专利名称：一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金类，具体的讲是涉及一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法及其产品。
背景技术：
现有技术中制备锰系多元复合脱氧剂多采用重熔法和炉外兑铝法。重熔法是将锰硅、硅铁等合金半成品与铝锭和废钢等原料一起熔化形成多元复合脱氧剂。由于所用原料中锰硅合金、硅铁合金和铝锭等的生产已消耗大量能源，这些原料经重熔再冷却显然会造成大量的能源浪费，因此这种方法总能耗很高。此外，由于铝锭在重熔过程中部分被氧化而进入上浮的熔渣，因此金属铝的利用率不高，并且铝锭本身价格昂贵，因此该法生产的锰系多元复合脱氧剂成本很高。炉外兑铝法是先在高温强还原装置中生产出锰硅铁合金高温熔体，再将熔体放到具有保温功能的容器中，然后往容器中加入金属铝锭使之熔融，均化后再进行浇铸冷却，得到锰系多元复合脱氧剂的方法。这种方法虽然比重熔法具有一定的节能效果，但仍使用金属铝作为铝的来源，由于铝在熔入高温合金熔体的过程中发生氧化，故而其利用系数较低。
现有技术中的锰系多元复合脱氧剂成本高，应用在炼钢中，炼钢预脱氧、终脱氧及合金化需要分步完成工艺复杂，合金元素回收率不稳定，不适合连铸要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种成本低，工艺简单，合金回收率稳定，脱氧效果明显、适合连铸要求的炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，该制备方法采用全天然原料或废渣一次性生产锰系多元复合脱氧剂。所用原料有锰矿石、富锰渣、硅石、铝矾土、白云石、萤石、石灰或石灰石。
本发明一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法中，原料按重量百分比为锰矿石10-50％，富锰渣10-40％，硅石10-30％，铝矾土5-20％，白云石7-30％，石灰或石灰石7-30％，萤石3-7％。
本发明一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法中，原料优选配方按重量百分比为锰矿石20-30％，富锰渣15-25％，硅石15-25％，铝矾土7-15％，白云石10-25％，石灰或石灰石10-25％，萤石4-6％。
本发明一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法更优选的配方中，原料按重量百分比为锰矿石25％，富锰渣16％，硅石20％18％，铝矾土12％10％，白云石15％13％，石灰或石灰石15％13％，萤石5％。
如果将上述所有原料之和与焦炭或煤之比定义为矿∶焦比或矿∶煤比，那么，本发明一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法所采用的矿∶焦比按重量比为1∶0.8-1.2；若采用煤作为还原剂，本发明所采用的矿∶煤比为1∶0.9-1.5。
将上述原料按比例配合后装入矿热炉中进行加热，反应温度为1700-2100℃，反应时间为0.5-5小时。将电熔后的熔体按现有技术进行渣铁分离并按现有技术浇铸，冷却后得锰系多元复合脱氧剂成品。本发明制备方法生产的产品-锰系多元复合脱氧剂的具体化学成分按重量百分比为铁(Fe)2.5-27％，硅(Si)13-20％，铝(Al)0.3-7.0％，碳(C)0.1-2.5％，磷(P)0.01-0.25％，硫(S)0.001-0.004％，其余为锰(Mn)。
与现有的技术相比，本发明的有益效果在于本发明一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法中铝矾土是作为锰系多元复合脱氧剂的主要铝源，免去了原料经重熔再冷却造成的巨大能源浪费；解决了铝锭在重熔过程中部分被氧化而进入上浮的熔渣，因此金属铝的利用率不高的问题；避免了因为铝锭本身价格昂贵，而使得锰系多元复合脱氧剂成本很高的问题。
本发明一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法使用煤或焦炭作为还原剂，原料价格低廉，来源广。
本发明耗能量低，利用本发明技术每生产一吨锰系多元复合脱氧剂电耗约为5000kwh；重熔法每生产1吨产品电耗约为8000-9000kwh；炉外兑铝法如果把生产金属铝的电耗算在内，这种方法每生产1吨复合脱氧剂电耗约为6000-7000kwh。从这样的数据比较也可以看出，本发明在降低能耗，提高效率，降低成本方面的巨大进步。
本发明产品炼钢用锰系多元复合脱氧剂应用在炼钢中，炼钢预脱氧、终脱氧及合金化一次完成，其脱氧产物易于上浮去除，合金元素回收率稳定，脱氧效果明显，适合连铸要求。使用本发明的脱氧剂在15t转炉中冶炼20MnSi镇静钢，与原工艺使用硅锰合金及硅铝钡铁合金脱氧相比，其脱氧效果高于原工艺，Mn收得率提高2％，Si收得率提高5％。成品钢成分、产品性能均达到国家标准。同时简化了炼钢操作工艺，更利于炼钢生产管理，降低了炼钢成本，节约合金资源。
本发明方法生产的炼钢用锰系多元复合脱氧剂生产成本低廉，适用性广，能够达到简化炼钢工艺，降低炼钢成本，节约合金资源的目的。
下面结合实例进一步说明本发明的有益效果本发明所制得的产品炼钢用锰系多元复合脱氧剂在HRB335钢生产中的应用实验地点柳州钢铁股份有限公司所用脱氧剂为实施例2中所生产的脱氧剂，总用量690吨。
实验结果实现了炼钢予脱氧、终脱氧及合金化一次完成。与该厂原工艺中使用硅锰合金进行脱氧及合金化进行比较，Mn元素回收率由现有技术的85.24％提高到86.98％，机械性能由现有技术的HRB335提高到HRB400，大幅度提高了钢材产品的价值。
具体实施例方式下面列举实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这些实施例。
