專利名稱：一種生產(chǎn)冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于碳素和鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及一種鋼鐵企業(yè)煉鋼過程中，用于生產(chǎn)含氮量極低的純凈鋼種的增碳劑材料，該低氮增碳劑與普通增碳劑相比具有大幅度降低鋼中氮含量的功效。
背景技術(shù)：
增碳劑是煉鋼生產(chǎn)中必不可少的主要輔助材料之一，普通增碳劑因含氮量高(1.0 3.0% Wt)，在煉鋼過程中完成鋼水增碳任務(wù)達(dá)到合格鋼水要求的同時，也給鋼中帶進(jìn)去大量的有害元素氮，嚴(yán)重影響鋼的質(zhì)量。目前世界上優(yōu)質(zhì)碳素鋼和低氮鋼生產(chǎn)廠家使用的增碳劑，均是將石墨電極加工過程中產(chǎn)生的碎屑一石墨碎，經(jīng)粉碎加工制成一定粒度而形成。該原料來源有限，價格昂貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足優(yōu)質(zhì)低氮鋼生產(chǎn)的需求，
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了生產(chǎn)出一種含氮量極低的低氮增碳劑，該低氮增碳劑與普通增碳劑比較在使用過程中，可顯著減少鋼中的有害元素氮含量，達(dá)到提高鋼水質(zhì)量的效果。一種生產(chǎn)冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的設(shè)備，設(shè)備包括二氧化硅保溫層1、石墨層2、爐頭電極柱3、石墨線4、隔離層5、爐墻板6、石油焦7、二氧化硅保溫材料8、石英砂9、耐火磚槽10。具體制作步驟為
(I)鋪設(shè)爐底，先在耐火磚槽底面鋪設(shè)一層石英砂，再在石英砂上面鋪設(shè)一層二氧化硅保溫材料，各層應(yīng)夯實；(2)在爐墻四周放置兩層爐墻板，內(nèi)側(cè)爐墻板即隔離層為木質(zhì)或石墨，木質(zhì)是消耗式的，不回收；外側(cè)爐墻板為鋼板，起固定爐料的作用，可重復(fù)使用；兩墻板之間距離400_，填充二氧化硅耐火保溫層；爐墻板的底部放置耐火磚槽上。爐頭電極柱放置在爐體兩側(cè)，通過石墨層與石墨線相連，起導(dǎo)電作用。(3)裝爐料及保溫材料，將二氧化硅保溫材料吊裝裝入兩爐墻板(木質(zhì)內(nèi)爐墻板與鋼板外爐墻板)之間并夯實，將不同成份的石油焦混料均勻后，從上部吊裝進(jìn)入由保溫材料層圍成的空間內(nèi)(約可裝200噸)，并夯實；裝料完畢，在整個爐體上部覆蓋400mm厚的二氧化硅保溫層，起到保溫和隔絕空氣的目的。采用上述設(shè)備冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的生產(chǎn)方法為:將含硫量0.5-1.0 % wt、灰分< 0.5 % wt、揮發(fā)分6-15 % wt的石油生焦置于上述設(shè)備內(nèi)，在2500-3000°C的高溫條件下，加熱35-45個小時后打水急冷，當(dāng)爐料的溫度打水冷卻到300°C度左右時，停止打水急冷；然后，改為自然冷卻(即空冷)至常溫(10°C 300C )，這個時間大約需要7天左右，以保證爐料的水份含量小于0.5% wt ;經(jīng)破碎篩分、整粒即得成品。本實用新型設(shè)計的低氮增碳劑產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為:低氮增碳劑的固定碳>97%wt、灰分< 1.5% wt、揮發(fā)分< 1.0% wt、含硫量0.3% wt、含氮< 0.02%。低氮增碳劑顆粒度l_6mm，外觀顏色為黑色，無味、體積密度為0.8 1.2(g/cm3)。上述方法生產(chǎn)的低氮增碳劑的使用方法為:1、按需要包裝成10_15kg/袋的小袋，轉(zhuǎn)爐或電爐出鋼后用人工投加到鋼包內(nèi)，利用出鋼過程鋼水的強(qiáng)烈攪拌加速低氮增碳劑的溶化吸收；2、碳的吸收率按90%計算確定低氮增碳劑加入量；3、轉(zhuǎn)爐或電爐出鋼完畢后氬氣攪拌時間3-5分鐘，確保增碳劑充分溶化被鋼水吸收；4、氮增碳劑也可用于精煉爐中鋼水含碳量的調(diào)整，增碳劑在精煉爐使用時，要輔以大氣量攪拌。