专利名称：一种生产冶炼纯净钢用低氮增碳剂的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于碳素和钢铁冶金领域，特别涉及一种钢铁企业炼钢过程中，用于生产含氮量极低的纯净钢种的增碳剂材料，该低氮增碳剂与普通增碳剂相比具有大幅度降低钢中氮含量的功效。
背景技术：
增碳剂是炼钢生产中必不可少的主要辅助材料之一，普通增碳剂因含氮量高(1.0 3.0% Wt)，在炼钢过程中完成钢水增碳任务达到合格钢水要求的同时，也给钢中带进去大量的有害元素氮，严重影响钢的质量。目前世界上优质碳素钢和低氮钢生产厂家使用的增碳剂，均是将石墨电极加工过程中产生的碎屑一石墨碎，经粉碎加工制成一定粒度而形成。该原料来源有限，价格昂贵，远远不能满足优质低氮钢生产的需求，
发明内容本实用新型的目的是为了生产出一种含氮量极低的低氮增碳剂，该低氮增碳剂与普通增碳剂比较在使用过程中，可显著减少钢中的有害元素氮含量，达到提高钢水质量的效果。一种生产冶炼纯净钢用低氮增碳剂的设备，设备包括二氧化硅保温层1、石墨层2、炉头电极柱3、石墨线4、隔离层5、炉墙板6、石油焦7、二氧化硅保温材料8、石英砂9、耐火砖槽10。具体制作步骤为
(I)铺设炉底，先在耐火砖槽底面铺设一层石英砂，再在石英砂上面铺设一层二氧化硅保温材料，各层应夯实；(2)在炉墙四周放置两层炉墙板，内侧炉墙板即隔离层为木质或石墨，木质是消耗式的，不回收；外侧炉墙板为钢板，起固定炉料的作用，可重复使用；两墙板之间距离400_，填充二氧化硅耐火保温层；炉墙板的底部放置耐火砖槽上。炉头电极柱放置在炉体两侧，通过石墨层与石墨线相连，起导电作用。(3)装炉料及保温材料，将二氧化硅保温材料吊装装入两炉墙板(木质内炉墙板与钢板外炉墙板)之间并夯实，将不同成份的石油焦混料均匀后，从上部吊装进入由保温材料层围成的空间内(约可装200吨)，并夯实；装料完毕，在整个炉体上部覆盖400mm厚的二氧化硅保温层，起到保温和隔绝空气的目的。采用上述设备冶炼纯净钢用低氮增碳剂的生产方法为:将含硫量0.5-1.0 % wt、灰分< 0.5 % wt、挥发分6-15 % wt的石油生焦置于上述设备内，在2500-3000°C的高温条件下，加热35-45个小时后打水急冷，当炉料的温度打水冷却到300°C度左右时，停止打水急冷；然后，改为自然冷却(即空冷)至常温(10°C 300C )，这个时间大约需要7天左右，以保证炉料的水份含量小于0.5% wt ;经破碎筛分、整粒即得成品。本实用新型设计的低氮增碳剂产品质量指标为:低氮增碳剂的固定碳>97%wt、灰分< 1.5% wt、挥发分< 1.0% wt、含硫量0.3% wt、含氮< 0.02%。低氮增碳剂颗粒度l_6mm，外观颜色为黑色，无味、体积密度为0.8 1.2(g/cm3)。上述方法生产的低氮增碳剂的使用方法为:1、按需要包装成10_15kg/袋的小袋，转炉或电炉出钢后用人工投加到钢包内，利用出钢过程钢水的强烈搅拌加速低氮增碳剂的溶化吸收；2、碳的吸收率按90%计算确定低氮增碳剂加入量；3、转炉或电炉出钢完毕后氩气搅拌时间3-5分钟，确保增碳剂充分溶化被钢水吸收；4、氮增碳剂也可用于精炼炉中钢水含碳量的调整，增碳剂在精炼炉使用时，要辅以大气量搅拌。