CN106756380B - 一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法 - Google Patents

一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铬铁合金，特指一种用CO2使高碳铬铁粉固态脱碳制备优质低碳铬铁的方法，属于冶金领域。本发明以弱氧化性的CO2气体为氧化剂，以转底炉为加热手段，通过在转底炉中加热高碳铬铁冷固结球团并使其所含有的碳酸钙在加热和保温过程中发生分解产生CO2气体，以及人工控制转底炉中CO2含量为氧化性气氛使高碳铬铁球团在高温下被快速氧化而脱碳，从而，制备出低碳铬铁球团。之后，在电炉中熔化低碳铬铁球团，脱除球团中所含的氧化钙以及其他杂质，并且，使铬铁熔液成分均匀化。铬铁熔液经过铸锭、冷却和破碎后即可获得优质的低碳铬铁。

Description

一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法
技术领域
本发明涉及铬铁合金，特指一种用CO2使高碳铬铁粉固态脱碳制备优质低碳铬铁的方法，属于冶金领域。
背景技术
铬是钢铁材料中的重要合金元素之一。铬能够改变钢铁材料的强度、硬度、耐磨性和耐热性等多种性能，其来源主要是通过在钢铁熔体中加入含铬的铁合金而获得。低碳铬铁是生产不锈钢、耐热铸钢、耐热铸铁、耐磨钢和结构钢的重要原料。低碳铬铁目前的生产工艺主要有液态电硅热法、转炉法和氩、氧精炼法以及固态真空脱碳法。由于液态法生产低碳铬铁伴随产生大量地精炼铬渣，在降低铬收得率的同时也会对生态环境会造成严重地污染。采用氧化铬为固相脱碳剂也可以生产低碳铬铁，但该方法生产工艺复杂，成本高。因此，寻求一种简便地制备低碳铬铁的方法，无疑会对铬铁生产企业的生产成本和生态环境的保护具有非常积极的意义。
转底炉是近几年发展起来的一种主要用于处理钢铁企业除尘灰和制备还原铁的重要设备。转底炉生产具有炉膛加热温度高、还原铁球团反应速度快、炉内气氛可控、自动化程度高、产能高、生产成本低和对环境污染可控等突出优点。过去转底炉都是使用还原性气氛处理钢铁原料的，而采用氧化性气氛进行处理还很少涉及。所以，研究采用弱氧化性的CO2为转底炉气氛通过高温脱除高碳铬铁中的碳以制备低碳铬铁对于降低低碳铬铁的生产成本和减少环境污染具有重要地意义。
本发明专利分两个工艺阶段。第一个阶段是在转底炉中把高碳铬铁冷固结球用CO2脱碳成为含有大量氧化钙的低碳铬铁球团；第二阶段是在电炉中熔炼低碳铬铁球团，脱除球团中的氧化钙以及其他杂质。同时，使铬铁熔液的成分得到均匀化。
发明内容
本发明的目的在于在转底炉中用CO2气体使高碳铬铁粉固态脱碳制备低碳铬铁的工艺，其特征为：
(1)采用的原料为：55-65wt％Cr的高碳铬铁粉，粒度-50目大于80％；碳酸钙含量≥90wt％的石灰石粉，粒度-50目大于50％，石灰石粉使用前需要在200℃-250℃进行脱水处理。
(2)高碳铬铁粉和石灰石粉按照1：2.5-3的重量比例配料、称重。配好后的粉料加入球磨机中进行混合和研磨，料、球重量比8-12:1。原料在球磨机中混合1-1.5小时后加入到混砂机中，同时加入原料量1-2wt％的膨润土、4-6wt％的水和1-2wt％的糖浆拌成湿料。
(3)将湿料运输至压球机进行压球处理。成品球呈椭圆状，椭圆球的尺寸为：长度23-27mm×长半轴直径18-22mm×短半轴直径10-14mm。
(4)将成品球送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度250℃-270℃，烘干至水分低于≤3wt％后送入转底炉系统。在转底炉中控制炉内气氛CO2气体含量≥85wt％，高温段的温度为1250℃-1300℃，球团在高温段的运行时间6-8分钟，整个球团在转底炉中运行的时间为20-25分钟；
(5)红热的脱碳球团出炉温度≤900℃。出炉后直接排入运输钢包中或排入冷却池中冷却。
(6)在电炉中加入脱碳球团或团块使之熔化。熔化结束后，彻底倒掉炉渣；
(7)取样化验，当铬铁熔液的温度达到1630℃-1650℃时出铁铸锭。
本发明以弱氧化性的CO2气体为氧化剂，以转底炉为加热手段，通过在转底炉中加热高碳铬铁冷固结球团并使其所含有的碳酸钙在加热和保温过程中发生分解产生CO2气体，以及人工控制转底炉中CO2含量为氧化性气氛使高碳铬铁球团在高温下被快速氧化而脱碳，从而，制备出低碳铬铁球团。之后，在电炉中熔化低碳铬铁球团，脱除球团中所含的氧化钙以及其他杂质，并且，使铬铁熔液成分均匀化。铬铁熔液经过铸锭、冷却和破碎后即可获得优质的低碳铬铁。本发明与传统的高碳铬铁熔液液态氧化法生产低碳铬铁和采用氧化铬为氧化剂固相脱碳法生产低碳铬铁等方法相比，具有转底炉自动化控制程度高、产品产能高、生产成本低和对环境无污染等突出优点。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
将高碳铬铁(58.25wt％Cr，8.3wt％C,32.5wt％Fe)和石灰石(碳酸钙90.2wt％)大块用颚式破碎机逐级破碎至粒度小于15mm的小块。然后，将小块料加入球磨机中研磨制粉。过筛后使高碳铬铁粉粒度-50目大于80％，使石灰石粉粒度-50目大于50％。石灰石粉使用前需要在250℃的干燥窑内进行脱水处理24小时。
高碳铬铁粉和石灰石粉按照1:2.5的重量比例配料、称量，并连续加入球磨机中混合和研磨，原料在球磨机中混合90min，料球比10:1。
将混合后的原料加入到混砂机中再进行机械混合，同时，加入2wt％的膨润土、1wt％的糖浆结剂和4wt％的水搅拌将料拌湿，原料的总体水分控制在≤9wt％；之后，将湿料连续加入到双辊压球机中压制成长度25mm×长半轴直径20mm×短半轴直径12mm的椭圆冷固结球团，将冷固结球团送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度265℃。烘干后(水分低于3wt％)的干球送入转底炉系统。在转底炉中控制炉内气氛CO2气体含量90wt％，高温段的温度为1250℃。球团在高温段的运行时间8分钟，整个球团在转底炉中运行的时间为25分钟。红热的脱碳球团出炉温度850℃。出炉后直接排入运输钢包中或排入冷却池中冷却。
将干燥后的脱碳球团或碎块加入电弧炉中使之熔化。熔化过程中，炉体向炉门一侧倾斜排渣。熔化结束后，彻底倒掉熔渣。
取样化验，当铬铁熔液的温度达到1650℃时出铁铸锭。铸锭冷却至室温后用颚式破碎机破碎至小于50mm的小块。
经检测：生产的低碳铬铁的化学成分为：68.4wt％Cr，0.23wt％C，0.012wt％S，0.025wt％P,是生产不锈钢、耐磨钢和耐热铸铁的优质原料。
实施例2
将高碳铬铁(62.3wt％Cr，7.8wt％C,30.2wt％Fe)和石灰石(碳酸钙93.5wt％)大块用颚式破碎机逐级破碎至粒度小于15mm的小块。然后，将小块料加入球磨机中研磨制粉。过筛后使高碳铬铁粉粒度-50目大于80％，使石灰石粉粒度-50目大于50％。石灰石粉使用前需要在250℃的干燥窑内进行脱水处理24小时。
高碳铬铁粉和石灰石粉按照1:2.5的重量比例配料、称量，并连续加入球磨机中混合和研磨，原料在球磨机中混合90min，料球比10:1。
将混合后的原料加入到混砂机中再进行机械混合，同时，加入2wt％的膨润土、1wt％的糖浆结剂和4wt％的水搅拌将料拌湿，原料的总体水分控制在≤9wt％；之后，将湿料连续加入到双辊压球机中压制成长度25mm×长半轴直径20mm×短半轴直径12mm的椭圆冷固结球团，将冷固结球团送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度265℃。烘干后(水分低于3wt％)的干球送入转底炉系统。在转底炉中控制炉内气氛CO2气体含量90wt％，高温段的温度为1250℃。球团在高温段的运行时间8分钟，整个球团在转底炉中运行的时间为25分钟。红热的脱碳球团出炉温度850℃。出炉后直接排入运输钢包中或排入冷却池中冷却。
将干燥后的脱碳球团或碎块加入中频感应电炉中使之熔化。熔化过程中，炉体向炉门一侧倾斜排渣。熔化结束后，彻底倒掉熔渣。
取样化验，当铬铁熔液的温度达到1650℃时出铁铸锭。铸锭冷却至室温后用颚式破碎机破碎至小于50mm的小块。
经检测：获得的低碳铬铁的化学成分为：70.5wt％Cr，0.28wt％C，0.01wt％S，0.022wt％P,是生产不锈钢、耐磨钢和耐热铸铁的优质原料。

