本發(fā)明涉及一種合金鋼冶煉方法，尤其涉及一種含銅鋼生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

目前，含銅鋼以其優(yōu)良的抗腐蝕等物理機(jī)械性能而應(yīng)用廣泛，如車輛及集裝箱板等，其冶煉的工藝主要通過在煉鋼（鐵礦石→燒結(jié)→高爐煉鐵→鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐（或電爐）→加入合金→到LF爐或RH或其它精煉設(shè)備微調(diào)成份→連鑄→軋制→成品鋼材）的轉(zhuǎn)爐或電爐階段進(jìn)行加入合金處理，即在轉(zhuǎn)爐或電爐中加入銅鐵合金來達(dá)到鋼種所需成份，在此工藝中，耗費(fèi)了大量銅金屬，而且銅鐵合金的生產(chǎn)成本高，相應(yīng)地，需要大量經(jīng)濟(jì)投入，尤其是對于冶煉高含量銅的鋼投入成本更高，并伴隨大量資源浪費(fèi)。

現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利200710200906.8公開了一種含銅鋼的加熱方法及其生產(chǎn)的含銅鋼。既能滿足板材類含銅鋼的生產(chǎn)，又能滿足型材類含銅鋼生產(chǎn)的含銅鋼加熱方法。該含銅鋼加熱方法，采用兩次升溫的加熱方法，第一步：加熱含銅鋼的鋼坯或鑄坯到1000～1050℃；第二步：用30～90分鐘進(jìn)行第二次加熱升溫，第二次加熱升溫的最高溫度為1250～1290℃；兩次升溫的加熱過程中，鋼坯或鑄坯在每一個時間點(diǎn)的加熱溫度均不低于前一時間點(diǎn)。該發(fā)明為含銅鋼材的生產(chǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，但基本沿襲傳統(tǒng)的加銅鐵合金鋼為原料，工藝前期制備復(fù)雜，耗費(fèi)大量材料，經(jīng)濟(jì)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種含銅鋼生產(chǎn)工藝，以優(yōu)化的生產(chǎn)工藝節(jié)約大量原材料，大幅降低經(jīng)濟(jì)投入，并保證銅鋼的生產(chǎn)質(zhì)量，特別是使其中的銅含量得到充分保障。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是：一種含銅鋼生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

（1）制備鐵水

在高爐中制備溫度為1400℃～1520℃的鐵水；

（2）轉(zhuǎn)移鐵水

將步驟（1）得到的鐵水加入到轉(zhuǎn)爐或者電爐中；

（3）加入含銅礦物

向步驟（2）所述的轉(zhuǎn)爐或者電爐中加入含銅礦物,使其與鐵水接觸；

（4）冶煉

將步驟（3）的鐵水與含銅礦物進(jìn)行加熱，升溫至1400℃～1600℃。

進(jìn)一步地，在所述步驟（1）中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為：2.0%～3.4%的Si，3.6%～4.6%的C，余量為Fe，對于不可避免的雜質(zhì)如S、P，其含量范圍為S≤0.3%、P≤0.13%；在高溫下，鐵水中的C、Si組分活性優(yōu)于銅，能夠使氧化銅充分還原為金屬銅。

進(jìn)一步地，在所述步驟（3）中，所述含銅礦物為以氧化銅為主的銅礦石；優(yōu)選地，所述含銅礦物的銅含量為0.3%～3.0%；較佳地，所述含銅礦物的粒徑為20mm～150mm。

進(jìn)一步地，在所述步驟（3）中，加入的含銅礦物為經(jīng)過預(yù)還原處理的含銅礦物；所述對含銅礦物進(jìn)行預(yù)還原處理的步驟為：（3.1）將含銅礦物與還原劑混合，所得混合物的粒徑為20mm～150mm；（3.2）將所得混合物在550℃～750℃下焙燒；在步驟（3.1）中所述還原劑為含碳的物質(zhì)。在此預(yù)還原處理步驟中，能夠使銅礦石所含的氧化銅部分被還原、部分化學(xué)鍵處于不同程度的活化狀態(tài)，從而使其在步驟（4）中與高溫鐵水接觸后被碳等還原劑快速還原。

優(yōu)選地，在所述步驟（3.1）中，所述還原劑為碳粉、石墨和煤中的一種或者幾種。

優(yōu)選地，在所述步驟（3.1）中，所述還原劑中含碳的質(zhì)量為含銅礦物中銅的質(zhì)量的3%～15%。

優(yōu)選地，在所述步驟（3.2）中，所述含銅礦物與還原劑的混合物在600℃～700℃焙燒1～4h，其中，加熱混合物時的升溫速率以5～25℃/min為佳；具體焙燒保持的時間及升溫速率根據(jù)含銅礦物與還原劑的混合物的粒度進(jìn)行確定，例如，粒徑為80mm～150mm以4h為佳，粒徑為20mm～40mm以1h為佳，粒徑為60mm～100mm以3.5h為佳，粒徑為40mm～60mm，以2h為佳。

