T-CSTM 01372-2024 再生鋼鐵原料鋼水收得率的測定 熔融重量法

ICS77.040.01CCSH11Determinationofyieldrateofrecyclingiron-steelmaterials2024-10-31發(fā)布中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布T/CSTM01372—2024本文件參照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》和GB/T20001.4—2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國材料與試驗標(biāo)準(zhǔn)化委員會綜合標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域委員會（CSTM/FC99）提出。本文件由中國材料與試驗標(biāo)準(zhǔn)化委員會綜合標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域委員會（CSTM/FC99）歸口。2T/CSTM01372—2024再生鋼鐵原料作為鋼鐵電爐冶煉的主要原料之一，是目前唯一可以替代鐵礦石的煉鋼鐵素爐料，也是鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的重要抓手。本方法是對標(biāo)準(zhǔn)GB∕T39733《再生鋼鐵原料》的配套和補(bǔ)充，在鋼水收得率指標(biāo)評價和實驗測定方面予以完善，有利于再生鋼鐵原料交易的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。本方法結(jié)合再生鋼鐵原料貿(mào)易主流產(chǎn)品，對三大類別：破碎料（經(jīng)過破碎加工的再生鋼鐵原料）、鋼板料（由鋼板坯料原材經(jīng)一次加工產(chǎn)生的邊角余料）和鋼筋切粒（由回收的鋼筋經(jīng)過剪切加工而形成的再生鋼鐵原料）的取制樣方法與規(guī)程進(jìn)行了規(guī)定。3T/CSTM01372—2024再生鋼鐵原料鋼水收得率的測定熔融重量法重要提示：使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧⒈ＷC符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。本文件規(guī)定了熔融重量法測定再生鋼鐵原料鋼水收得率的方法，包含方法概述、試劑和材料、儀器設(shè)備、樣品、試驗步驟、試驗數(shù)據(jù)處理、允許差與結(jié)果、試驗報告。本文件適用于煉鐵、煉鋼、鑄造及鐵合金冶煉時作為鐵素爐料原料使用的破碎料、鋼板料和鋼筋切粒等再生鋼鐵原料，其他類型再生鋼鐵原料可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2975鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗取樣位置及試樣制備GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T28372鐵合金取樣和制樣總則GB/T39733再生鋼鐵原料SN/T5353進(jìn)出口再生鋼鐵原料檢驗規(guī)程3術(shù)語和定義GB/T2975、GB/T28372、GB/T39733和SN/T5353界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1再生鋼鐵原料recyclingiron-steelmaterials回收料經(jīng)過分類及加工處理，可以作為鐵素資源直接入爐使用的爐料產(chǎn)品。[來源：GB/T39733-2020，3.2]3.2鋼水收得率yieldrateofrecyclingiron-steelmaterials單位質(zhì)量的樣品經(jīng)熔化、澆鑄、凝固并除渣后，所得到的鋼錠質(zhì)量占原樣品質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。3.34T/CSTM01372—2024需要進(jìn)行品質(zhì)評定的同一料型的再生鋼鐵原料為一批。