一种焦粉增碳剂的使用方法与流程

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本技术属于钢材制造技术领域，具体涉及一种焦粉增碳剂的使用方法。背景技术：2.在钢铁的冶炼过程中，常因钢材的生产方法、冶炼时间、保温时间较长等因素，使得铁液中碳元素的熔炼损耗量增大，造成铁液中的含碳量有所降低，导致铁液中的含碳量达不到炼制预期的理论值。为了补足钢铁熔炼过程中烧损的碳含量常采用向其中添加增碳剂的方法。3.目前，大多钢厂一般需要采用增碳法对钢水进行增碳，以达到钢种设计的成分要求，目前大多数钢厂增碳材料采用石墨类增碳剂，碳含量90％、95％不等，称为90增碳剂或95增碳剂，该增碳剂一般需要外购，价格较高导致增碳成本较高。为降低钢材生产成本，使用钢厂自产干熄焦制作成焦粉增碳剂进行钢材增碳，但由于焦粉增碳剂的抗压强度(12-30mpa)低、密度(0.88-1.08g/cm3)小，且受钢材生产方法和增碳剂加入的时间节点的影响，导致增碳剂破碎，且不能与钢水充分接触，钢水的碳元素吸收率较低，进而影响钢材质量。技术实现要素：4.本技术提供一种焦粉增碳剂的使用方法，旨在通过调控焦粉增碳剂的加入时间节点，提高钢水对焦粉增碳剂的吸收率，进而满足高碳钢种对碳含量的要求。5.一方面，本技术实施例提供了一种焦粉增碳剂的使用方法，上述方法包括：6.第一增碳步骤，包括在将钢水从转炉出钢并转入钢包精炼炉的过程中，向钢水中加入焦粉增碳剂，搅拌以得到第一增碳钢水；7.第二增碳步骤，包括向第一增碳钢水中同时加入锰铁合金、硅铁合金和焦粉增碳剂，以得到精炼钢水，其中，所述焦粉增碳剂的碳吸收率高于86.7％。8.根据本技术的一个方面的实施例，在第一增碳步骤中，向钢水中加入焦粉增碳剂时，钢包精炼炉底吹氩气的流量为20-40l/min·t钢水。9.根据本技术的一个方面的实施例，在第二增碳步骤中，向第一增碳钢水中同时加入所述锰铁合金、硅铁合金和所述焦粉增碳剂时，钢包精炼炉底吹氩气的流量为30-40l/min·t钢水。10.根据本技术的一个方面的实施例，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，焦粉增碳剂的粒径为4-13mm。11.根据本技术的一个方面的实施例，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，焦粉增碳剂的粒径为10-13mm。12.根据本技术的一个方面的实施例，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，焦粉增碳剂的碳含量为80-85％。13.根据本技术的一个方面的实施例，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，焦粉增碳剂在15天内的含水率低于2％。14.与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：15.本技术通过对焦粉增碳剂加入节点以及使用方法的改进，使焦粉增碳剂的碳吸收率高于86.7％，可满足高碳钢种对碳含量的要求，且生产成本较低。16.首先，在将钢水从转炉出钢并转入钢包精炼炉的过程中，向钢水中加入焦粉增碳剂，并进行钢包底吹氩气搅拌，可使钢水与焦粉增碳剂充分接触，提高钢水中的碳含量。其次，向钢水中同时加入锰铁、硅铁等密度较大合金和焦粉增碳剂，并进行搅拌，可使密度较小的焦粉增碳剂在搅拌及重量较大的合金共同作用下与钢水充分混合，从而进一步提高焦粉增碳剂中碳的吸收率。具体实施方式17.为了使本技术的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本技术，并非为了限定本技术。