T/CSTM 01372-2024 再生钢铁原料钢水收得率的测定 熔融重量法

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资源简介
ICS 77.040.01
CCS H 11
团体标准
T/CSTM 01372—2024
再生钢铁原料钢水收得率的测定熔融重量法
Determination of yield rate of recycling iron-steel materials—Melt weight method
2024-10-31 发布2025-01-31 实施
中关村材料试验技术联盟发布前言
本文件参照GB/T 1.1—2020 《标准化工作导则第1 部分:标准化文件的结构和起草规则》和GB/T
20001.4—2015《标准编写规则第4 部分:试验方法标准》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国材料与试验标准化委员会综合标准化领域委员会(CSTM/FC99)提出。
本文件由中国材料与试验标准化委员会综合标准化领域委员会(CSTM/FC99)归口。
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引言
再生钢铁原料作为钢铁电炉冶炼的主要原料之一,是目前唯一可以替代铁矿石的炼钢铁素炉料,也
是钢铁工业节能减排的重要抓手。本方法是对标准GB/T 39733 《再生钢铁原料》的配套和补充,在钢
水收得率指标评价和实验测定方面予以完善,有利于再生钢铁原料交易的标准化发展。
本方法结合再生钢铁原料贸易主流产品,对三大类别:破碎料(经过破碎加工的再生钢铁原料)、钢
板料(由钢板坯料原材经一次加工产生的边角余料)和钢筋切粒(由回收的钢筋经过剪切加工而形成的再
生钢铁原料)的取制样方法与规程进行了规定。
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再生钢铁原料钢水收得率的测定熔融重量法
重要提示:使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问
题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。
1 范围
本文件规定了熔融重量法测定再生钢铁原料钢水收得率的方法,包含方法概述、试剂和材料、仪器
设备、样品、试验步骤、试验数据处理、允许差与结果、试验报告。
本文件适用于炼铁、炼钢、铸造及铁合金冶炼时作为铁素炉料原料使用的破碎料、钢板料和钢筋切
粒等再生钢铁原料,其他类型再生钢铁原料可参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,
仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本
文件。
GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 28372 铁合金取样和制样总则
GB/T 39733 再生钢铁原料
SN/T 5353 进出口再生钢铁原料检验规程
3 术语和定义
GB/T 2975、GB/T 28372、GB/T 39733和SN/T 5353界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
再生钢铁原料recycling iron-steel materials
回收料经过分类及加工处理,可以作为铁素资源直接入炉使用的炉料产品。
[来源:GB/T 39733-2020,3.2]
3.2
钢水收得率yield rate of recycling iron-steel materials
单位质量的样品经熔化、浇铸、凝固并除渣后,所得到的钢锭质量占原样品质量的比值,以百分数
表示。
3.3
批lot
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4
需要进行品质评定的同一料型的再生钢铁原料为一批。
[来源:SN/T 5353-2021,3.3,修改]
3.4
份样increment
由一批再生钢铁原料中的一个点或一个部位按规定质量或体积取出的样品。
[来源:GB/T 28372-2012,3.4,修改]
3.5
大样gross sample
由一批再生钢铁原料的全部份样组成的样品。
[来源:GB/T 28372-2012,3.6,修改]
3.6
缩分division
为了获得符合要求的检验试样量,按规定方法将样品量减少的过程。
[来源:GB/T 28372-2012,3.10,修改]
3.7
试样test piece
