[发明专利]增碳方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种铁合金(诸如钢铁)增碳的方法。本发明方法发现了在大型炼钢厂(通常包括炼钢炼铁炉和氧气顶吹转炉)和小型炼钢厂(通常包括电弧炉(EAF))均使用的盛钢桶或钢包炉中铁合金增碳的特殊应用。尽管本发明方法将主要在盛钢桶(tapping ladles)或钢包炉中进行增碳方面进行描述，但是应当理解，本发明方法不限于这类增碳。

背景技术

对塑料和轮胎的处理存在越来越多的问题，塑料和轮胎的废物利用仅占原料回收利用的很小一部分，而大部分塑料和轮胎的回收不是通过垃圾填埋就是通过垃圾焚化炉焚烧来处理。在垃圾填埋处理中，材料不易降解，而且也没有任何材料可以滤去有毒元素后，到达土壤和地下水，而传统的焚烧方法常常生成有害排放如二恶英，并且还会增加温室气体排放。

全世界的钢铁工业正面临着通过提高能源和资源利用效率，特别是降低二氧化碳排放，将其对环境影响最小化的压力。

将废塑料添加到电弧炉是已知技术，一些例子可以从US5,554,207和JP2004-052002中得知。

本申请人的WO 2006/024069也公开了在电弧炉中添加废塑料的技术，并进一步公开废塑料能够用作增碳剂，不过仅限于感应炉的环境，也没有说明该方法如何具体实施。

对已知技术文件的引用并不代表该文件构成澳大利亚或其他地方的本技术领域普通技术人员的公知常识的一部分。

发明内容

在本发明第一方面中，提供了一种在钢水包或钢包炉中对熔化的铁合金增碳的方法，该方法包括向钢水包或钢包炉中加入含碳聚合物的步骤，其中含碳聚合物适于充当铁合金的增碳剂。

在本发明之前，人们没有进行含碳聚合物在铁合金生产过程中如何充当最好的增碳剂的研究(例如，含碳聚合物用来替代传统的增碳剂诸如煤、焦炭和石墨，由此增加生产的铁合金中的碳含量)。可以选择和调整含碳聚合物，使其能够取代或降低昂贵的增碳剂如无烟煤和石墨的使用。

在这方面，虽然WO 2006/024069披露了废塑料充当增碳剂的可能应用，但没有教导如何去实施，也没有说明如何在盛钢桶和钢包炉进行铁合金增碳中使用废塑料。

本发明使用术语“铁合金”的用意是，使它包括铁碳合金(包括各种钢材)和其他形式的铁碳合金和/或铁基(iron-based)合金的宽广范围，包括铁铬合金，铁铬硅合金，铁锰合金，硅锰铁合金，铁矽合金，镁铁矽合金，铁钼合金，镍铁合金，钛铁合金，铁磷合金，铁钨合金，铁反合金，铁锆合金等。

在本发明方法的一种方式中，含碳聚合物在被加入之前，可以被特别调整，以适合钢水包或钢包炉，所以聚合物中的碳能够优先溶于铁合金中，但不会燃烧至重大的或不利的程度。

例如，最好地调整聚合物使其充当增碳剂的一种方式包括：在添加之前，优化聚合物大小(如形状和/或尺寸)以适应给定的钢水包或钢包炉的步骤。该大小优化被观测到有助于碳分解，并且在聚合物与融化的铁合金接触时，使聚合物燃烧降到最小。

在一个实施例中，聚合物大小优选可以包括把诸多聚合物层捆绑在一起以形成块。例如，对于包括废橡胶的聚合物，可以用合适的铁合金线把若干层轮胎胎面/轮胎壁或传送带捆绑在一起形成捆。

在盛钢桶内添加含碳聚合物的情况中，可以在熔融铁合金出钢之前，将含碳聚合物添加到钢水包中。

在钢包炉添加含碳聚合物的情况中，可以把含碳聚合物与来自于盛钢桶中的熔融铁合金一起加到钢包炉中，或加到该熔融铁合金上。例如，含碳聚合物可以注射到钢包炉中(即注射到最上层，诸如渣层)。

含碳聚合物的一种形式是废塑料或橡胶。就此而言，废塑料可以包括聚乙烯(如高密度聚乙烯)和其他塑料如聚丙烯，聚苯乙烯、聚丁二烯苯乙烯，ABS等，以及难于再生的塑料例如酚醛塑料(Bakelite)等。此外，废橡胶可以来自旧轮胎或皮带。皮带可以是旧的或丢弃的橡胶运输带。

废塑料或橡胶添加到钢水包或钢包炉中提供了另一种处理废弃物的有效方法，否则这些废弃物将带来环境保护的挑战。

尽管含碳聚合物通常包括C原子、H原子，和任意地的O原子，但是其他元素(如N、S、P、Si、卤素等)也可以存在于聚合物中。这些元素妨碍了铁合金的生产，和/或产生污物、污染物，有毒有害气体(如氢气)等，因此应谨慎而明智的选择和添加含碳聚合物应。可以把某些助熔添加剂引入钢水包或钢包炉内，以消除或减轻有害气体和其他有害副产物的形成。

在一种方式中，制备的铁合金是钢或合金钢。