18.为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。19.在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。20.本技术的上述申请内容并不意欲描述本技术中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。21.焦粉增碳剂相较于石墨增碳剂价格便宜，按含碳当量折算，焦粉增碳剂的成本约为石墨增碳剂的47.5％。但由于焦粉增碳剂的密度(0.88-1.08g/cm3)低于石墨类增碳剂密度(2.09-2.33g/cm3)，因此增碳时焦粉增碳剂容易浮在钢水表面，不易被钢水吸收，导致碳元素吸收率不稳定，影响钢材质量。其次，焦粉增碳剂的抗压强度较低(12-30mpa)，在存储及运输过程容易破碎，与加工时的粒度范围发生变化，同样导致碳元素吸收率不稳定。22.鉴于此，发明人进行了大量的研究，旨在提供一种焦粉增碳剂吸收率高的增碳剂使用方法，以满足高碳钢对高碳含量的需求。23.钢材的生产方法24.本技术第一方面实施例提供了焦粉增碳剂的使用方法，该使用方法可以包括：25.s10、第一增碳步骤，包括在将所述钢水从转炉出钢并转入钢包精炼炉的过程中，向所述钢水中加入焦粉增碳剂，搅拌以得到第一增碳钢水；26.s20、第二增碳步骤，包括向所述第一增碳钢水中同时加入锰铁合金、硅铁合金和所述焦粉增碳剂，以得到精炼钢水，其中，所述焦粉增碳剂的碳吸收率高于86.7％。27.在一些实施例中，步骤s10可以进一步包括：28.s110、将钢水从转炉出钢前，根据钢水终点碳含量确认该炉钢水需要的增碳量；29.s120、将钢水从转炉出钢转入钢包精炼炉时，打开钢包精炼炉的底吹氩气，且氩气流量为10-18l/min·t钢水；30.s130、转炉出钢20s-40s后，将氩气流量调整为20-40l/min·t钢水，并分多次加入焦粉增碳剂，同时使钢流与所加焦粉增碳剂处于同一直连线上，以得到第一增碳钢水。31.根据本技术的实施例，上述步骤s130中，调大氩气流量，以及使钢流与焦粉增碳剂处于同一直连线上，均可避免焦粉增碳剂浮于钢水表面，增大钢水与焦粉增碳剂的接触面积，进而促进焦粉增碳剂的溶解与扩散，提高焦粉增碳剂的吸收率和钢水的碳增量。其中，l/min·t钢水的含义为每吨钢水所需的底吹氩气流量，例如，100t的钢水钢包精炼炉底吹氩气的流量应为2000-4000l/min。32.根据本技术的实施例，步骤s20中，进行合金成分和增碳量调整时，可以同时加入锰铁合金、硅铁合金和焦粉增碳剂，此时，锰铁合金、硅铁等密度较大合金会把密度较小的焦粉增碳剂卷入钢水中，增大钢水与焦粉增碳剂的接触面积，进一步提高焦粉增碳剂的吸收率。33.在一些实施例中，在第一增碳步骤中，向钢水中加入焦粉增碳剂时，钢包精炼炉底吹氩气的流量可以为20-40l/min·t钢水。34.根据本技术的实施例，加入焦粉增碳剂时，将钢包底吹氩气的流量调整为20-40l/min·t钢水，可以加强对钢水的搅拌，使钢水与焦粉增碳剂充分接触，增大钢水的增碳量。若氩气的流量低于20l/min·t钢水，搅拌不充分，焦粉增碳剂会浮在铁液表面被烧损，降低焦粉增碳剂的利用率，导致钢水增碳量较低。35.在一些实施例中，在第二增碳步骤中，向增碳钢水中同时加入所述锰铁合金、硅铁合金和焦粉增碳剂时，钢包精炼炉底吹氩气的流量可以为30-40l/min·t钢水。36.根据本技术的实施例，第二增碳步骤中氩气流量为30-40l/min·t钢水，在该流量下合金和焦粉增碳剂均可与钢水充分混合，保障焦粉增碳剂的吸收效果。