[來源：SN/T5353-2021，3.3，修改]3.4份樣increment由一批再生鋼鐵原料中的一個點(diǎn)或一個部位按規(guī)定質(zhì)量或體積取出的樣品。[來源：GB/T28372-2012，3.4，修改]3.5大樣grosssample由一批再生鋼鐵原料的全部份樣組成的樣品。[來源：GB/T28372-2012，3.6，修改]3.6縮分division為了獲得符合要求的檢驗試樣量，按規(guī)定方法將樣品量減少的過程。[來源：GB/T28372-2012，3.10，修改]3.7由大樣按規(guī)定縮分方法所制備的用于檢測鋼水收得率的樣品。[來源：GB/T2975-2018，3.5，修改]4方法概述通過高溫加熱使樣品重熔至渣鋼分離，冷卻除渣后，測定鋼錠質(zhì)量，比較除渣后鋼錠質(zhì)量與入爐樣品質(zhì)量，得到樣品的鋼水收得率。5試劑和材料5.1脫氧劑高純鋁豆（或鋁絲）：Al≥99.9%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,尺寸≤20mm。注：再生鋼鐵原料在熔融過程中，鋼液中含氧量高，如果不脫氧，澆鑄的鋼坯因只有極少的鋁會殘留在鋼水中，對收得率影響可忽略，所以不參5.2脫膜劑主要成分包括潤滑劑（石蠟、石油油脂和硅油等）、分散劑（表面活性劑和乳化劑等）、穩(wěn)定劑（抗氧化劑和防腐劑等）和溶劑（酒精、水和有機(jī)溶劑等）。5.3防火墊5T/CSTM01372—2024采用耐高溫硅酸鋁的巖棉或其他材質(zhì)，厚度和大小應(yīng)滿足完全承接在澆鑄過程中可能產(chǎn)生的爐渣和鋼水的噴濺的要求。使用時放置于鋼水出水口下方，其正方形邊長不小于鋼包（或鋼錠模）最大直徑的1.5倍。6儀器設(shè)備6.1感應(yīng)電爐根據(jù)每次鋼水收得率測定的入料質(zhì)量、入料粒度和安全性，綜合考慮選擇合適的容量，一般入料質(zhì)量不大于所選擇設(shè)備額定容量的80%。1）液態(tài)鋼額定容量一般為10kg，25kg，50kg，100kg，250kg，300kg，500kg，750kg和1000kg等。本文實驗采用了25kg、500kg和750kg的感應(yīng)熔煉爐；2）感應(yīng)熔煉爐內(nèi)襯，一般采用成型坩堝或打制坩堝。坩堝內(nèi)襯由耐火搗打料制作，由所占比例很高的粒狀和粉狀料及所占比例很低的結(jié)合劑和其他組分配制而成的，或全部由粒、粉狀組成，經(jīng)搗打的方式加工的散裝料；3）搗打料，指用搗打（人工或機(jī)械）方法加工，并在高于常溫的加熱作用下硬化的不定型耐火材料。由具有一定級配的耐火骨料、粉料、結(jié)合劑、外加劑加水或其他液體經(jīng)過混煉而成。按材質(zhì)分類有高鋁質(zhì)、粘土質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)及鋯質(zhì)耐火搗打料。6.2稱量工具應(yīng)滿足或不低于下述電子秤的稱量精度要求：a)電子秤：量程250kg~750kg,稱量精度0.1kg；b)電子秤：量程50kg~250kg,稱量精度0.01kg；c)電子秤：量程1kg~50kg,稱量精度0.1g。6.3測溫工具用于測量鋼水溫度，根據(jù)實際作業(yè)條件選擇合適的類型：a)熱電偶測溫儀：220℃~2200℃;b)紅外線測溫槍：220℃~2200℃。當(dāng)測量溫度在1550℃~1700℃,測量精度應(yīng)為±50℃。6.4鋼錠模用于承接高溫鋼水，形狀和尺寸可參見附錄A。宜根據(jù)實際作業(yè)需求選擇合適、經(jīng)濟(jì)的材質(zhì)類型和容積大小。一般鋼錠模材料為鑄鐵、樹脂或膨潤土或其他材料：a)使用鑄鐵或其他耐高溫材質(zhì)的模具，可承受1650℃以上高溫鋼水，可重復(fù)使用。一般為便于脫模，應(yīng)配合脫模劑使；b)使用樹脂或膨潤土或其他可定型材料的模具，可承受1650℃以上高溫鋼水，一次性使用。