一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法

本发明属于钢铁冶金，具体为一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法。

背景技术：

1、废弃聚乙烯是城市垃圾的一部分，填埋场中的废弃聚乙烯可能会导致资源浪费和土地占用的问题。另外废弃聚乙烯可能分解为微塑料，微塑料已在环境中广泛分布，可能通过食物链进入动物体内，并最终对人类健康产生潜在风险。目前国内外都已进行了大量废弃聚乙烯处理研究，主要有回收和再利用、焚烧发电、就地填埋和生物降解等处理手段，但仍有约20％的废弃聚乙烯未得到合理消纳。脱氧是炼钢过程中的关键环节，脱氧技术直接关系到钢中夹杂物性质。因此，为了获得高质量的钢材，必须采用有效手段将钢液中的溶解氧去除，同时保证残留在钢液中形成氧化物夹杂的结合氧得到充分上浮吸附。当前尚未有关于将废弃聚乙烯用于钢液脱氧的报道，且当前聚乙烯处理和钢液脱氧主要存在如下几个问题：

2、(1)废弃聚乙烯处理问题：聚乙烯是以石油、天然气和煤等化石资源为原料制取的，废弃物中包含了大量的未利用能源。而且聚乙烯在自然环境中降解能力较差，需要通过人工干预的方法来处理废弃物。回收再利用对废料品级要求高，焚烧会产生大量温室气体和有毒气体，就地掩埋需上千年才能降解，生物降解设备造价昂贵处理效果有限，所以废弃聚乙烯至今仍没有一个全量消纳且高附加值利用的解决方案。

3、(2)钢液脱氧合金消耗问题：转炉冶炼终点氧含量受到终点碳含量、钢液温度、是否补吹、转炉炉龄等因素的影响，通常在200-1000ppm之间，这与成品钢材要求氧含量20ppm以下相距甚远，因此需要加入大量脱氧剂进行脱氧。以铝脱氧为例，若吨钢需脱除300ppm溶解氧，直接需要0.34kg纯铝，我国粗钢产量10亿吨，需用铝34万t，耗电42.5亿度。庞大的脱氧合金消耗量不仅增加了企业生产成本，也造成了大量资源消耗。

4、(3)脱氧产物污染钢液问题：沉淀脱氧是钢液降低氧含量最快速的方法，但脱氧剂铝、镁、钙、硅和锰等反应后均会形成各类型脱氧产物，造成凝固后钢基体不连续，成为钢材轧制缺陷甚至疲劳失效的源头。为减少铸坯中夹杂物数量并改善类型，在炼钢流程通常需进行软吹，渣洗，钙处理等操作。但这些并不能从源头上杜绝脱氧产物对钢液的污染，只是后续的补救措施。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，采用废弃聚乙烯作为脱氧剂，无需脱氧合金添加，不产生固体脱氧产物，能明显减少钢中夹杂物，在rh中分阶段、控制不同真空度条件加入废弃聚乙烯替代脱氧合金脱氧，实现了脱氧过程梯度控制，整个过程不产生喷溅，脱氧反应稳定高效进行。

4、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：废弃聚乙烯包括高密度聚乙烯如管材、包装盒等，低密度聚乙烯如保鲜膜、食品袋等。

5、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：所述方法包括rh到站钢液检测、高氧阶段预脱氧、中氧阶段脱氧、低氧阶段深脱氧步骤。

6、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：rh到站钢液检测步骤为：转炉冶炼的钢液直接运送到rh工位进行真空处理，rh到站测温并取样s1进行氧氮分析。

7、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：高氧阶段预脱氧步骤为：此步骤为rh真空反应初期，钢液温度为1620～1640℃；采用真空泵将rh真空室中真空度抽至50000～60000pa；该步骤根据钢液重量和钢液氧含量计算废弃聚乙烯加入量的计算方法为：

8、

9、其中，m1为高氧阶段预脱氧步骤废弃聚乙烯加入量；msteel为钢液重量；为样s1的氧含量。

10、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：将m1分n次在10min内全部加完且2≤n≤5，在样s1取完后第一次加入m1/2，之后每隔10/n min加入m1/(2(n-1))直至加完；在此期间保持真空室内压强为50000～60000pa，在10min时取样s2进行氧氮分析。

11、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：中氧阶段脱氧步骤为：此步骤为rh真空反应中期，钢液温度为1610～1630℃；采用真空泵将rh真空室中真空度抽至4000～5000pa；该步骤根据钢液重量和钢液氧含量计算废弃聚乙烯加入量的计算方法为：