由大样按规定缩分方法所制备的用于检测钢水收得率的样品。
[来源:GB/T 2975-2018,3.5,修改]
4 方法概述
通过高温加热使样品重熔至渣钢分离,冷却除渣后,测定钢锭质量,比较除渣后钢锭质量与入炉样
品质量,得到样品的钢水收得率。
5 试剂和材料
5.1 脱氧剂
高纯铝豆(或铝丝):Al ≥ 99.9 %(质量分数),尺寸≤ 20 mm。
注:再生钢铁原料在熔融过程中,钢液中含氧量高,如果不脱氧,浇铸的钢坯冷却后将产生大量气泡、夹渣,无法
做到渣钢分离,按照最大程度不影响结果原则,选择高纯铝豆(或铝丝)在浇铸过程中作为脱氧剂使用,减少钢水氧化。
因只有极少的铝会残留在钢水中,对收得率影响可忽略,所以不参与钢水收得率计算。
5.2 脱膜剂
主要成分包括润滑剂(石蜡、石油油脂和硅油等)、分散剂(表面活性剂和乳化剂等)、稳定剂(抗
氧化剂和防腐剂等)和溶剂(酒精、水和有机溶剂等)。
5.3 防火垫
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采用耐高温硅酸铝的岩棉或其他材质,厚度和大小应满足完全承接在浇铸过程中可能产生的炉渣和
钢水的喷溅的要求。使用时放置于钢水出水口下方,其正方形边长不小于钢包(或钢锭模)最大直径的
1.5倍。
6 仪器设备
6.1 感应电炉
根据每次钢水收得率测定的入料质量、入料粒度和安全性,综合考虑选择合适的容量,一般入料质
量不大于所选择设备额定容量的80%。
1)液态钢额定容量一般为10 kg,25kg,50 kg,100 kg,250 kg,300 kg,500kg,750kg 和1000 kg
等。本文实验采用了25 kg、500 kg 和750 kg 的感应熔炼炉;
2)感应熔炼炉内衬,一般采用成型坩埚或打制坩埚。坩埚内衬由耐火捣打料制作,由所占比例很
高的粒状和粉状料及所占比例很低的结合剂和其他组分配制而成的,或全部由粒、粉状组成,经捣打的
方式加工的散装料;
3)捣打料,指用捣打(人工或机械)方法加工,并在高于常温的加热作用下硬化的不定型耐火材
料。由具有一定级配的耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂加水或其他液体经过混炼而成。按材质分类有
高铝质、粘土质、镁质、白云石质及锆质耐火捣打料。
6.2 称量工具
应满足或不低于下述电子秤的称量精度要求:
a) 电子秤:量程250 kg ~750 kg,称量精度0.1 kg;
b) 电子秤:量程50 kg ~250 kg,称量精度0.01 kg;
c) 电子秤:量程1 kg ~50 kg,称量精度0.1 g。
6.3 测温工具
用于测量钢水温度,根据实际作业条件选择合适的类型:
a) 热电偶测温仪:220 ℃ ~ 2200 ℃;
b) 红外线测温枪:220 ℃ ~2200 ℃。
当测量温度在1550 ℃ ~ 1700 ℃,测量精度应为±50 ℃。
6.4 钢锭模
用于承接高温钢水,形状和尺寸可参见附录A。宜根据实际作业需求选择合适、经济的材质类型和
容积大小。一般钢锭模材料为铸铁、树脂或膨润土或其他材料:
a) 使用铸铁或其他耐高温材质的模具,可承受1650 ℃ 以上高温钢水,可重复使用。一般为便于
脱模,应配合脱模剂使;
b) 使用树脂或膨润土或其他可定型材料的模具,可承受1650 ℃ 以上高温钢水,一次性使用。
6.5 抛丸设备
用于清除钢锭表面无法手工清除的渣和氧化层,宜根据实际作业条件选择合适的类型使用:
a) 立式抛丸设备:采用高速涡轮将载体(钢丸)在瞬间抛出,垂直工作抛丸处理的机械,工作宽
度应不小于脱模后钢锭的最大直径;
b) 滚筒式抛丸设备:利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内连续翻转的工件上,从而清理工件,
滚筒直径应不小于钢锭的最大直径,滚筒最大载重量(易翻滚件)应不小于200 kg;
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c) 通过式抛丸设备:由电器控制,可调节速度的输送通道将工件送入清理室内进行抛丸处理的机械。
7 样品
7.1 一般要求
样品的检验批组成、样品采取和制备按照GB/T 39733 的规定和下列要求进行。
7.2 取样
再生钢铁原料在装卸或倒堆过程中进行流动取样,通过装载机、电磁吸盘、抓钢机等设备取得有代
表性的份样。每个份样从不同的抓取操作中采取,质量或体积应大体相同。同一批的所有份样组合成大
样。
7.3 制样
制样步骤如下:
a) 将大样混匀,缩分出不少于2 份试样作为测试用平行样品,其余为备用样品;
b) 熔炼炉选择应根据入炉试样的质量和不同产品类型,样品中单件样品质量以不大于20 kg 最