此外，该气流量下的搅拌还可以缩短增碳保温时间和生产周期，避免钢水中合金元素的燃烧。若氩气流量过大，会导致钢水、合金及焦粉增碳剂的飞溅，不利于钢材的安全生产。37.在一些实施例中，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，所用焦粉增碳剂的粒径可以为4-13mm。示例性地，焦粉增碳剂的粒径可以是4mm、6mm、8mm、10mm、12mm或13mm。焦粉增碳剂的粒径也可以是以上数值的任意组合范围。38.根据本技术的实施例，焦粉增碳剂的增碳过程包括溶解扩散过程和氧化损失过程，焦粉增碳剂的粒径不同，溶解的扩散速率和氧化损失率就不同，上述4-13mm粒径范围内的焦粉增碳剂溶解和损耗较为均衡，且增碳效果良好。若焦粉增碳剂的粒径小于4mm，则溶解反应速度快，但也会被炉内气流吹走，导致损耗较多；若焦粉增碳剂的粒径大于13mm，则溶解速度慢。39.在一些实施例中，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，所用焦粉增碳剂的粒径可以为10-13mm。40.根据本技术的实施例，由于焦粉增碳剂的抗压强度较低，为防止焦粉增碳剂破碎，对焦粉增碳剂的粒径造成影响，袋装焦粉增碳剂在存储、运输时应单层放置，不得进行堆压。41.在一些实施例中，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，焦粉增碳剂的碳含量为80-85％。42.根据本技术的实施例，焦粉增碳剂的碳含量为80-85％，可以减少生铁的用量，增加废钢的用量，降低钢材的生产成本。43.在一些实施例中，在第一增碳步骤和第二增碳步骤中，焦粉增碳剂在15天内的含水率低于2％。44.根据本技术的实施例，上述焦粉增碳剂的吸水率较低，在高温的作用下分离出的氢和氧较少，对钢材产生的影响可忽略不计。若焦粉增碳剂的吸水率高于2％，则会导致钢材的质量下降。45.在一些实施例中，由于焦粉增碳剂单颗粒疏松、强度低以及密度小，为避免焦粉增碳剂挤压破碎，受潮，焦粉增碳剂按500-600kg/袋进行包装，存储、运输时单层放置，不得进行堆压。46.根据本技术的实施例，把焦粉增碳剂筛分选择合适的粒径范围，选择合适的存储及运输方式，在转炉、lf精炼选择合适的加入方式，可提高焦粉增碳剂中碳的利用率。47.根据本技术的实施例，本技术通过对焦粉增碳剂加入节点以及使用方法的改进，使焦粉增碳剂的碳吸收率高于86.7％，且制备的钢材碳增量较高，可满足高碳钢种对碳含量的要求，且能大大降低冶炼成本，并使焦粉资源得到有效利用。48.实施例49.下述实施例更具体地描述了本技术公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本技术公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。50.实施例151.本实施例提供的hrb400钢材的生产过程中焦粉增碳剂的使用方法，具体如下：52.hrb400钢材的成品成分要求c：0.2-0.25％，si：0.35-0.45％，mn：1.25-1.40％，余量的铁和不可避免的杂质。53.(1)焦粉增碳剂：筛分粒径为4-13mm的焦粉增碳剂，且焦粉增碳剂的含水率0.51％，第5天的含水率为0.79％，第10天的含水率为0.91％。为避免焦粉增碳剂挤压破碎，焦粉增碳剂按500-600kg/袋大袋包装，14.7kg/小包，存储、运输时单层放置，不得进行堆压，存放时间为10天。54.(2)采用100t的转炉冶炼，将铁水与废钢加入转炉中进行冶炼，得到钢水，出钢前钢水的碳含量为0.051％，mn：0.08％；55.