6.5拋丸設(shè)備用于清除鋼錠表面無法手工清除的渣和氧化層，宜根據(jù)實際作業(yè)條件選擇合適的類型使用：a)立式拋丸設(shè)備：采用高速渦輪將載體（鋼丸）在瞬間拋出，垂直工作拋丸處理的機(jī)械，工作寬度應(yīng)不小于脫模后鋼錠的最大直徑；b)滾筒式拋丸設(shè)備：利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向滾筒內(nèi)連續(xù)翻轉(zhuǎn)的工件上，從而清理工件，滾筒直徑應(yīng)不小于鋼錠的最大直徑，滾筒最大載重量（易翻滾件）應(yīng)不小于200kg；6T/CSTM01372—2024c)通過式拋丸設(shè)備：由電器控制，可調(diào)節(jié)速度的輸送通道將工件送入清理室內(nèi)進(jìn)行拋丸處理的機(jī)械。7樣品7.1一般要求樣品的檢驗批組成、樣品采取和制備按照GB/T39733的規(guī)定和下列要求進(jìn)行。7.2取樣再生鋼鐵原料在裝卸或倒堆過程中進(jìn)行流動取樣，通過裝載機(jī)、電磁吸盤、抓鋼機(jī)等設(shè)備取得有代表性的份樣。每個份樣從不同的抓取操作中采取，質(zhì)量或體積應(yīng)大體相同。同一批的所有份樣組合成大樣。7.3制樣制樣步驟如下：a)將大樣混勻，縮分出不少于2份試樣作為測試用平行樣品，其余為備用樣品；b)熔煉爐選擇應(yīng)根據(jù)入爐試樣的質(zhì)量和不同產(chǎn)品類型，樣品中單件樣品質(zhì)量以不大于20kg最佳，避免對爐壁造成損傷。為保證測試過程的有效性，樣品應(yīng)維持取樣后的原始狀態(tài)，入料尺寸宜不大于爐口直徑1/2，超出部分應(yīng)進(jìn)行切割；c)樣品稱重前應(yīng)保持干燥，可采用自然晾干或烘干方式進(jìn)行干燥處理。8試驗步驟8.1試驗前準(zhǔn)備工作試驗前準(zhǔn)備工作如下：a)檢查感應(yīng)電爐（6.1）爐膛內(nèi)壁清潔程度，清除金屬附著物；注：爐膛底部及出鋼口因高溫澆鑄殘留的連續(xù)狀、光滑狀物質(zhì)為黑色玻璃熔渣，不b)檢查鋼錠模（6.4）內(nèi)表面光滑和清潔程度。鑄鐵鋼錠模需對內(nèi)壁涂抹脫模劑（5.2）便于脫模和保護(hù)鋼錠模內(nèi)壁；c)稱取入爐樣品重量，精確至0.1kg（入爐樣品重量≤50kg應(yīng)精確到0.01kg記為M0；d)稱取脫氧劑（5.1），一般按照入爐樣品重量的0.2%計算得到，精確至0.1g，記為M1；e)稱取輔助脫模和拋丸時用于鋼錠轉(zhuǎn)移的鋼筋把手重量，精確至0.01kg，記為M2（若未使用輔助工具，則將M2數(shù)值記為0）。8.2熔清溶清步驟如下：a)通電開爐預(yù)熱，將樣品分多次投入爐內(nèi)，投料過程中保持加熱功率在一半左右；投料完成后，提高加熱功率值滿負(fù)荷，使?fàn)t膛升溫，記錄入料和通電時間。根據(jù)爐子功率和入料時的爐溫，熔清時間一般在20min~50min之間。熔清過程中不除渣，不加入任何其他助熔劑、造渣劑或其他輔助材料；b)鋼水呈完全熔融狀態(tài)時，進(jìn)行鋼水測溫。測溫時，確保測溫數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并具有代表性，避免因測溫工具（6.3）的導(dǎo)入動作而引起的鋼水?dāng)_動和鋼水掛壁。7T/CSTM01372—2024出鋼步驟如下：a)鋼水溫度達(dá)到1600℃~1650℃時即刻進(jìn)行出鋼澆鑄操作，同時記錄出鋼時間；b)出鋼澆鑄前，在鑄模內(nèi)加入稱量好的脫氧劑（5.1），可在爐口下方使用防火墊（5.3）進(jìn)行鋪墊，便于收集澆鑄過程中可能濺落的鋼水和渣。出鋼澆鑄以形成穩(wěn)定鋼水流最佳，保持爐口和鑄?？诘南鄬ζ椒€(wěn)對接；c)收集澆鑄過程中濺落的爐渣，稱量記錄，精確至0.01kg，記為M3；d)收集澆鑄過程中濺落的鋼水，稱量記錄，精確至0.01kg，記為M4。8.4脫模除渣脫模除渣步驟如下：1）鋼錠模（6.4）內(nèi)的鋼錠自然冷卻約12h后脫模；2）脫模時，將鋼錠表面的大塊渣層逐一敲下并收集，稱量記錄，精確至0.01kg，記為M5；拋丸前，稱量鋼錠質(zhì)量，精確至0.1kg（入爐樣品重量≤50kg時精確至0.01kg），記為M6；4）稱量拋丸后的鋼錠，精確至0.1kg（入爐樣品重量≤50kg時精確至0.01kg精確至0.1kg（入爐樣品重量≤50kg時精確至0.01kg），記為M7。9試驗數(shù)據(jù)處理9.1檢驗結(jié)果的數(shù)值按照GB/T8170的規(guī)定進(jìn)行修約，每個獨(dú)立測試樣品的鋼水收得率按公式（1）計算，測定結(jié)果保留三位小數(shù)，報告保留二位小數(shù)。