佳,避免对炉壁造成损伤。为保证测试过程的有效性,样品应维持取样后的原始状态,入料尺
寸宜不大于炉口直径1/2,超出部分应进行切割;
c) 样品称重前应保持干燥,可采用自然晾干或烘干方式进行干燥处理。
8 试验步骤
8.1 试验前准备工作
试验前准备工作如下:
a) 检查感应电炉(6.1)炉膛内壁清洁程度,清除金属附着物;
注:炉膛底部及出钢口因高温浇铸残留的连续状、光滑状物质为黑色玻璃熔渣,不影响后续检验精度;
b) 检查钢锭模(6.4)内表面光滑和清洁程度。铸铁钢锭模需对内壁涂抹脱模剂(5.2)便于脱模
和保护钢锭模内壁;
c) 称取入炉样品重量,精确至0.1 kg(入炉样品重量≤50 kg 应精确到0.01 kg),记为�0;
d) 称取脱氧剂(5.1),一般按照入炉样品重量的0.2 % 计算得到,精确至0.1 g,记为�1;
e) 称取辅助脱模和抛丸时用于钢锭转移的钢筋把手重量,精确至0.01 kg,记为�2(若未使用辅
助工具,则将�2数值记为0 )。
8.2 熔清
溶清步骤如下:
a) 通电开炉预热,将样品分多次投入炉内,投料过程中保持加热功率在一半左右;投料完成后,
提高加热功率值满负荷,使炉膛升温,记录入料和通电时间。根据炉子功率和入料时的炉温,
熔清时间一般在20 min ~ 50 min 之间。熔清过程中不除渣,不加入任何其他助熔剂、造渣剂
或其他辅助材料;
b) 钢水呈完全熔融状态时,进行钢水测温。测温时,确保测温数据准确并具有代表性,避免因测
温工具(6.3)的导入动作而引起的钢水扰动和钢水挂壁。
8.3 出钢
T/CSTM 01372—2024
7
出钢步骤如下:
a) 钢水温度达到1600 ℃ ~ 1650 ℃时即刻进行出钢浇铸操作,同时记录出钢时间;
b) 出钢浇铸前,在铸模内加入称量好的脱氧剂(5.1),可在炉口下方使用防火垫(5.3)进行铺
垫,便于收集浇铸过程中可能溅落的钢水和渣。出钢浇铸以形成稳定钢水流最佳,保持炉口和
铸模口的相对平稳对接;
c) 收集浇铸过程中溅落的炉渣,称量记录,精确至0.01 kg,记为�3;
d) 收集浇铸过程中溅落的钢水,称量记录,精确至0.01 kg,记为�4。
8.4 脱模除渣
脱模除渣步骤如下:
1)钢锭模(6.4)内的钢锭自然冷却约12 h后脱模;
2)脱模时,将钢锭表面的大块渣层逐一敲下并收集,称量记录,精确至0.01 kg,记为�5;
3)当钢锭表面存在手工无法清除的渣和氧化层时,应使用抛丸设备(6.5)进行抛丸处理(约15 min)。
抛丸前,称量钢锭质量,精确至0.1 kg(入炉样品重量≤50 kg 时精确至0.01 kg),记为�6;
4)称量抛丸后的钢锭,精确至0.1 kg(入炉样品重量≤50 kg时精确至0.01 kg),精确至0.1 kg
(入炉样品重量≤50 kg 时精确至0.01 kg),记为�7。
9 试验数据处理
9.1 检验结果的数值按照GB/T 8170 的规定进行修约,每个独立测试样品的钢水收得率按公式(1)
计算,测定结果保留三位小数,报告保留二位小数。
9.2 按公式(1)计算钢水收得率�1,其数值以百分数表示。
�1 = �7+�4−�2
�0
× 100% ·······(1)
式中:
�0——入炉样品质量,单位为千克(kg);
�2——钢筋把手质量,单位为千克(kg);
�4——收集到的浇铸过程中溅落的钢水质量,单位为千克(kg);
�7——抛丸后的钢锭质量,单位为千克(kg)。
9.3 试验过程的其他数据可用于固体收得率的计算,固体收得率的定义、用途和计算公式见附录B。
10 允许差与结果
试验允许差与结果表示如下:
a) 每个检验批的两次独立测试的钢水收得率结果的差值不大于2 %的允许差时,以两次独立测试
结果的平均值作为该检验批的结果;
b) 每个检验批的两次独立测试的钢水收得率结果的差值大于2 %的允许差时,对备用样进行测试。
若三次独立测试结果的最大值与最小值的差值小于2 %的允许差的1.5倍,以三次独立测试结
果的平均值作为该检验批的结果;若三次独立测试结果的最大值与最小值的差值大于2 %的
允许差的1.5倍,以三次独立测试结果的中位值作为该检验批的结果。
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8
11 试验报告
报告可参见附录C 中规定,应包含但不限于下列内容:
1)样品编号;
2)测试实验室的名称和地址;
3)试验日期;
4)本文件的编号;
5)试验结果;
6)测试过程中存在的任何异常情况和文件中没有规定但可能对测定样品的分析结果产生影响的任
何影响;
7)其他。
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附录A
(资料性)
钢锭模