实施例1配料比锰矿石30kg，富锰渣17kg，硅石10kg，铝矾土8kg，白云石10kg，石灰石20kg，萤石5kg。
将上述原料分别破碎、筛分、按比例配合后入原料仓，采用矿∶焦比为1∶0.9的比例配入焦炭，装入矿热炉后在1900-2000℃进行电热还原反应时间1小时。冶炼完成后将熔融态合金脱氧剂与熔渣一同放出，按现有技术在放出的通道上将熔渣和熔融态合金脱氧剂自然分离。合金脱氧剂进入铁水包后按现有技术进行浇注，经冷却定型后再经检验、脱锭、精整等工序得到本产品。分离出的熔渣进入渣罐，再经水淬后运出厂外进行处理。锰系多元复合脱氧剂成品，其化学成分为(重量百分比)Mn 65.10％，Si 16.20％，Al 3.21％，C 1.21％，P 0.22％，S 0.03％，Fe 14.03％；本实施例中原料均为市售产品，对原料的要求如下(以重量百分数表示)(1)锰矿石Mn≥31％，Mn/Fe≥4.6，P/Mn≤0.035，破碎筛分后粒度5-60mm(2)富锰渣Mn≥36％，Fe≤3％，SiO2≤35％，P≤0.03％，破碎筛分后粒度≤60mm(3)硅石SiO2≥97％，Al2O3≤1.0％，P≤0.02％，破碎筛分后粒度10-50mm(4)白云石CaO 10-30％，MgO 17-24％，SiO21.0-5.0％，破碎筛分后粒度10-50mm
(5)石灰CaO≥80％，P≤0.05％，粒度≤100mm，破碎筛分后5mm以下粉末小于20％(6)石灰石CaCO3≥80％，P≤0.05％，破碎筛分后粒度5-60mm(7)铝矾土Al2O3≥50％，Fe2O3≤5.0％，TiO2≤5.0％，P≤0.1％，破碎筛分后粒度10-50mm(8)萤石CaF2≥80％，P≤0.1％，破碎筛分后粒度1-20mm(9)焦炭固定碳≥80％，灰分≤15％，P≤0.02％，破碎筛分后粒度5-15mm(10)煤热值≥5000大卡，固定碳≥40％，灰分≤15％，P≤0.02％，破碎筛分后粒度5-20mm实施例2配料锰矿石18kg，富锰渣31kg，硅石12kg，铝矾土6kg，白云石9kg，石灰石20kg，萤石4kg。
将上述原料按比例配合后采用矿∶煤比1∶1.2的比例配入发热量为5600大卡的原煤，装入矿热炉后在1900-2000℃进行电热还原，反应时间1.2小时。将还原的熔体除渣后浇铸冷却得到锰系多元复合脱氧剂成品，其化学成分为(重量百分比)Mn 65.26％，Si 15.08％，P 0.24％，S 0.040％，C 2.06％，Al 1.54％，Fe 15.82％；实施例3-7按照实施例1所述方法，制备锰系多元复合脱氧剂，配料如下表所示(单位吨)
权利要求
1.一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于原料由下述重量百分比的物质组成锰矿石10-50％，富锰渣10-40％，硅石10-30％，铝矾土5-20％，白云石7-30％，石灰或石灰石7-30％，萤石3-7％。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于原料由下述重量百分比的物质组成锰矿石20-30％，富锰渣15-25％，硅石15-25％，铝矾土7-15％，白云石10-25％，石灰或石灰石10-25％，萤石4-6％。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于原料由下述重量百分比的物质组成锰矿石25％，富锰渣20％，硅石20％，铝矾土12％，白云石15％，石灰或石灰石15％，萤石5％。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于按如下步骤进行a.将原料按比例配合后装入矿热炉中，加入还原剂进行加热，至熔融状态，b.对熔体进行渣铁分离并浇铸，c.冷却。
5.根据权利要求4所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于还原剂采用焦炭，原料与焦炭之间的比例为1∶0.8-1.2。
6.根据权利要求4所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于还原剂采用煤，原料与煤之间的比例为1∶0.9-1.5。
7.根据权利要求4所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，其特征在于矿热炉中反应的温度为1700-2100℃，反应时间为0.5-5小时。
8.如权利要求1或4所述的一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法所制造出的产品，其特征在于其化学成分按重量百分比如下铁2.5-27％，硅13-20％，铝0.3-7.0％，碳0.1-2.5％，磷0.01-0.25％，硫0.001-0.004％，其余为锰。
全文摘要
一种炼钢用锰系多元复合脱氧剂的制备方法，原料采用全天然原料或废渣，一次性生产锰系多元复合脱氧剂。所用原料有锰矿石、富锰渣、硅石、铝矾土、白云石、萤石、石灰或石灰石。本发明中铝矾土是作为锰系多元复合脱氧剂的主要铝源，免去了原料经重熔再冷却造成的巨大能源浪费；解决了铝锭在重熔过程中部分被氧化而进入上浮的熔渣，因此金属铝的利用率不高的问题；避免了因为铝锭本身价格昂贵，而使得锰系多元复合脱氧剂成本很高的问题。本发明使用煤或焦炭作为还原剂，原料价格低廉，来源广，能耗低。该方法生产的产品在应用于炼钢过程中，其脱氧产物易于上浮去除，合金元素回收率稳定，脱氧效果明显，适合连铸要求。该合金生产成本低廉，适用性广，能够达到简化炼钢工艺，降低炼钢成本，节约合金资源的目的。
文档编号C21C7/06GK1676624SQ20051007313
公开日2005年10月5日 申请日期2005年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者方兴, 倪文 申请人:方兴, 倪文