提供了根据上述方法制得的增碳剂。根据本发明的一种实施方式，本发明提供的增碳剂的制备工艺流程如图1所示，包括将碳质材料和碳化硅单独或一起破碎后与选择性含有的粘合剂以及金属铝粉依次进行混合、造粒、干燥和筛分，得到增碳剂。为了提高原料利用率，优选将筛下物返回前述混合步骤，并重复上述造粒等步骤。本发明提供的含钒铁水的冶炼方法包括，对含钒铁水进行转炉提钒，得到提钒半钢，并将该提钒半钢出钢到钢包中后进行转炉冶炼，其中，该方法还可以包括在提钒半钢出钢过程中，将本发明提供的增碳剂加入到提钒半钢中。本说明书中所用的术语“半钢”是指含钒铁矿经过提钒以及脱硫后得到的S1、Mn元素含量很低且C元素含量处于铁水和钢水中间状态的钢原料。所述半钢可以为以半钢的总量为基准，含有3.0-3.9重量％的碳、0.001-0.02重量％的硅、0.02-0.04重量％的锰、0.06-0.085 重量 ％ 的磷、0.002-0.030 重量 ％ 的硫、0.01-0.06 重量 ％ 的钛、0.02-0.06 重量％的钒和95.85-96.85重量％的铁的半钢。
根据本发明，所述增碳剂只要在提钒半钢出钢过程中加入即可实现本发明的目的，优选情况下，可以在提钒半钢出钢量占出钢总量的1/6-1/5时开始将所述增碳剂加入到提钒半钢中，可以在提钒半钢出钢量占出钢总量的2/3-3/4时终止加入所述增碳剂。根据本发明，所述增碳剂的加入量可以在很大范围内改变，优选情况下，相对于每吨半钢，所述增碳剂的加入量可以为3-8kg。本发明的含钒铁水的冶炼方法与现有技术相比，一是增碳剂的种类不同，现有技术一般为碳质材料或碳化硅。二是增碳剂的加入时机不同，现有技术一般在出钢后转炉冶炼过程加增碳剂用于增碳和提温(因此也称为提温剂)，而本发明是在出钢过程中加入，出钢后不再加入增碳剂或提温剂。现有技术中在转炉冶炼过程中加入提温剂，此时，提温剂中的碳为固定碳，而采用本发明提供的含钒铁水的冶炼方法，增碳剂是在提钒半钢出钢过程中加入的，当增碳剂进入转炉进行冶炼时，增碳剂中的碳为溶解碳，溶解碳比固定碳更有利于提高化学热。因为铁水或半钢中溶解碳[C]含量每增加0.01%，相当于30吨铁水或半钢转炉炼钢条件下，溶解碳含量每增加3kg，钢水温度可提高1-1.20C ;而30吨铁水或半钢转炉炼钢条件下I吨类石墨或碳化硅可提高钢水温度100-120°C /炉，相当于加入IOkg类石墨或碳化硅可提高钢水温度1-1.2°C，因此在出钢过程中加入增碳剂能够明显更有利于铁水提温，同时提高碳的利用率。根据本发明，对转炉提钒的方法没有特殊要求，可以为各种本领域公知的方法，例如，所述转炉提钒的方法可以包括:将含钒铁水兑入转炉后从转炉炉顶向铁水中吹入氧气，氧气压力可以为0.6-0.8兆帕，供氧量可以为8-12立方米/吨铁水，供氧时间可以为240-340秒，同时通过底部透气砖从转炉炉底吹入，例如氮气等惰性气体，氮气压力可以为0.2-0.8兆帕，相对于每吨铁水，氮气流量可以为0.4-1.4立方米/小时，在上述吹炼期间加入提钒冷却剂，所述提钒冷却剂的加入量可以为22-30千克/吨铁水，吹氧结束后熔池温度为1360-1420°C时出炉，即得钒渣和半钢。其中，以所述冷却剂总重量为基准，该冷却剂含有80-95重量％的铁的氧化物、4-6重量％的Si02、0.1-0.3重量％的V205、l_3重量％的MgCl2。所述铁的氧化物是铁的各种氧化物的总称，包括氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁中的一种或多种。
如前所述，本发明的含钒铁水的冶炼方法与现有技术相比，主要区别在于增碳剂的种类以及增碳剂的加入时机不同，冶炼的具体操作和条件可以参照现有技术进行，例如，所述转炉冶炼的方法可以包括，将提钒半钢注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧5-8min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为25-35kg/t半钢、15-25kg/t半钢、18-25kg/t半钢以及2-lOkg/t半钢，供氧强度为3_5Nm3/t钢
