[发明专利]含铜钢生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢冶炼方法，尤其涉及一种含铜钢生产工艺。

背景技术

目前，含铜钢以其优良的抗腐蚀等物理机械性能而应用广泛，如车辆及集装箱板等，其冶炼的工艺主要通过在炼钢（铁矿石→烧结→高炉炼铁→铁水脱硫→转炉（或电炉）→加入合金→到LF炉或RH或其它精炼设备微调成份→连铸→轧制→成品钢材）的转炉或电炉阶段进行加入合金处理，即在转炉或电炉中加入铜铁合金来达到钢种所需成份，在此工艺中，耗费了大量铜金属，而且铜铁合金的生产成本高，相应地，需要大量经济投入，尤其是对于冶炼高含量铜的钢投入成本更高，并伴随大量资源浪费。

现有技术中，发明专利200710200906.8公开了一种含铜钢的加热方法及其生产的含铜钢。既能满足板材类含铜钢的生产，又能满足型材类含铜钢生产的含铜钢加热方法。该含铜钢加热方法，采用两次升温的加热方法，第一步：加热含铜钢的钢坯或铸坯到1000～1050℃；第二步：用30～90分钟进行第二次加热升温，第二次加热升温的最高温度为1250～1290℃；两次升温的加热过程中，钢坯或铸坯在每一个时间点的加热温度均不低于前一时间点。该发明为含铜钢材的生产进行了改进，但基本沿袭传统的加铜铁合金钢为原料，工艺前期制备复杂，耗费大量材料，经济成本高。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种含铜钢生产工艺，以优化的生产工艺节约大量原材料，大幅降低经济投入，并保证铜钢的生产质量，特别是使其中的铜含量得到充分保障。

本发明解决问题的技术方案是：一种含铜钢生产工艺，包括如下步骤：

1）制备铁水

在高炉中制备温度为1400℃～1520℃的铁水；

（2）转移铁水

将步骤（1）得到的铁水加入到转炉或者电炉中；

3）加入含铜矿物

向步骤（2）所述的转炉或者电炉中加入含铜矿物,使其与铁水接触；

（4）冶炼

将步骤（3）的铁水与含铜矿物进行加热，升温至1400℃～1600℃。

进一步地，在所述步骤（1）中，所得铁水的组分的质量百分含量为：2.0%～3.4%的Si，3.6%～4.6%的C，余量为Fe，对于不可避免的杂质如S、P，其含量范围为S≤0.3%、P≤0.13%；在高温下，铁水中的C、Si组分活性优于铜，能够使氧化铜充分还原为金属铜。

进一步地，在所述步骤（3）中，所述含铜矿物为以氧化铜为主的铜矿石；优选地，所述含铜矿物的铜含量为0.3%～3.0%；较佳地，所述含铜矿物的粒径为20mm～150mm。

进一步地，在所述步骤（3）中，加入的含铜矿物为经过预还原处理的含铜矿物；所述对含铜矿物进行预还原处理的步骤为：（3.1）将含铜矿物与还原剂混合，所得混合物的粒径为20mm～150mm；（3.2）将所得混合物在550℃～750℃下焙烧；在步骤（3.1）中所述还原剂为含碳的物质。在此预还原处理步骤中，能够使铜矿石所含的氧化铜部分被还原、部分化学键处于不同程度的活化状态，从而使其在步骤（4）中与高温铁水接触后被碳等还原剂快速还原。优选地，在所述步骤（3.1）中，所述还原剂为碳粉、石墨和煤中的一种或者几种。

优选地，在所述步骤（3.1）中，所述还原剂中含碳的质量为含铜矿物中铜的质量的3%～15%。优选地，在所述步骤（3.2）中，所述含铜矿物与还原剂的混合物在600℃～700℃焙烧1～4h，其中，加热混合物时的升温速率以5～25℃/min为佳；具体焙烧保持的时间及升温速率根据含铜矿物与还原剂的混合物的粒度进行确定，例如，粒径为80mm～150mm以4h为佳，粒径为20mm～40mm以1h为佳，粒径为60mm～100mm以3.5h为佳，粒径为40mm～60mm，以2h为佳。

进一步地，在所述步骤（4）中，对含铜矿物与铁水混合物加热的升温速率为10～20℃/min。

进一步地，在所述步骤（4）中，含铜矿物与铁水的混合物在1400℃～1600℃保持8～15min，具体温度和时间根据铁水及待还原的铜的量进行确定，以确保含铜矿物中铜被彻底还原同时避免反应时间过长影响含铜钢品质。

优选地，在所述步骤（1）中，经电极加热块状生铁制得铁水。

优选地，在上述冶炼工艺结束后，能够对产品进行深入加工处理，能够对冶炼残渣进行回收处理，例如，根据所练钢种的需要，加入所需石灰和/或溶渣剂对渣子成分进行调整，使其得到回收再利用。