本实用新型所用原材料及热处理过程所得增碳剂与现有技术相比，在含碳量、含硫量、灰分及水分等技术指标上得以提高，有利于提高钢质量。装炉过程中在绝缘层与石油焦之间安装了木质隔离层或石墨隔离层，在石油焦煅烧过程中，可有效避免杂质进入最终产品中。如果选用三合板作隔离层，使用效果相当，价格相对更便宜。煅烧完毕后，可轻易去掉该层，增碳剂灰分得以降低。石墨线采用上、下层各3条、中间层I条的分层设置方式，使得电流分布更为均匀，煅烧过程中石油焦中温度分布均匀，石油焦中的硫及其他挥发成分得以充分排除，制成的增碳剂中硫含量及水分含量降低。炉头电极柱与石油焦之间设置石墨层，导流效果好，煅烧效果好。为了降低增碳剂中氮的含量，本实用新型根据亨利定律:气体在固体中的溶解度与温度相关的理论，将石油生焦加热到2500°C 3000°C的高温，将大量的氮气从石油焦中排出，然后，用急冷的方 法将增碳剂冷却到常温，从而得到降低增碳剂中氮含量的目的，生产出优质低氮增碳剂。优质低氮增碳剂以石油焦为原料，通过高温(2500°C 3000°C )和长时间的煅烧得到含碳量高(> 97}wt)、灰分低(< 1.5% wt)、挥发分低(< 1.0% wt)、含硫量低((0.3% wt)、含氮低(< 0.02% )的低氮增碳剂，该低氮增碳剂经破碎和整粒制成容易被钢水吸收的粒度l_6mm，用于转炉炼钢、电炉炼钢或精炼炉增碳，满足纯净钢生产的要求。
图1为本实用新型生产设备结构图，图2为图1的A-A剖面图。1、二氧化硅保温层；2 ;石墨层；3、炉头电极柱；4、石墨线；5、隔离层；6、炉墙板；
7、石油焦；8、二氧化硅保温材料；9、石英砂；10、耐火砖槽。
具体实施方式
一种冶炼纯净钢用低氮增碳剂的生产设备，设备包括二氧化硅保温层1、石墨层
2、炉头电极柱3、石墨线4、隔离层5、炉墙板6、石油焦7、二氧化硅保温材料8、石英砂9、耐火砖槽10。具体制作步骤为[0025]1、铺设炉底，先在耐火砖槽底面铺设一层石英砂，再在石英砂上面铺设一层二氧化硅保温材料，各层应夯实；2、在炉墙四周放置两层炉墙板，内侧炉墙板为木质或石墨，木质是消耗式的，不回收；外墙炉墙板为钢板，起固定炉料的作用，可重复使用；两墙板之间距离400mm，填充二氧化硅耐火保温层；炉墙板的底部放置耐火砖槽上。炉头电极柱放置在炉体两侧，通过石墨层与石墨线相连，起导电作用。3、装炉料及保温材料，将二氧化硅保温材料吊装装入两炉墙板(木质内炉墙板与钢板外炉墙板)之间并夯实，将不同成份的石油焦混料均匀后，从上部吊装进入由保温材料层围成的空间内(约可装200吨)，并夯实；装料完毕，在整个炉体上部覆盖400mm厚的二氧化硅保温层，起到保温和隔绝空气的目的。采用上述设备冶炼纯净钢用低氮增碳剂的生产方法为:将含硫量0.5-1.0 % wt、灰分< 0.5 % wt、挥发分6-15 % wt的石油生焦置于上述设备内，在2500-3000°C加热35-45小时后急冷，加热35-45个小时后打水急冷，当炉料的温度打水冷却到300°C度左右时，停止打水急冷；然后，改为自然冷却(即空冷)至常温(10°C 30°C )，这个时间大约需要7天左右，以保证炉料的水份含量小于0.5% wt ;经破碎筛分整粒即得成品。