** min0供氧400-500秒时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所使用的活性石灰的主要成分为=CaO:85-90重量％，SiO2:0.2-0.4重量％，MgO:4_8重量％，Al2O3:
4-8 重量％，Fe2O3:0.1-0.2 重量％，FeO:0.2-0.5 重量％，C:0.1-0.3 重量％，S:0.1-0.2 重量％ ;所使用的复合造渣剂的主要成分为=CaO:8-15重量％，SiO2:45-60重量％，MgO:2_5重量％，Al2O3:2-5 重量％，Fe2O3:8_15 重量％，FeO:5_8 重量％，C:1~2 重量％，S:0.1-0.2重量％，P:0.01-0.05重量％ ;所使用的高镁石灰的主要成分为=CaO:50-60重量％，SiO2:
1-3 重量％，MgO:30-45 重量％，Fe2O3:0.1-0.3 重量％，FeO:0.1-0.3 重量％，C:0.1-0.2重量％ ;所使用的污泥球的主要成分为=CaO:15-25重量％，SiO2:5-10重量％，MgO:5_15重量 ％，Fe2O3:5-15 重量 ％，FeO:25-35 重量 ％，C:3_6 重量 ％，S:0.1-0.2 重量 ％，P:0.05-0.08重量％。排除65-75重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣齐U，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为15-25kg/t半钢、5-10kg/t半钢以及5-10kg/t半钢，并在第二次供氧6_7min内将造洛剂全部加完。供氧时间400-500秒时停止供氧提升氧枪。根据本发明的一种实施方式，本发明提供的转炉冶炼方法的流程如图2所示，包括对含钒铁水进行转炉提钒，得到提钒半钢和钒渣，将该提钒半钢出钢到钢包中，并在出钢过程中加入增碳剂，得到增碳后半钢，然后对该增碳后的半钢进行转炉冶炼。下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。以下实施例中，类石墨、碳化硅、金属铝粉和粘合剂均采用炼钢领域常用的工业级产品。碳的收率是指进入半钢中的碳的量与加入的增碳剂中的碳的量的比值。进入半钢中的碳的量根据(增碳后的半钢中碳的含量-增碳前半钢中碳的含量)*半钢的重量计算得到。实施例11、增碳剂的制备将类石墨、碳化硅、金属铝粉和膨润土加入碾轮混砂机中磨碎并混合搅拌均匀，基于IOOg的类石墨，碳化硅为5g，金属铝粉为2g，膨润土为5g。将搅拌均匀后得到的混合物通过圆盘造粒机造粒，然后将球形颗粒用带式烘干机进行干燥，在150°C的温度条件下干燥45min，得到增碳剂Al，该增碳剂Al的含水量为I重量％，直径为3_5_的球形颗粒。其中，类石墨中的C含量为84.2重量％，S含量为0.12重量％ ;碳化硅微粉中的SiC含量为79.6重量％，S含量为0.06重量％ ;金属铝粉中的Al含量为99.3重量％，S含量为0.005重量％ ;膨润土中的SiO2含量为57.5重量％。采用化学分析方法对所得到的增碳剂Al的成分进行检测，得到该增碳剂Al的主要成分为:C为74.6重量％、SiC为3.8重量％、Al为1.6重量％、SiO2为13.4重量％、S为0.08重量％，余量为不可避免的杂质元素。对所得到的增碳剂Al的落下强度进行测试，结果为，落下强度为10次/球。2、半钢增碳将转炉提钒得到的提钒半钢(提钒半钢的主要成分为3.44重量％的C、0.03重量％的胞、0.012重量％的5、痕迹的31，余量为？6)出钢到钢包中，并在提钒半钢出钢量占出钢总量的1/6时开始将上述制得的增碳剂加入到提钒半钢中，在提钒半钢出钢量占出钢总量的2/3时终止加入增碳剂，增碳剂 的加入量为300kg/100t提钒半钢。半钢出完后，得到增碳后的半钢BI，采用化学分析方法对增碳后的半钢BI的成分进行检测，得到该增碳后的半钢BI的主要成分为:C为3.62重量％、Si为0.02重量％、痕迹的Al、Mn为0.03重量％、S为0.013重量％，余量为Fe。