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1、(10)申请公布号 CN 104293999 A (43)申请公布日 2015.01.21 CN 104293999 A (21)申请号 201410538579.7 (22)申请日 2014.10.13 C21C 1/00(2006.01) C21C 7/04(2006.01) (71)申请人 北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路 30 号 (72)发明人 胡文韬 王化军 刘欣伟 (74)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 11237 代理人 张仲波 (54) 发明名称 一种利用含碳球 / 块改善铁水质量的方法 (57) 摘要 本发明属于铸造领域， 具体涉及一种。
2、利用含 碳球/块改善铸造铁水质量的方法。 该含碳球/块 含铁30-68(质量分数， 下同)， 含碳5-35。 本 发明首先将铁矿石与固体碳破碎， 经混匀后造球， 干燥后的含碳球 / 块与金属炉料一并投入感应电 炉。含碳球 / 块还原、 熔化产生的铁水质量稳定， 将含碳球 / 块与 “轻型废钢” 共同使用可降低因轻 型废钢成分差异带来的铁水质量波动。使用本发 明能够提高轻型废钢的利用价值， 替代价格更高 的 “重型废钢” ， 降低原料成本。同时， 含碳球 / 块 产生的铁水成本低于废钢铁水， 进一步降低了铁 水的生产成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页。
3、 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104293999 A CN 104293999 A 1/1 页 2 1. 一种利用含碳球 / 块改善铁水质量的方法， 其特征在于 ： 将以铁矿石及含铁固体废 弃物、 固体碳为主要原料的球/块用于感应电炉铸造生产 ； 球/块与金属炉料同时加入感应 电炉之中 ； 球 / 块与金属炉料熔化后以铁水形式排出感应电炉， 具体步骤如下 ： (1)首先将固体碳破碎至-10mm并与铁矿石混匀。 固体碳与铁矿石的质量比为1:(3 10) ； (2) 将固体碳与铁矿石的混合料混匀并造块，。
4、 料块的形状为球或者其他块状集合体 ； (3) 将固结后的球 / 块烘干并与金属炉料一并投入到感应电炉中熔炼 ； (4) 炉料熔化后， 铁元素以铁水形式排出感应电炉， 炉渣以机械方式排出感应电炉。 2. 根据权利要求 1 所述的一种利用含碳球 / 块改善铁水质量的方法， 其特征在于固体 碳包括煤、 石油焦、 兰炭、 焦炭及其混合物。 权 利 要 求 书 CN 104293999 A 2 1/3 页 3 一种利用含碳球 / 块改善铁水质量的方法 技术领域 ： 0001 本发明属于铸造领域， 涉及一种利用含碳球 / 块改善铁水质量的方法。 技术背景 ： 0002 随着工业化程度日益提高， 废钢作为。
5、铸造原料的作用日益增强， 但大量的廉价 “轻 型废钢” 因为成分波动大而难以被用于铸造生产， 资源浪费严重。优质废钢虽然性质优良， 但价格较高。可见， 常规的金属炉料， 要么成分波动大、 质量差， 要么成本过高， 很难满足铸 造行业对低成本、 高质量原料的需求。本发明提供了一种使用含碳球 / 块稳定铁水质量的 方法， 可以稳定 “轻型废钢” 熔炼出的铁水质量， 大幅度降低铸件的废品率， 提高其利用价 值。 0003 中国发明专利 CN 101530910 公开了一种 “高硅氧玻璃纤维布软质过滤体铁水净 化工艺” ， 可过滤铁水以降低铁水中的非金属颗粒夹杂量。 中国发明专利CN102094100。