12、

13、其中，m2为中氧阶段脱氧步骤废弃聚乙烯加入量；msteel为钢液重量；为样s2的氧含量。

14、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：将m2在5min内全部加完，在真空度调整至目标范围时第一次加入2m2/3，在2.5min时第二次加入m2/3；在此期间保持真空室内压强为4000～5000pa，在5min时取样s3进行氧氮分析。

15、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：低氧阶段深脱氧步骤为：此步骤为rh真空反应末期，钢液温度为1600～1620℃；采用真空泵将rh真空室中真空度抽至＜50pa；该步骤根据钢液重量和钢液氧含量计算废弃聚乙烯加入量的计算方法为：

16、

17、其中，m3为低氧阶段深脱氧步骤废弃聚乙烯加入量；msteel为钢液重量；为样s3的氧含量。

18、作为本发明所述的一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法的优选方案，其中：将m3分h次在15min内全部加完且4≤h≤6，在真空度调整至目标范围时第一次加入m3/2，之后每隔15/h min加入m3/(2(h-1))直至加完；在此期间保持真空室内压强＜50pa；在15min时取样s4进行氧氮分析。

19、本发明的有益效果如下：

20、本发明提出一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，无需添加脱氧合金，不产生固体脱氧产物，能明显减少钢中夹杂物。该方法主要在rh中分阶段、控制不同真空度条件分批次加入不同量的聚乙烯替代合金元素脱氧，实现了脱氧过程梯度控制，整个过程不产生喷溅，脱氧反应稳定高效进行。

技术特征：

1.一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，在rh中分阶段、控制不同真空度条件分批次加入废弃聚乙烯替代脱氧合金脱氧。

2.根据权利要求1所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，废弃聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，所述方法包括rh到站钢液检测、高氧阶段预脱氧、中氧阶段脱氧、低氧阶段深脱氧步骤。

4.根据权利要求3所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，rh到站钢液检测步骤为：转炉冶炼的钢液直接运送到rh工位进行真空处理，rh到站测温并取样s1进行氧氮分析。

5.根据权利要求3所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，高氧阶段预脱氧步骤为：此步骤为rh真空反应初期，钢液温度为1620～1640℃；采用真空泵将rh真空室中真空度抽至50000～60000pa；该步骤根据钢液重量和钢液氧含量计算废弃聚乙烯加入量的计算方法为：

6.根据权利要求5所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，将m1分n次在10min内全部加完且2≤n≤5，在样s1取完后第一次加入m1/2，之后每隔10/n min加入m1/(2(n-1))直至加完；在此期间保持真空室内压强为50000～60000pa，在10min时取样s2进行氧氮分析。

7.根据权利要求3所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，中氧阶段脱氧步骤为：此步骤为rh真空反应中期，钢液温度为1610～1630℃；采用真空泵将rh真空室中真空度抽至4000～5000pa；该步骤根据钢液重量和钢液氧含量计算废弃聚乙烯加入量的计算方法为：

8.根据权利要求7所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，将m2在5min内全部加完，在真空度调整至目标范围时第一次加入2m2/3，在2.5min时第二次加入m2/3；在此期间保持真空室内压强为4000～5000pa，在5min时取样s3进行氧氮分析。

9.根据权利要求3所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，低氧阶段深脱氧步骤为：此步骤为rh真空反应末期，钢液温度为1600～1620℃；采用真空泵将rh真空室中真空度抽至＜50pa；该步骤根据钢液重量和钢液氧含量计算废弃聚乙烯加入量的计算方法为：

10.根据权利要求9所述的采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，其特征在于，将m3分h次在15min内全部加完且4≤h≤6，在真空度调整至目标范围时第一次加入m3/2，之后每隔15/hmin加入m3/(2(h-1))直至加完；在此期间保持真空室内压强＜50pa；在15min时取样s4进行氧氮分析。

技术总结本发明属于钢铁冶金技术领域，具体为一种采用废弃聚乙烯的钢液脱氧方法，无需添加脱氧合金，不产生固体脱氧产物，能明显减少钢中夹杂物。该方法主要在RH中分阶段、控制不同真空度条件分批次加入不同量的聚乙烯替代合金元素脱氧，实现了脱氧过程梯度控制，整个过程不产生喷溅，脱氧反应稳定高效进行。技术研发人员：包燕平,王仲亮受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11