经计算，C的收率为80.4%。3、转炉冶炼将上述增碳后的半钢BI (温度为1300°C )注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧6min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为32kg/t半钢、21kg/t半钢、21kg/t半钢以及5kg/t半钢,供氧强度为3_5Nm3/t钢水.min。结果发现来渣时间为3分钟。供氧500s时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所使用的活性石灰的主要成分为=CaO:86重量％，SiO2:0.391重量％，MgO:5.25重量％，Al2O3:5.25 重量％，Fe203:0.141 重量％，FeO:0.223 重量％，C:0.2 重量％，S:1.7 重量％ ；所使用的复合造渣剂的主要成分为:CaO: 11.61重量％，SiO2:50重量％，MgO:2.74重量％，Al2O3:2.75 重量 ％，Fe2O3:11.44 重量 ％，FeO:5.79 重量 ％，C:1.26 重量 ％，S:0.106 重量％，P:0.044重量％ ;所使用的高镁石灰的主要成分为:CaO:54.32重量％，SiO2:1.64重fi%,MgO:38.59 重量％，Fe2O3:0.219 重量％，FeO:0.2 重量％，C:0.101 重量％ ;所使用的污泥球的主要成分为:CaO:19.29重量％，SiO2:7.5重量％，MgO:9.35重量％，Fe2O3:9.87重量％，FeO:32.8 重量％，C:4.24 重量％，S:0.115 重量％，P:0.069 重量％。排除 70 重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣剂，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为21kg/t￥iH,8kg/t 以及7kg/t ￥ Η，并在第二次供氧6min内将造渣剂全部加完。供氧时间500秒时停止供氧提升氧枪，获得温度为1685 °C的钢水。实施例21、增碳剂的制备将煅烧无烟煤、碳化硅、金属铝粉和硅藻土加入碾轮混砂机中磨碎并混合搅拌均勻，基于IOOg的煅烧无烟煤,碳化娃为25g,金属招粉为8g,娃藻土为15g。将搅拌均勻后得到的混合物通过圆盘造粒机造粒，然后将球形颗粒用带式烘干机进行干燥，在150°C的温度条件下干燥45min，得到增碳剂A2，该增碳剂A2的含水量为I重量％，直径为3_5_的球形颗粒。其中，煅烧无烟煤中的C含量为87.2重量％，S含量为0.12重量碳化硅微粉中的SiC含量为79.6重量％，S含量为0.06重量％ ;金属铝粉中的Al含量为99.3重量％，S含量为0.005重量％ ;硅藻土中的SiO2含量为78重量％，
采用化学分析方法对所得到的增碳剂A2的成分进行检测，得到该增碳剂A2的主要成分为:C为61.2重量％、51(:为10.8重量％、A1为6.6重量％、Si02为15.2重量％、S为0.09重量％，余量为不可避免的杂质元素。对所得到的增碳剂A2的落下强度进行测试，结果为，落下强度为11次/球。2、半钢增碳将转炉提钒得到的提钒半钢(提钒半钢的主要成分为3.26重量％的C、0.02重量％的胞、0.005重量％的S、痕迹的Si，余量为Fe)出钢到钢包中，并在提钒半钢出钢量占出钢总量的1/5时开始将上述制得的增碳剂加入到提钒半钢中，在提钒半钢出钢量占出钢总量的3/4时终止加入增碳剂，增碳剂的加入量为800kg/100t提钒半钢。半钢出完后，得到增碳后的半钢B2，采用化学分析方法对增碳后的半钢B2的成分进行检测，得到该增碳后的半钢B2的主要成分为:C为3.71重量％、Si为0.07重量％、痕迹的Al、Mn为0.03重量％、S为0.006重量％，余量为Fe。经计算，C的收率为91.9%。