一种新型炼钢复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种新型炼钢复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

现有的炼钢工艺有长流程和短流程之分，长流程即高炉+转炉(加入硅铁+锰硅合金/高硅锰硅铁+增碳剂)+精炼炉，短流程即电弧炉+精炼炉(加入硅铁+锰硅合金/高硅锰硅铁+增碳剂)。目前的炼钢工艺需要依次分开加入各项物料，使得炼钢时长增加；由于碳化硅比重较轻，且通常为粉状，加入后会漂浮于钢液之上，硅、碳元素被氧化，使得元素收得率较低。同时，炼钢使用的高硅锰硅合金是炼钢及铸造中的合金剂、复合脱氧脱硫剂，其成本相对较高。为了缩短炼钢时长，提高元素收得率，提高炼钢设备的使用效率以及降低炼钢成本，本发明提供了一种新型炼钢复合材料。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的之一在于提供了一种新型炼钢复合材料，其解决了现有炼钢技术中物料需一次分开加入，比较耗时，且碳化硅漂浮于钢液之上，硅、碳元素被氧化的问题。

根据本发明的实施例，一种新型炼钢复合材料，所述新型炼钢复合材料包括以下质量百分比的组分：碳化硅物料10-50％、锰硅合金40-80％、粘结剂3-7％和水0-10％。

进一步，所述新型炼钢复合材料包括以下质量百分比的组分：碳化硅物料10-40％、锰硅合金44-77％、粘结剂4-6％和水3-10％。

进一步，所述碳化硅物料包括碳化硅耐火板、碳氮硅耐火砖、光伏行业的碳化硅切割粉及废料和碳化硅磨具磨料中的一种或多种。

进一步，所述粘结剂为预糊化淀粉、淀粉-硅酸钠、瓜尔胶、木质纤维素中的一种。

进一步，所述新型炼钢复合材料中各成分的质量百分比为：C:4-10％、Si：18-28％、Mn：50-60％、Fe：10-15％、水分：0-0.5％。

另一方面，根据本发明实施例，本发明的目的之二在于提供一种所述新型炼钢复合材料的制备方法。

根据本发明的实施例，所述新型炼钢复合材料的制备方法为碳化硅物料、锰硅合金进行物理破碎后加工成粒，再加入粘结剂、水进行混合，再挤压加工成任意形状尺寸的物料，最后再进行烘干制得所述的新型炼钢复合材料。

进一步，将碳化硅物料、锰硅合金进行物理破碎后加工成粒的粒度大小为0.1-50cm。

根据本发明实施例，本发明的目的之三在于提供一种所述新型炼钢复合材料的应用，所述应用为在降低炼钢成本，提高钢铁锰碳硅元素收得率中的应用。

本发明的技术原理为：通过把碳化硅成分物质和硅锰合金结合形成新的炼钢复合材料，以增加碳化硅的比重，降低硅、碳元素被氧化的可能性；同时碳化硅成分物质和硅锰合金结合形成的复合材料会先于锰硅合金的锰元素与钢液中的氧发生反应，有效减少了锰元素的烧损。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

通过把碳化硅成分物质和硅锰合金破碎结合形成新的炼钢复合材料，减少了各项物料加入，只需出炉前最后成分微调加入略小的部分硅铁或增碳剂，节省炼钢时间，提升工作效率；形成的炼钢复合材料较高硅锰硅合金成本更低，具有较好的经济效益；由于集成了碳化硅，避免了硅、碳元素被氧化，提升硅、碳元素的收得率；集成于复合材料中的碳化硅先于锰硅合金的锰元素与钢液中的氧发生反应，有效减少了锰元素的烧损。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例1