6、B公开 了一种铁水脱磷剂及其应用方法， 脱磷剂的组成为氧化钙 75 85， 氧化铁 10 21， 氟 化钙45， 可以脱除铁水中的磷元素。 使用这些方法可以减少铁水中的磷元素和杂质颗 粒， 但不能有效降低铁水中的有色金属元素含量或消除其对铸件质量的影响。中国发明专 利 CN 103343178A 公开了一种高强度铸铁短流程快速自净化熔炼技术， 采用高炉铁水、 废 钢为原料， 添加 65FeMn 调整成分来获得高纯净度的铁水。但该工艺需要使用高炉铁水， 只 适用于极少数建有高炉的铸造企业。由此可见， 现有的铁水净化工艺要么侧重于脱除铁水 中的有害元素和杂质颗粒， 不能消除有色金属元素对铁水质量的。
7、影响 ； 要么依赖高炉铁水， 不适于大多数没有高炉的铸造企业， 不能从根本上消除废钢成分波动对铁水质量的影响及 轻型废钢的利用难题。本发明与现有铁水净化技术的差别主要体现在 ： 0004 (1) 技术原理和原材料。中国发明专利 CN 101530910 采用 “高硅氧玻璃纤维布软 质过滤体” ， 目标是以过滤方式净化铁水 ； 中国发明专利 CN 102094100B 采用脱磷剂， 目标 仅为脱除铁水中的磷元素 ； 中国发明专利 CN 103343178A 更是需要同时采用铁水和 65FeMn 合金来净化铁水。而本发明则是采用含碳球 / 块， 利用其还原产生的铁水稀释废钢中的有 色金属元素， 利。
8、用液态炉渣脱除铁水中的有害元素， 从两个方面同时提高铁水质量， 同现有 技术方案有明显差别 ； 0005 (2)工艺设备。 中国发明专利CN 101530910和CN 102094100B技术原理与本发明 不同， 工艺设备没有可比性 ； 中国发明专利 CN 103343178A 采用的高炉铁水可通过 “稀释” 效应降低废钢质量波动对铁水质量的影响， 但该工艺需要高炉， 而本发明是直接在感应电 炉中使用含碳球 / 块， 无需高炉炼铁工序， 工艺设备简单 ； 0006 (3) 应用效果。中国发明专利 CN 101530910、 CN 102094100B 和 CN103343178A 只 能净化铁。
9、水， 而本发明所使用的含碳球 / 块同时具有净化效率高、 成本低的特点， 能够在净 化铁水的同时降低铁水成本， 从应用效果上说与现有技术方案不同。 发明内容 说 明 书 CN 104293999 A 3 2/3 页 4 0007 本发明提供了一种利用含碳球 / 块改善铁水质量的方法， 将含碳球 / 块与金属炉 料同时投入感应电炉熔化。新炉料熔炼产生的铁水质量稳定， 可以有效消除原料成分波动 带来的铁水质量波动， 提高轻型废钢的利用价值， 同时降低铁水成本。 0008 一种直接将含碳球 / 块用于感应电炉铸造生产的工艺， 其特征在于 ： 将以铁矿石 及含铁固体废弃物、 固体碳为主要原料的球团块用。
10、于感应电炉铸造生产 ； 球团块与金属炉 料同时加入感应电炉之中 ； 球块与金属炉料熔化后以铁水形式排出感应电炉， 具体步骤如 下 ： 0009 (1) 首先将固体碳破碎至 -10mm 并与铁矿石混匀。固体碳与铁矿石的质量比为 1:(3 10) ； 固体碳包括煤、 石油焦、 兰炭、 焦炭及其混合物 ； 0010 (2) 将固体碳与铁矿石的混合料混匀并造块。料块的形状为球或者其他块状集合 体 ； 0011 (3) 将固结后的球 / 块烘干并与金属炉料一并投入到感应电炉中熔炼 ； 0012 (4) 炉料熔化后， 铁元素以铁水形式排出感应电炉， 炉渣以机械方式排出感应电 炉 ； 0013 本发明提出了。