9.2按公式（1）計算鋼水收得率w1，其數(shù)值以百分?jǐn)?shù)表示。w1=×100%·······(1)式中：M0——入爐樣品質(zhì)量，單位為千克（kgM2——鋼筋把手質(zhì)量，單位為千克（kgM4——收集到的澆鑄過程中濺落的鋼水質(zhì)量，單位為千克（kgM7——拋丸后的鋼錠質(zhì)量，單位為千克（kg）。9.3試驗過程的其他數(shù)據(jù)可用于固體收得率的計算，固體收得率的定義、用途和計算公式見附錄B。10允許差與結(jié)果試驗允許差與結(jié)果表示如下：a)每個檢驗批的兩次獨(dú)立測試的鋼水收得率結(jié)果的差值不大于2%的允許差時,以兩次獨(dú)立測試結(jié)果的平均值作為該檢驗批的結(jié)果；b)每個檢驗批的兩次獨(dú)立測試的鋼水收得率結(jié)果的差值大于2%的允許差時,對備用樣進(jìn)行測試。若三次獨(dú)立測試結(jié)果的最大值與最小值的差值小于2%的允許差的1.5倍，以三次獨(dú)立測試結(jié)果的平均值作為該檢驗批的結(jié)果；若三次獨(dú)立測試結(jié)果的最大值與最小值的差值大于2%的允許差的1.5倍，以三次獨(dú)立測試結(jié)果的中位值作為該檢驗批的結(jié)果。8T/CSTM01372—202411試驗報告報告可參見附錄C中規(guī)定，應(yīng)包含但不限于下列內(nèi)容：1）樣品編號；2）測試實驗室的名稱和地址；3）試驗日期；4）本文件的編號；5）試驗結(jié)果；6）測試過程中存在的任何異常情況和文件中沒有規(guī)定但可能對測定樣品的分析結(jié)果產(chǎn)生影響的任何影響；7）其他。T/CSTM01372—2024附錄A鋼錠模鋼錠模示意圖見圖A.1。圖A.1鋼錠模示意圖T/CSTM01372—2024固體收得率B.1固體收得率：在熔融重量法試驗過程中回收的固體質(zhì)量與入料固體總量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示?？勺鳛樵囼灲Y(jié)果可靠性的輔助判斷依據(jù)，但不作為結(jié)果判定的指標(biāo)。B.2固體收得率w2計算按公式(B.1)進(jìn)行，其數(shù)值以百分?jǐn)?shù)表示，保留三位小數(shù)。w2=×100%..........（B.1）式中：M0——入爐樣品質(zhì)量，單位為千克（kgM2——鋼筋把手質(zhì)量，單位為千克（kgM3——收集到的澆鑄過程中濺落的爐渣質(zhì)量，單位為千克（kgM4——收集到的澆鑄過程中濺落的鋼水質(zhì)量，單位為千克（kgM5——脫模除渣過程收集到的爐渣質(zhì)量，單位為千克（kgM6——拋丸前，脫模除渣后的鋼錠質(zhì)量，單位為千克（kg）。B.3熔煉過程，因高溫導(dǎo)致爐膛的耐火材料發(fā)生侵蝕現(xiàn)象，侵蝕部分進(jìn)入爐渣，可能導(dǎo)致最終計算得到的固體收得率超過100%。對于新修鑄的爐襯該現(xiàn)象尤為明顯。B.4熔煉過程，因入爐固體的燒損現(xiàn)象，燒損部分主要以煙霧的形式失去，可能造成最終計算得到的固體收得率低于100%。B.5固體收得率最高不應(yīng)超過105%，固體收得率最低不應(yīng)低于95%。T/CSTM01372—2024鋼水收得率測試記錄表表C.1給出了鋼水收得率的測試記錄格式和內(nèi)容。表C.1鋼水收得率測試記錄表第（X）爐項目委托方樣品類型樣品來源取樣日期測試日期測試地點(diǎn)檢驗機(jī)構(gòu)檢驗員指標(biāo)數(shù)據(jù)（兩位小數(shù)）圖片（稱重及特寫）投爐樣品質(zhì)量凈重M0kg毛重kg皮重kg投爐樣品料子特寫脫氧劑質(zhì)量高純度鋁豆，鎮(zhèn)靜用，投料質(zhì)量的0.2%M1g檢查爐膛檢查爐下耐火墊子檢查鋼錠模投料時間/T/CSTM01372—2024出鋼前測溫出鋼時間出鋼后爐口特寫，確認(rèn)完全出鋼，爐內(nèi)沒有鋼水殘留在爐時間從投料到出鋼約()分鐘/爐膛二次檢查出鋼20分鐘后，對冷卻的爐膛進(jìn)行檢查，查看掛壁和殘留情況澆鑄后鋼錠模上檢查是否有鋼液落在模具口邊緣濺落情況檢查無濺出至鋼包外的情況/濺落的渣回收稱重拍照M3g/濺落到爐外和