本实用新型设计的低氮增碳剂产品质量指标为:低氮增碳剂的固定碳> 97% wt、灰分< 1.5% wt、挥发分< 1.0% wt、含硫量0.3% wt、含氮< 0.02%。颗粒度l-6mm，外观颜色为黑色，无味、体积密度为0.8 1.2(g/cm3)。低氮增碳剂使用方法:(I)按需要包装成10_15kg/袋的小袋，转炉或电炉出钢后用人工投加到钢包内，利用出钢过程钢水的强烈搅拌加速低氮增碳剂的溶化吸收；(2)碳的吸收率按90%计算确定 低氮增碳剂加入量；(3)转炉或电炉出钢完毕后氩气搅拌时间3-5分钟，确保增碳剂充分溶化被钢水吸收；(4)低氮增碳剂也可用于精炼炉中钢水含碳量的调整，增碳剂在精炼炉使用时，要辅以大气量搅拌。应用举例:实例I为了降低GCr 15轴承钢的氮含量，在60t转炉冶炼轴承钢(GCr 15)时进行了 10炉用低氮增碳剂取代普通增碳剂给钢水增碳的试验，将钢中的碳从平均0.14%增加到0.88%，每吨钢水需加低氮增碳剂6.36公斤。试验结果表明:使用低氮增碳剂可以将轴承钢中的氮含量从近IOOppm的水平降低50ppm。实例2另一试验在IOOt转炉上进行，冶炼钢种45号优质碳素结构钢，试验炉次12炉，吨钢加入量5kg，试验结果表明与普通增碳剂相比，使用低氮增碳剂可以降低氮含量31ppm，降幅达54 %。实例3第三例试验在IOOt转炉上进行，冶炼钢种75号硬线钢，试验炉次8炉，吨钢加入量7kg，试验结果表明与普通增碳剂相比，使用低氮增碳剂钢中氮含量降幅达54%，达到了44ppm的理想水平。
权利要求1.一种生产冶炼纯净钢用低氮增碳剂的设备，其特征在于包括二氧化硅耐火保温层(I)、石墨层(2)、炉头电极柱(3)、石墨线(4)、隔离层(5)、炉墙板(6)、石油焦(7)、二氧化硅耐火保温材料(8)、石英砂(9)、耐火砖槽(10)； 具体制作步骤为: 1)、铺设炉底，先在耐火砖槽底面铺设一层石英砂，再在石英砂上面铺设一层二氧化硅保温材料，各层应夯实； 2)、在炉墙四周放置两层炉墙板，内侧炉墙板即隔离层为木质或石墨；外侧炉墙板为钢板；两墙板之间填充二氧化硅耐火保温材料；炉墙板的底部放置耐火砖槽上；炉头电极柱放置在炉体两侧，通过石墨层与石墨线相连； 3)装炉料及保温材料，将二氧化硅保温材料吊装装入两炉墙板之间并夯实，将不同成份的石油焦混料均匀后，从上部吊装进入由保温材料层围成的空间内，并夯实；装料完毕，在整个炉体上部覆盖二氧化硅保温层。
专利摘要一种生产冶炼纯净钢用低氮增碳剂的设备，属于碳素和钢铁冶金领域，特别涉及到降低钢中氮含量和提高钢水质量。本实用新型炼纯净钢用低氮增碳剂是根据亨利定律(气体在固体中的溶解度理论)，利用高温将石油沥青焦中的氮排除，然后用急冷方法将石油焦材料从高温降低到大自然温度，从而得到降低增碳剂产品中氮含量的目的，生产优质炼纯净钢用低氮增碳剂产品。该产品因本身氮含量极低，与普通增碳剂比较，带入钢中的氮含量少，从而得到降低钢中氮含量的目的。该低氮增碳剂产品的质量指标为固定碳＞97％wt、灰分＜1.5％wt、挥发分＜1.0％wt、含硫量0.3％wt、含氮＜0.02％。
文档编号C21C7/00GK203112865SQ20132011281
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者牛四通, 牛士珍 申请人:北京中渣冶金技术有限公司