11、一种适用于感应电炉的含碳球 / 块， 可省去炼铁环节， 直接应用于 感应电炉铸造工艺， 用以降低因废钢质量差别而产生的铁水质量波动。在技术原理、 原材 料、 工艺设备和应用效果等各方面均与现有铁水净化技术不同。 0014 使用本发明能够提高轻型废钢的利用价值， 替代价格更高的 “重型废钢” ， 降低原 料成本。同时， 含碳球 / 块产生的铁水成本低于废钢铁水， 进一步降低了铁水的生产成本。 附图说明 0015 图 1 为本发明涉及的球 / 块制备和使用过程。 具体实施方式 0016 以下实例用于说明本发明的实施过程， 但不用来限制本发明的使用方法和适用范 围。 0017 实例 1 ： 0018。
12、 制备感应电炉用含碳球 / 块， 其原料为河北某磁铁矿和山西某无烟煤， 磁铁矿主 要成分为 ： TFe62， SiO26.97， Al2O33.05， CaO1.11， MgO2.15， 粒度组成 -0.074mm 占 55 ； 无烟煤灰分 15.21， 水分 3.14， 挥发分 12.17， 固定碳 69.48。 0019 制备和使用过程 ： 0020 (1) 破碎和混匀。将 25kg 无烟煤破碎至 -3mm， 加入铁矿石 100kg， 粘结剂 3kg， 水 12kg， 混合并搅拌均匀 ； 0021 (2)造球。 使用圆盘造球机造球， 将混匀后的混合料制成直径10mm的球状集合体 ； 002。
13、2 (3) 烘干。将球 / 块置于 220烘干箱中烘干 ； 0023 (4) 冷却。将烘干后的球 / 块冷却至室温 ； 0024 (5)使用。 将球/块与废钢同时投加至感应电炉中熔炼， 产品以液态铁水和炉渣的 形式排出感应电炉。 0025 实例 2 ： 说 明 书 CN 104293999 A 4 3/3 页 5 0026 制备感应电炉用含碳球 / 块， 其原料为辽宁某赤铁矿和烟煤， 赤铁矿主要成分为 ： TFe60， SiO29.89， Al2O31.22， CaO0.13， MgO1.92， 粒度组成 -0.074mm 占 71 ； 烟 煤灰分 17.22， 水分 3.11， 挥发分 25。
14、.16， 固定碳 54.51。 0027 制备和使用过程 ： 0028 (1) 破碎和混匀。将 15kg 烟煤破碎至 -2mm， 加入铁矿石 100kg， 粘结剂 10kg， 水 10kg， 混合并搅拌均匀 ； 0029 (2)造球。 使用对辊压球机造球， 将混匀后的混合料制成直径12mm的球状集合体 ； 0030 (3) 烘干。将球置于干燥处自然风干 ； 0031 (4)使用。 将球/块与废钢同时投加至感应电炉中熔炼， 产品以液态铁水形式排出 感应电炉， 液态炉渣人工扒出感应电炉。 0032 实例 3 ： 0033 制备感应电炉用含碳球 / 块， 其原料为山东某高铁赤泥和烟煤， 赤泥主要成分。
15、为 ： TFe48， SiO212.07， Al2O35.15， CaO3.13， MgO2.92， 粒度组成 -0.074mm 占 87； 烟 煤灰分 18.17， 水分 3.57， 挥发分 21.16， 固定碳 57.1。 0034 制备和使用过程 ： 0035 (1) 破碎和混匀。将 28kg 无烟煤破碎至 -2mm， 加入高铁赤泥 100kg， 粘结剂 5kg， 水 8kg， 混合并搅拌均匀 ； 0036 (2)造球。 使用对辊压球机造球， 将混匀后的混合料制成直径20mm的球状集合体 ； 0037 (3) 烘干。将球置于干燥通风处自然风干 ； 0038 (4) 烧制。使用箱式电炉， 控制烧制温度 580， 烧制 25min ； 0039 (5)使用。 将热态球/块与废钢同时投加至感应电炉中熔炼， 产品以液态铁水形式 排出感应电炉， 液态炉渣由扒渣机扒出感应电炉。 说 明 书 CN 104293999 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 104293999 A 6 。