本實用新型所用原材料及熱處理過程所得增碳劑與現(xiàn)有技術(shù)相比，在含碳量、含硫量、灰分及水分等技術(shù)指標(biāo)上得以提高，有利于提高鋼質(zhì)量。裝爐過程中在絕緣層與石油焦之間安裝了木質(zhì)隔離層或石墨隔離層，在石油焦煅燒過程中，可有效避免雜質(zhì)進(jìn)入最終產(chǎn)品中。如果選用三合板作隔離層，使用效果相當(dāng)，價格相對更便宜。煅燒完畢后，可輕易去掉該層，增碳劑灰分得以降低。石墨線采用上、下層各3條、中間層I條的分層設(shè)置方式，使得電流分布更為均勻，煅燒過程中石油焦中溫度分布均勻，石油焦中的硫及其他揮發(fā)成分得以充分排除，制成的增碳劑中硫含量及水分含量降低。爐頭電極柱與石油焦之間設(shè)置石墨層，導(dǎo)流效果好，煅燒效果好。為了降低增碳劑中氮的含量，本實用新型根據(jù)亨利定律:氣體在固體中的溶解度與溫度相關(guān)的理論，將石油生焦加熱到2500°C 3000°C的高溫，將大量的氮氣從石油焦中排出，然后，用急冷的方 法將增碳劑冷卻到常溫，從而得到降低增碳劑中氮含量的目的，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)低氮增碳劑。優(yōu)質(zhì)低氮增碳劑以石油焦為原料，通過高溫(2500°C 3000°C )和長時間的煅燒得到含碳量高(> 97}wt)、灰分低(< 1.5% wt)、揮發(fā)分低(< 1.0% wt)、含硫量低((0.3% wt)、含氮低(< 0.02% )的低氮增碳劑，該低氮增碳劑經(jīng)破碎和整粒制成容易被鋼水吸收的粒度l_6mm，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼或精煉爐增碳，滿足純凈鋼生產(chǎn)的要求。

圖1為本實用新型生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，圖2為圖1的A-A剖面圖。1、二氧化硅保溫層；2 ;石墨層；3、爐頭電極柱；4、石墨線；5、隔離層；6、爐墻板；
7、石油焦；8、二氧化硅保溫材料；9、石英砂；10、耐火磚槽。
具體實施方式
一種冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備包括二氧化硅保溫層1、石墨層
2、爐頭電極柱3、石墨線4、隔離層5、爐墻板6、石油焦7、二氧化硅保溫材料8、石英砂9、耐火磚槽10。具體制作步驟為[0025]1、鋪設(shè)爐底，先在耐火磚槽底面鋪設(shè)一層石英砂，再在石英砂上面鋪設(shè)一層二氧化硅保溫材料，各層應(yīng)夯實；2、在爐墻四周放置兩層爐墻板，內(nèi)側(cè)爐墻板為木質(zhì)或石墨，木質(zhì)是消耗式的，不回收；外墻爐墻板為鋼板，起固定爐料的作用，可重復(fù)使用；兩墻板之間距離400mm，填充二氧化硅耐火保溫層；爐墻板的底部放置耐火磚槽上。爐頭電極柱放置在爐體兩側(cè)，通過石墨層與石墨線相連，起導(dǎo)電作用。3、裝爐料及保溫材料，將二氧化硅保溫材料吊裝裝入兩爐墻板(木質(zhì)內(nèi)爐墻板與鋼板外爐墻板)之間并夯實，將不同成份的石油焦混料均勻后，從上部吊裝進(jìn)入由保溫材料層圍成的空間內(nèi)(約可裝200噸)，并夯實；裝料完畢，在整個爐體上部覆蓋400mm厚的二氧化硅保溫層，起到保溫和隔絕空氣的目的。采用上述設(shè)備冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的生產(chǎn)方法為:將含硫量0.5-1.0 % wt、灰分< 0.5 % wt、揮發(fā)分6-15 % wt的石油生焦置于上述設(shè)備內(nèi)，在2500-3000°C加熱35-45小時后急冷，加熱35-45個小時后打水急冷，當(dāng)爐料的溫度打水冷卻到300°C度左右時，停止打水急冷；然后，改為自然冷卻(即空冷)至常溫(10°C 30°C )，這個時間大約需要7天左右，以保證爐料的水份含量小于0.5% wt ;經(jīng)破碎篩分整粒即得成品。本實用新型設(shè)計的低氮增碳劑產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為:低氮增碳劑的固定碳> 97% wt、灰分< 1.5% wt、揮發(fā)分< 1.0% wt、含硫量0.3% wt、含氮< 0.02%。