進(jìn)一步地，在所述步驟（4）中，對含銅礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為10～20℃/min。

進(jìn)一步地，在所述步驟（4）中，含銅礦物與鐵水的混合物在1400℃～1600℃保持8～15min，具體溫度和時間根據(jù)鐵水及待還原的銅的量進(jìn)行確定，以確保含銅礦物中銅被徹底還原同時避免反應(yīng)時間過長影響含銅鋼品質(zhì)。

優(yōu)選地，在所述步驟（1）中，經(jīng)電極加熱塊狀生鐵制得鐵水。

優(yōu)選地，在上述冶煉工藝結(jié)束后，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行深入加工處理，能夠?qū)σ睙挌堅M(jìn)行回收處理，例如，根據(jù)所練鋼種的需要，加入所需石灰和/或溶渣劑對渣子成分進(jìn)行調(diào)整，使其得到回收再利用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：充分優(yōu)化了傳統(tǒng)的含銅鋼生產(chǎn)工藝，節(jié)約了銅鐵的冶煉和生產(chǎn)過程，以含銅礦石取代銅鐵合金，保障銅收得率的同時，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到提高，減少經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約了大量原料，適于在相關(guān)含銅鋼冶煉領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

具體實(shí)施方式:

實(shí)施例1

以制備銅含量為0.3%的含銅鋼為例，此種含銅鋼生產(chǎn)工藝包括如下步驟：

（1）制備鐵水

在高爐中取得4t溫度為1470℃的鐵水；

（2）轉(zhuǎn)移鐵水

將步驟（1）得到的鐵水用鐵水包加入到電爐中；

（3）加入銅礦石

向步驟（2）所述的電爐中加入氧化銅含量為3.0%的銅礦石400kg，使其與鐵水充分接觸；

（4）冶煉

將步驟（3）的得鐵水與銅礦石進(jìn)行加熱，升溫至1550℃，并在1550℃保持10min。

上述實(shí)施例中：

在所述步驟（1）中，所得鐵水的組分的質(zhì)量百分含量為：2.7%的Si，4.1%的C，余量為Fe；

在所述步驟（3）中，所述銅礦石為氧化銅礦石；所述銅礦石粒徑為20mm～150mm；

在所述步驟（4）中，對含銅礦物與鐵水混合物加熱的升溫速率為15℃/min。

在上述含銅鋼生產(chǎn)工藝，充分利用爐中高溫使其銅礦石溶化，并充分利用鐵水中的C、Si組分活性優(yōu)于銅的性質(zhì)，使氧化銅在高溫下被充分還原為金屬銅。在上述冶煉工藝結(jié)束后，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行深入加工處理，能夠?qū)σ睙挌堅M(jìn)行回收處理，例如，根據(jù)所練鋼種的需要，加入所需石灰和/或溶渣劑對渣子成分進(jìn)行調(diào)整，使其得到回收再利用。

上述含銅鋼生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)的含銅鋼生產(chǎn)工藝相比較，進(jìn)行了大幅度的優(yōu)化，節(jié)約了銅鐵的冶煉和生產(chǎn)過程，以含銅礦石取代銅鐵合金，保障銅收得率的同時，大幅降低了生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)效率得到充分提高，并相應(yīng)地降低了大量經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約了大量原料，而且，氧化銅礦石原料的選取，更利于保護(hù)環(huán)境，避免含硫等污染物的排放。

實(shí)施例2

以制備銅含量為0.3%的含銅鋼為例，此種含銅鋼生產(chǎn)工藝步驟同實(shí)施例1，不同的是，在所述步驟（3）中，加入的銅礦石為經(jīng)過預(yù)還原處理的含銅礦物；所述對銅礦石進(jìn)行預(yù)還原處理的步驟為：

（3.1）將銅礦石粉碎后與還原劑混合，制得混合物的粒徑為20mm-150mm；

（3.2）將所得混合物在600℃下焙燒3h；

其中，所述還原劑為碳粉，所述還原劑中含碳的質(zhì)量為含銅礦物中銅的質(zhì)量的5%。

在上述實(shí)施例中，通過對銅礦石的預(yù)還原處理，使其所含的氧化銅部分被還原、部分化學(xué)鍵處于不同程度的活化狀態(tài)，從而使其在步驟（4）中與高溫鐵水接觸后被碳等還原劑快速還原，進(jìn)而利于大幅提高生產(chǎn)效率。

上述含銅鋼生產(chǎn)工藝所得含銅鋼中銅含量為0.282%，銅收得率為96%。