(3)确认所需焦粉增碳剂的用量，将钢水从转炉出钢转入钢包精炼炉时，打开钢包精炼炉的底吹氩气，且氩气流量为15l/min·t钢水；56.转炉出钢30s后，将氩气流量调整为30l/min·t钢水，并分多次加入205.8kg焦粉增碳剂，同时使钢流与所加焦粉增碳剂汇聚在钢包内钢水表面同一位置，以得到第一增碳钢水；57.(4)向增碳钢水中同时分批加入2257kg锰铁合金、122kg硅铁合金，钢包底吹氩气流量为35l/min·t钢水，同时使钢流、合金、所加焦粉增碳剂汇聚在钢包内钢水表面同一位置，以得到第一增碳钢水，以得到精炼钢水；58.(5)成品钢材中各成分含量为c：0.235％，si：0.38％，mn：1.37％，余量的铁和不可避免的杂质，焦粉增碳剂的碳吸收率86.7％。59.实施例260.本实施例提供的钢材的生产过程中焦粉增碳剂的使用方法，具体如下：61.钢材成品成分要求c：0.18-0.22％，si：0.17-0.27％，mn：0.4-0.5％，余量的铁和不可避免的杂质。62.(1)焦粉增碳剂：筛分粒径为4-13mm的焦粉增碳剂，且焦粉增碳剂的含水率0.54％，第5天的含水率为0.82％，第15天的含水率为1.03％。为避免焦粉增碳剂挤压破碎，焦粉增碳剂按500-600kg/袋大袋包装，14.7kg/小包，存储、运输时单层放置，不得进行堆压，存放时间为15天。63.(2)采用100t的lf精炼炉冶炼，lf进站时钢水成分中c：0.145％，si：0.134％，mn：0.32％；64.(3)根据成品成分控制要求，确认所需焦粉增碳剂的用量及锰铁、硅铁合金加入量；65.(4)向增碳钢水中同时加入140kg锰铁合金、100kg硅铁合金和58.8kg焦粉增碳剂，钢包底吹氩气流量为35l/min·t钢水，把焦粉增碳剂加在钢包内钢水表面合金下料位置，搅拌2min取样，以得到精炼钢水；66.(5)成品钢材中各成分含量为c：0.196％，si：0.195％，mn：0.413％，余量的铁和不可避免的杂质，焦粉增碳剂的碳吸收率88.1％。67.对比例68.对比例169.本实施例提供的hrb400钢材的生产过程中焦粉增碳剂的使用方法，具体如下：70.hrb400钢材的成品成分要求c：0.2-0.25％，si：0.35-0.45％，mn：1.25-1.40％，余量的铁和不可避免的杂质。71.(1)焦粉增碳剂：筛分粒径为4-13mm的焦粉增碳剂，且焦粉增碳剂的含水率0.51％，第5天的含水率为0.79％，第10天的含水率为0.91％。为避免焦粉增碳剂挤压破碎，焦粉增碳剂按500-600kg/袋大袋包装，14.7kg/小包，存储、运输时两层放置，存放时间为10天。检测下层堆放焦粉增碳剂粒度范围1.5-13mm，用于增碳。72.(2)采用100t的转炉冶炼，将铁水与废钢加入转炉中进行冶炼，得到钢水，出钢前钢水的碳含量为0.061％，mn：0.082％；73.(3)确认所需焦粉增碳剂的用量，将钢水从转炉出钢转入钢包精炼炉时，打开钢包精炼炉的底吹氩气，且氩气流量为15l/min·t钢水；74.转炉出钢30s后，将氩气流量调整为30l/min·t钢水，并分多次加入191.1kg焦粉增碳剂，同时使钢流与所加焦粉增碳剂汇聚在钢包内钢水表面同一位置，以得到第一增碳钢水；75.(4)向增碳钢水中同时分批加入2245kg锰铁合金、112kg硅铁合金，钢包底吹氩气流量为15l/min·t钢水，同时使钢流、合金、所加焦粉增碳剂汇聚在钢包内钢水表面同一位置，以得到第一增碳钢水，以得到精炼钢水；76.(5)成品钢材中各成分含量为c：0.197％，si：0.37％，mn：1.36％，余量的铁和不可避免的杂质，焦粉增碳剂的碳吸收率62.5％。77.对比例278.