3、转炉冶炼将上述增碳后的半钢B2(温度为1300°C )注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧6min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为32kg/t半钢、21kg/t半钢、21kg/t半钢以及5kg/t半钢,供氧强度为3_5Nm3/t钢水.min。结果发现来渣时间为3分钟。供氧500s时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所述使用的活性石灰的主要成分为=CaO:86重量％，Si02:0.391重量％，MgO:5.25重量％，Al2O3:5.25 重量％，Fe203:0.141 重量％，FeO:0.223 重量％，C:0.2 重量％，S:1.7 重量％ ；所使用的复合造渣剂的主要成分为:CaO: 11.61重量％，SiO2:50重量％，MgO:2.74重量％，Al2O3:2.75 重量 ％，Fe2O3:11.44 重量 ％，FeO:5.79 重量 ％，C:1.26 重量 ％，S:0.106 重量％，P:0.044重量％ ;所使用的高镁石灰的主要成分为:CaO:54.32重量％，SiO2:1.64重fi%,MgO:38.59 重量％，Fe2O3:0.219 重量％，FeO:0.2 重量％，C:0.101 重量％ ;所使用的污泥球的主要成分为:CaO:19.29重量％，SiO2:7.5重量％，MgO:9.35重量％，Fe2O3:9.87重量％，FeO:32.8 重量％，C:4.24 重量％，S:0.115 重量％，P:0.069 重量％。排除 70 重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣剂，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为21kg/t￥iH,8kg/t 以及7kg/t ￥ Η，并在第二次供氧6min内将造渣剂全部加完。供氧时间500秒时停止供氧提升氧枪，获得温度为1690°C的钢水。实施例31、增碳剂的制备将类石墨、碳化硅、金属铝粉和膨润土加入碾轮混砂机中磨碎并混合搅拌均匀，基于IOOg的类石墨，碳化硅微粉为15g，金属铝粉为5g，膨润土为Sg。将搅拌均匀后得到的混合物通过圆盘造粒机造粒，然后将球形颗粒用带式烘干机进行干燥，在150°C的温度条件下干燥45min，得到增碳剂A3，该增碳剂A3的含水量为I重量％，直径为3_5_的球形颗粒。其中，类石墨中的C含量为84.2重量％，S含量为0.12重量％ ;碳化硅微粉中的SiC含量为79.6重量％，S含量为0.06重量％ ;金属铝粉中的Al含量为99.3重量％，S含量为0.005重量％ ;膨润 土中的SiO2含量为57.5重量％。采用化学分析方法对所得到的增碳剂A3的成分进行检测，得到该增碳剂A3的主要成分为:C为69.8重量％、SiC为7.6重量％、Al为4.5重量％、SiO2为11.6重量％、S为0.08重量％，余量为不可避免的杂质元素。对所得到的增碳剂A3的落下强度进行测试，结果为，落下强度为11次/球。2、半钢增碳将转炉提钒得到的提钒半钢(提钒半钢的主要成分为3.2重量％的C、0.02重量％的胞、0.008重量％的5、痕迹的31，余量为？0出钢到钢包中，并在提钒半钢出钢量占出钢总量的1/6时开始将上述制得的增碳剂加入到提钒半钢中，在提钒半钢出钢量占出钢总量的3/4时终止加入增碳剂，增碳剂的加入量为600kg/100t提钒半钢。半钢出完后，得到增碳后的半钢B3，采用化学分析方法对增碳后的半钢B3的成分进行检测，得到该增碳后的半钢B3的主要成分为:C为3.55重量％、Si为0.03重量％、痕迹的Al、Mn为0.03重量％、S为0.01重量％，余量为Fe。经计算，C的收率为83.6%。