一种新型炼钢复合材料，包括以质量百分比计的下列组分：

一组：碳化硅物料20％、锰硅合金77％、粘结剂3％。

其中，所述碳化硅物料为碳化硅耐火板，所述锰硅合金为6517锰硅合金，所述粘结剂为预糊化淀粉。

二组：碳化硅物料50％、锰硅合金40％、粘结剂7％，水3％。

其中，所述碳化硅物料为碳氮硅耐火砖，所述锰硅合金为6517锰硅合金，所述粘结剂为淀粉-硅酸钠。

三组：碳化硅物料40％、锰硅合金44％、粘结剂6％，水10％。

其中，所述碳化硅物料为光伏行业的碳化硅切割粉及废料，所述粘结剂为瓜尔胶。

四组：碳化硅物料13％、锰硅合金80％、所述锰硅合金为6517锰硅合金，粘结剂4％，水3％。

其中，所述碳化硅物料为碳化硅磨具磨料，所述锰硅合金为6517锰硅合金，所述粘结剂为木质纤维素。

五组：碳化硅物料10％、锰硅合金77％、粘结剂7％，水6％。

其中，所述碳化硅物料为碳化硅耐火板25％和光伏行业的碳化硅切割粉及废料25％，所述锰硅合金为6517锰硅合金，所述粘结剂为预糊化淀粉。

实施例2

一种新型炼钢复合材料的制备方法

采用实施例1的1-2组的组分制备新型炼钢复合材料，制备的方法为将碳化硅物料、锰硅合金进行物理破碎后加工成粒，粒度大小为0.1-50cm，再加入粘结剂、水进行混合、挤压加工成任意形状尺寸的物料，最后再进行烘干制得所述的新型炼钢复合材料。

采用实施例1的3-4组的组分制备新型炼钢复合材料，制备的方法为将碳化硅物料、锰硅合金进行物理破碎后加工成粒，粒度大小为25cm，再加入粘结剂、水进行混合、挤压加工成任意形状尺寸的物料，最后再进行烘干制得所述的新型炼钢复合材料。

采用实施例1的5组的组分制备新型炼钢复合材料，制备的方法为将碳化硅物料、锰硅合金进行物理破碎后加工成粒，粒度大小为50cm，再加入粘结剂、水进行混合、挤压加工成任意形状尺寸的物料，最后再进行烘干制得所述的新型炼钢复合材料。

具体实施例中，可采用混料机加搅拌机进行物料的充分混合，采用压球压块或成型加工设备将新型炼钢复合材料加工成球形或者块状。

实施例3

经检测，实施例2制备得到的新型炼钢复合材料的元素组成情况如表1所示。采用实施例2所得的新型炼钢复合材料进行炼钢，与原的炼钢工艺相比(除采用的炼钢材料不同，其他工艺条件均相同)，如表2所示，锰元素收得率较原工艺平均提高9.5％、碳元素收得率较原工艺平均提高6.5％、硅元素收得率较原工艺平均提高4.2％。

表1实施例2所得新型炼钢复合材料的元素组成

表2炼钢所得产品的元素组成

具体的，根据当日铁合金在线网上6028#的高硅锰硅合金出厂含税价为8800元左右，而当日6517#锰硅合金和碳化硅单价推算得出成本为6000元左右，因此采用本发明制备的新型炼钢复合材料具有明显的经济优势，节约炼钢的经济成本，同时由于集成炼钢需要的原材料，合成为一种物料，大大缩短了炼钢时间，节约炼钢的时间成本。碳化硅由于比重较轻，且通常为粉状，加入后漂浮于钢液之上，硅、碳元素被氧化，元素收得率较低，通过与锰硅合金混合压球/块后，在冶炼过程中加入无扬尘，烧损和扬尘损失少。而碳化硅属于强脱氧剂，碳化硅中的硅在钢液中先于锰硅合金的锰元素与钢液中的氧发生反应，有效减少了锰元素的烧损。因此，与原工艺比较，锰元素收得率较原工艺平均提高9.5％、碳元素收得率较原工艺平均提高6.5％、硅元素收得率较原工艺平均提高4.2％.

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。