Claims (6)

1.一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)高碳铬铁粉和石灰石粉按照1：2.5-3的重量比例配料、称重，配好后的粉料加入球磨机中进行混合和研磨后加入到混砂机中，同时加入原料量1-2wt％的膨润土、4-6wt％的水和1-2wt％的糖浆拌成湿料；
(2)将湿料运输至压球机进行压球处理，得到成品球；
(3)将成品球送入链篦机中进行烘干后送入转底炉系统， 在转底炉中控制炉内气氛CO2气体含量≥85wt％，高温段的温度为1250℃-1300℃，球团在高温段的运行时间6-8分钟，整个球团在转底炉中运行的时间为20-25分钟；
(4)红热的脱碳球团出炉后直接排入运输钢包中或排入冷却池中冷却；
(5)在电炉中加入脱碳球团或团块使之熔化，熔化结束后，彻底倒掉炉渣；
(6)取样化验，当铬铁熔液的温度达到1630℃-1650℃时出铁铸锭。
2.如权利要求1所述的一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高碳铬铁粉采用55-65wt％Cr的高碳铬铁粉，粒度-50目大于80％；所述石灰石粉，碳酸钙含量≥90wt％，粒度-50目大于50％，石灰石粉使用前需要在200℃-250℃进行脱水处理。
3.如权利要求1所述的一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法，其特征在于，步骤(1)中，配好后的粉料加入球磨机中进行混合和研磨，料、球重量比8-12:1，时间为1-1.5小时。
4.如权利要求1所述的一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述成品球呈椭圆状，椭圆球的尺寸为：长度23-27mm×长半轴直径18-22mm×短半轴直径10-14mm。
5.如权利要求1所述的一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法，其特征在于，步骤(3)中，将成品球送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度250℃-270℃，烘干至水分低于≤3wt％。
6.如权利要求1所述的一种用转底炉使高碳铬铁固态脱碳生产低碳铬铁的方法，其特征在于，步骤(4)中，红热的脱碳球团出炉温度≤900℃。
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