3、转炉冶炼将上述增碳后的半钢B3(温度为1300°C )注入120t顶底复吹炼钢转炉吹炼，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，向炉内加入造渣剂，并在开吹供氧6min内将造渣剂全部加完，进行第一次炼钢造渣，造渣剂为活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为32kg/t半钢、21kg/t半钢、21kg/t半钢以及5kg/t半钢,供氧强度为3_5Nm3/t钢水.min。结果发现来渣时间为3分钟。供氧500s时停止供氧提升氧枪，并倒炉进行排除炉渣。其中，所述使用的活性石灰的主要成分为=CaO:86重量％，Si02:0.391重量％，MgO:5.25重量％，Al2O3:5.25 重量％，Fe203:0.141 重量％，FeO:0.223 重量％，C:0.2 重量％，S:1.7 重量％ ；所使用的复合造渣剂的主要成分为:CaO: 11.61重量％，SiO2:50重量％，MgO:2.74重量％，Al2O3:2.75 重量 ％，Fe2O3:11.44 重量 ％，FeO:5.79 重量 ％，C:1.26 重量 ％，S:0.106 重量％，P:0.044重量％ ;所使用的高镁石灰的主要成分为:CaO:54.32重量％，SiO2:1.64重fi%,MgO:38.59 重量％，Fe2O3:0.219 重量％，FeO:0.2 重量％，C:0.101 重量％ ;所使用的污泥球的主要成分为:CaO:19.29重量％，SiO2:7.5重量％，MgO:9.35重量％，Fe2O3:9.87重量％，FeO:32.8 重量％，C:4.24 重量％，S:0.115 重量％，P:0.069 重量％。排除 70 重量％以上炉渣后将转炉归位开始第二次供氧，加入造渣剂，进行第二次造渣脱磷，造渣剂中活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为21kg/t￥iH,8kg/t 以及7kg/t ￥ Η，并在第二次供氧6min内将造渣剂全部加完。供氧时间500秒时停止供氧提升氧枪，获得温度为1700°C的钢水。实施例4按照实施例3的方法制备增碳剂并进行半钢增碳以及转炉冶炼，不同的是，增碳剂中不含有Al，得到增碳剂A4。采用化学分析方法对所得到的增碳剂A4的成分进行检测，得到该增碳剂A4的主要成分为=C为70.6重量％、SiC为8.0重量％、SiO2为12.5重量％、S为0.09重量％，余量为不可避免 的杂质元素。对所得到的增碳剂A4的落下强度进行测试，结果为，落下强度为9次/球。半钢出完后，采用化学分析方法对增碳后的半钢B5的成分进行检测，得到该增碳后的半钢B5的主要成分为:C为3.53重量％、Si为0.01重量％、Mn为0.02重量％、S为
0.01重量％，余量为Fe。经计算，C的收率为78.8%。来渣时间为4min，获得温度为1675°C的钢水。实施例5按照实施例3的方法制备增碳剂并进行半钢增碳以及转炉冶炼，不同的是，在出钢量占出半钢总量的1/8时开始将增碳剂加入到提钒半钢中。在半钢出完后，采用化学分析方法对增碳后的半钢B5的成分进行检测，得到该增碳后的半钢B5的主要成分为:C为3.5重量％、Si为0.015重量％、痕迹的Al、Mn为0.02重量％、S为0.01重量％，余量为Fe。经计算，C的收率为71.6%。来渣时间为4min，获得温度为1670°C的钢水。对比例I按照实施例3的方法制备增碳剂并进行转炉冶炼，不同的是，增碳剂不是在出钢过程中加入到半钢中，而是在转炉冶炼的吹炼过程中加入的。来渣时间为5min，获得温度为1650°C的钢水。
对比例2按照实施例3的方法制备增碳剂并进行半钢增碳以及转炉冶炼，不同的是，增碳剂由相同重量的类石墨代替。在半钢出完后，采用化学分析方法对增碳后的半钢B5的成分进行检测，得到该增碳后的半钢B5的主要成分为:C为3.48重量％、Si为0.015重量％、痕迹的Al、Mn为0.02重量％、S为0.01重量％，余量为Fe。经计算，C的收率为66.9%。来渣时间为4.5min,获得温度为1640°C的钢水。从实施例1-5的结果可以看出，采用本发明的增碳剂进行半钢增碳，可以有效增加半钢中碳含量，为转炉冶炼提供足够的热源，使出钢前熔池温度维持在1660-1700°C，能够在冶炼过程中不使用额外提温剂的情况下，保证冶炼过程的顺利进行。实施例3与对比例I比较可以看出，增碳剂的加入时机对转炉冶炼的温度有很大影响，而且在提钒半钢出钢过程中加入本发明提供的增碳剂可以有效缩短来渣时间。实施例3与对比例2比较可以看出，用本发明提供的增碳剂可以使碳的收率明显增大， 增碳效果更好，更有利于转炉冶炼的进行。