钢锭模示意图见图A.1。
图A.1 钢锭模示意图
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10
附录B
(资料性)
固体收得率
B.1 固体收得率:在熔融重量法试验过程中回收的固体质量与入料固体总量的比值,以百分数表示。可
作为试验结果可靠性的辅助判断依据,但不作为结果判定的指标。
B.2 固体收得率�2 计算按公式(B .1) 进行,其数值以百分数表示,保留三位小数。
�2 = �6+�5+�4+�3−�2
�0
× 100% ..........(B.1)
式中:
�0——入炉样品质量,单位为千克(kg);
�2——钢筋把手质量,单位为千克(kg);
�3——收集到的浇铸过程中溅落的炉渣质量,单位为千克(kg);
�4——收集到的浇铸过程中溅落的钢水质量,单位为千克(kg);
�5——脱模除渣过程收集到的炉渣质量,单位为千克(kg);
�6——抛丸前,脱模除渣后的钢锭质量,单位为千克(kg)。
B.3 熔炼过程,因高温导致炉膛的耐火材料发生侵蚀现象,侵蚀部分进入炉渣,可能导致最终计算得到
的固体收得率超过100 % 。对于新修铸的炉衬该现象尤为明显。
B.4 熔炼过程,因入炉固体的烧损现象,烧损部分主要以烟雾的形式失去,可能造成最终计算得到的固
体收得率低于100 % 。
B.5 固体收得率最高不应超过105 %,固体收得率最低不应低于95 %。
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附录C
(资料性)
钢水收得率测试记录表
表C.1 给出了钢水收得率的测试记录格式和内容。
表C.1 钢水收得率测试记录表
第(X)炉
项目内容
委托方
样品类型
样品来源
取样日期
测试日期
测试地点
检验机构
检验员
指标数据(两位小数) 图片(称重及特写)
投炉样品质量
净重M0( )kg
毛重( )kg
皮重( )kg
投炉样品料子特写
脱氧剂质量
高纯度铝豆,镇
静用,投料质量
的0.2%
M1( )g
检查炉膛
检查炉下耐火垫

检查钢锭模
投料时间时间( ) /
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12
出钢前测温
温度( )℃
时间( )
出钢时间
时间( )
出钢后炉口特写,确认完全出钢,炉内没有
钢水残留
在炉时间从投料到出钢约( )分钟/
炉膛二次检查
出钢20 分钟后,对冷却的炉膛进行检查,查
看挂壁和残留情况
浇铸后钢锭模上
口特写
检查是否有钢液落在模具口边缘
溅落情况检查无溅出至钢包外的情况/
溅落的渣回收称
重拍照
M3( )g
/
溅落到炉外和残
留在炉内的钢
水,收集后质量
M4( )g
脱模前敲下来的
渣称重拍照
M5( )g
脱模后钢锭称重
M6 ( ) kg
包括钢筋把手质量(如有)
抛丸后钢锭称重
M7( )kg
包括钢筋把手质量(如有)
抛丸后钢锭特写
钢筋把手(如有)
M2( )kg
注:浇筑后的钢锭一般为圆柱状,不利于后
期工序的运输转移,通过出钢后加入大小适
宜的钢筋把手,可作为钢锭运转的辅助工具。
抛丸耗时( )分钟
钢水收得率( )%
固体收得率( )%
异常情况说明
结束
检验鉴定员/日期: 复核人员/日期:
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13
附录D
(资料性)
起草单位和主要起草人
本文件起草单位:中国检验认证集团福建有限公司、大连商品交易所、中国检验认证集团检验有限
公司、首都股份公司迁安钢铁、宝山钢铁股份有限公司、陕钢集团汉中钢铁有限责任公司、杭州钢铁集
团有限公司、欧冶链金再生资源有限公司、上海海关工业品与原材料检测技术中心、中理检验有限公司、
华测检测认证集团股份有限公司、力鸿检验集团有限公司、福州金宏精铸有限公司、张家港华仁再生资
源有限公司、山东华升供应链管理有限公司、江门市新兰环保科技有限公司、南京图祺再生资源有限公
司、华创蓝海控股集团有限公司、北京欧德鑫电子商务有限公司。
本文件主要起草人:吴泽星、刘华扬、陈威龙、胡杰、武军伟、杨帅、白利洲、陈宁劼、吕祁、游
俊辉、崔云飞、严志钊、咸笑然、刘正华、沈健、李建红、王君天、王博、李明、陈柏勋、林海永、林
伟、李维棋、王蒙、刘鹏、詹怀周、窦立英、郅惠博、林冠春、张鑫明、金海滨、林超、庞源、陈辉、
杨硕、谢彩华、束昊、柳青、张鸿、黄存钟、朱鹏飞。

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  • 本文由 发表于 2025年3月7日 09:32:41
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