顆粒度l-6mm，外觀顏色為黑色，無味、體積密度為0.8 1.2(g/cm3)。低氮增碳劑使用方法:(I)按需要包裝成10_15kg/袋的小袋，轉(zhuǎn)爐或電爐出鋼后用人工投加到鋼包內(nèi)，利用出鋼過程鋼水的強(qiáng)烈攪拌加速低氮增碳劑的溶化吸收；(2)碳的吸收率按90%計算確定 低氮增碳劑加入量；(3)轉(zhuǎn)爐或電爐出鋼完畢后氬氣攪拌時間3-5分鐘，確保增碳劑充分溶化被鋼水吸收；(4)低氮增碳劑也可用于精煉爐中鋼水含碳量的調(diào)整，增碳劑在精煉爐使用時，要輔以大氣量攪拌。應(yīng)用舉例:實例I為了降低GCr 15軸承鋼的氮含量，在60t轉(zhuǎn)爐冶煉軸承鋼(GCr 15)時進(jìn)行了 10爐用低氮增碳劑取代普通增碳劑給鋼水增碳的試驗，將鋼中的碳從平均0.14%增加到0.88%，每噸鋼水需加低氮增碳劑6.36公斤。試驗結(jié)果表明:使用低氮增碳劑可以將軸承鋼中的氮含量從近IOOppm的水平降低50ppm。實例2另一試驗在IOOt轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行，冶煉鋼種45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，試驗爐次12爐，噸鋼加入量5kg，試驗結(jié)果表明與普通增碳劑相比，使用低氮增碳劑可以降低氮含量31ppm，降幅達(dá)54 %。實例3第三例試驗在IOOt轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行，冶煉鋼種75號硬線鋼，試驗爐次8爐，噸鋼加入量7kg，試驗結(jié)果表明與普通增碳劑相比，使用低氮增碳劑鋼中氮含量降幅達(dá)54%，達(dá)到了44ppm的理想水平。
權(quán)利要求1.一種生產(chǎn)冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的設(shè)備，其特征在于包括二氧化硅耐火保溫層(I)、石墨層(2)、爐頭電極柱(3)、石墨線(4)、隔離層(5)、爐墻板(6)、石油焦(7)、二氧化硅耐火保溫材料(8)、石英砂(9)、耐火磚槽(10)； 具體制作步驟為: 1)、鋪設(shè)爐底，先在耐火磚槽底面鋪設(shè)一層石英砂，再在石英砂上面鋪設(shè)一層二氧化硅保溫材料，各層應(yīng)夯實； 2)、在爐墻四周放置兩層爐墻板，內(nèi)側(cè)爐墻板即隔離層為木質(zhì)或石墨；外側(cè)爐墻板為鋼板；兩墻板之間填充二氧化硅耐火保溫材料；爐墻板的底部放置耐火磚槽上；爐頭電極柱放置在爐體兩側(cè)，通過石墨層與石墨線相連； 3)裝爐料及保溫材料，將二氧化硅保溫材料吊裝裝入兩爐墻板之間并夯實，將不同成份的石油焦混料均勻后，從上部吊裝進(jìn)入由保溫材料層圍成的空間內(nèi)，并夯實；裝料完畢，在整個爐體上部覆蓋二氧化硅保溫層。
專利摘要一種生產(chǎn)冶煉純凈鋼用低氮增碳劑的設(shè)備，屬于碳素和鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及到降低鋼中氮含量和提高鋼水質(zhì)量。本實用新型煉純凈鋼用低氮增碳劑是根據(jù)亨利定律(氣體在固體中的溶解度理論)，利用高溫將石油瀝青焦中的氮排除，然后用急冷方法將石油焦材料從高溫降低到大自然溫度，從而得到降低增碳劑產(chǎn)品中氮含量的目的，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煉純凈鋼用低氮增碳劑產(chǎn)品。該產(chǎn)品因本身氮含量極低，與普通增碳劑比較，帶入鋼中的氮含量少，從而得到降低鋼中氮含量的目的。該低氮增碳劑產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)為固定碳＞97％wt、灰分＜1.5％wt、揮發(fā)分＜1.0％wt、含硫量0.3％wt、含氮＜0.02％。
文檔編號C21C7/00GK203112865SQ20132011281
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者牛四通, 牛士珍 申請人:北京中渣冶金技術(shù)有限公司