本实施例提供的hrb400钢材的生产过程中焦粉增碳剂的使用方法，具体如下：79.hrb400钢材的成品成分要求c：0.2-0.25％，si：0.35-0.45％，mn：1.25-1.40％，余量的铁和不可避免的杂质。80.(1)焦粉增碳剂：筛分粒径为4-13mm的焦粉增碳剂，且焦粉增碳剂的含水率0.51％，第5天的含水率为0.79％，第10天的含水率为0.91％。为避免焦粉增碳剂挤压破碎，焦粉增碳剂按500-600kg/袋大袋包装，14.7kg/小包，存储、运输时单层放置，存放时间为10天。81.(2)采用100t的转炉冶炼，将铁水与废钢加入转炉中进行冶炼，得到钢水，出钢前钢水的碳含量为0.055％，mn：0.083％；82.(3)确认所需焦粉增碳剂的用量，将钢水从转炉出钢转入钢包精炼炉时，打开钢包精炼炉的底吹氩气，且氩气流量为15l/min·t钢水；83.转炉出钢30s后，将氩气流量调整为15l/min·t钢水，并分多次加入191.1kg焦粉增碳剂，同时使钢流与所加焦粉增碳剂汇聚在钢包内钢水表面同一位置，以得到第一增碳钢水；84.(4)向增碳钢水中同时分批加入2250kg锰铁合金、112kg硅铁合金，钢包底吹氩气流量为20l/min·t钢水，同时使钢流、合金、所加焦粉增碳剂汇聚在钢包内钢水表面同一位置，以得到第一增碳钢水，以得到精炼钢水；85.(5)成品钢材中各成分含量为c：0.207％，si：0.375％，mn：1.36％，余量的铁和不可避免的杂质，焦粉增碳剂的碳吸收率72.9％。86.测试部分87.对实施例1～2和对比例1～2制备的钢材的理化性能进行测试，具体测试方法如下：88.钢材成分测试：对比例1与实施例1相比，焦粉增碳剂储存时采用双层堆置，10天后检测焦粉增碳剂粒度范围，粒度范围由4-13mm，变为1.5-13mm，增碳时钢包底吹氩气流量为15l/min·t钢水。对比例2与实施例1相比，增碳时钢包底吹氩气流量为18l/min·t钢水。89.碳增量：对比例1与实施例1相比增碳量从实施例1的0.184％，变为对比例1的0.136％。对比例2与实施例1相比，增碳量从实施例1的0.184％，变为对比例2的0.152％。90.吸收率：对比例1与实施例1相比碳吸收率从实施例1的86.7％，变为对比例1的62.5％。对比例2与实施例1相比，碳吸收率从实施例1的86.7％，变为对比例2的72.9％。91.实施例1～2和对比例1～2制备的钢材的理化性能的测试结果如表1所示。92.表1钢材理化性能测试结果[0093][0094]由上表1中成品钢板的理化性能结果可以看出，实施例1～2的钢板碳增量较高，且焦粉增碳剂的吸收率良好。对比例1与实施例1的不同之处在于，仅在第一增碳步骤中加入焦粉增碳剂，因此导致对比例1中钢材中的碳增量较低，且焦粉增碳剂的吸收率较差。对比例2与实施例1的不同之处在于，仅在第二增碳步骤中加入焦粉增碳剂，由于加入的焦粉增碳剂用量较多，不能快速充分溶解和分散，进而导致钢材中的碳增量和焦粉增碳剂的吸收率均较实施例1～2的低。[0095]综上所述，本技术通过调控焦粉增碳剂的加入时间节点及使用方法，采用廉价的焦粉增碳剂及通过筛分选择合适粒度范围，制定合适储存、运输方式及转炉、lf精炼合适的增碳工艺，避免了筛分后的焦粉容易吸潮、破碎的问题，同时避免了密度小不能充分熔入钢水引起碳吸收率不稳定的难题，且提高钢水对焦粉增碳剂的吸收率，进而提升钢材质量并降低钢材生产成本。[0096]以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。









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