权利要求
1.一种增碳剂，其特征在于，该增碳剂含有C和SiC ;相对于100重量份的C，SiC的含量为3-30重量份。
2.根据权利要求1所述的增碳剂，其中，相对于100重量份的C，SiC的含量为4-20重量份。
3.根据权利要求1或2所述的增碳剂，其中，该增碳剂还含有Al;相对于100重量份的C，Al的含量为2-10重量份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的增碳剂，其中，所述增碳剂为球形颗粒，且平均粒度为3-5_，落下强度为8-12次/球，含水量小于I重量％。
5.一种增碳剂的制备方法，该方法包括，将一种混合物造粒并干燥，所述混合物含有碳质材料、碳化娃和粘合剂，且碳质材料以C计,碳化娃以SiC计,相对于100重量份的碳质材料，碳化硅的用量为3-30重量份，粘合剂的用量为5-15重量份。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述混合物还含有金属铝粉，且碳质材料以C计，金属铝粉以Al计，相对于100重量份的碳质材料，金属铝粉的用量为2-10重量份。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述碳质材料为类石墨、煅烧无烟煤、焦炭和浙青中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述粘合剂选自膨润土、硅藻土、硅凝胶、硅溶胶和水玻璃中的一种或多种。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述造粒的条件使干燥后的球形颗粒的平均粒度为3-5_，落下强度为8 -12次/球，所述干燥的条件使干燥后的球形颗粒的含水量小于球形颗粒总重量的I重量％。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述干燥的条件包括温度为150-200°c，时间为30-60分钟。
11.权利要求5-10中任意一项所述的方法制得的增碳剂。
12.—种含钒铁水的冶炼方法，该方法包括对含钒铁水进行转炉提钒，得到提钒半钢，并将该提钒半钢出钢到钢包中后进行转炉冶炼，其特征在于，该方法还包括在提钒半钢出钢到钢包的过程中，将权利要求1-4和权利要求10中任意一项所述的增碳剂加入到钢包中。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在提钒半钢出钢量占出钢总量的1/6-1/5时开始将所述增碳剂加入到钢包中。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，在提钒半钢出钢量占出钢总量的2/3-3/4时终止加入所述增碳剂。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，相对于每吨半钢，所述增碳剂的加入量为3-8kg0
全文摘要
本发明公开了一种增碳剂及其制备方法以及含钒铁水的冶炼方法，其中，该增碳剂含有C和SiC；相对于100重量份的C，SiC的含量为3-30重量份。本发明的增碳剂制备方法简单，而且在半钢增碳过程中用量较小，可以有效提高半钢中碳含量，同时，提温效果好、操作简单，使半钢炼钢工艺更加顺利进行。
文档编号C21C7/00GK103160643SQ201110427140
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者何为, 翁建军, 卓钧, 谭继云, 杜利华, 王建, 邱伟, 喻林, 王敦旭 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司