CN102899511B - 一种炉外法冶炼高纯金属铬的方法 - Google Patents

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一种炉外法冶炼高纯金属铬的方法，将三氧化二铬粉料、铝粉和氯酸钠混合，得混合料，将混合料按照前期料和后期料分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将前期料投入冶炼炉中，冶炼，倒渣；将后期料和钙质脱氧剂加入冶炼炉中，冶炼，倒渣，得低氧高纯金属铬。其优点：操作过程简单，生产成本低，脱氧过程与冶炼金属铬同时进行，无需额外提供能源，节能环保；CaO与Al2O3、SiO2、Cr2O3可以生成低熔点的复合氧化物，有利于脱除熔融液相金属铬中的化合氧；金属钙气化过程有助于传质，生成的CaO·Al2O3（s）上浮到金属液上部的熔渣中，不引入其它杂质，并使氧含量降低到0.01%～0.03%，提高了金属铬的品质。

Description

一种炉外法冶炼高纯金属铬的方法
技术领域
本发明涉及一种高纯金属铬的方法，特别涉及一种炉外法冶炼高纯金属铬的方法。
背景技术
金属铬具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性，被广泛应用于冶金工业、耐火材料和化学工业中，高纯金属铬还用于航空、航天、电器及仪表等工业部门。
目前，金属铬普遍采用炉外法冶炼，它具有设备简单、占地面积小、生产灵活、产品纯度高等特点。炉外法冶炼金属铬无脱氧措施，氧大多数是以化合物的形式（Al2O3、Cr2O3）存在于金属铬中，产品中的氧含量为0.20%～0.50%，不能满足航空级高纯金属铬的要求，需要将金属铬磨细配入石墨粉后压块，然后在真空烧结炉中脱氧或采用真空还原炉通入氢气脱氧，使氧含量降到0.08%以下。这两种脱氧方法都需将金属铬磨细配入石墨进行二次脱氧处理，操作繁琐，生产成本高且浪费能源的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、生产成本低、节约能源的炉外法冶炼高纯金属铬的方法。
本发明的技术解决方案是：
一种炉外法冶炼高纯金属铬的方法，其具体步骤是：
将三氧化二铬粉料、铝粉和氯酸钠混合，得混合料，所述三氧化二铬与铝粉、氯酸钠的质量比分别为100:30～100:40、100:5～100:10；将混合料按照前期料和后期料分两批投料，采用炉外法进行冶炼，所述前期料与后期料的质量比为2:1～2.5:1，将前期料投入冶炼炉中，点火，在2200℃～2500℃下，冶炼10min～15min，倒渣；将后期料和钙含量为95%～98%的钙质脱氧剂加入冶炼炉中，所述钙质脱氧剂为压制成型的金属钙饼、包覆钙饼或铝钙合金块，其中钙质脱氧剂加入量为金属铬中含氧理论计算量的20%～70%，在2200℃～2500℃下，冶炼5min～10min，倒渣，得低氧高纯金属铬。
所述包覆钙饼是用铝或铬包覆在钙饼表层。
在高温熔融的条件下，向金属铬中加入钙质脱氧剂，金属钙气化并发生如下反应：
Ca（g）+ [O] →CaO（s）
2Ca（g）+ Al2O3（l）→2[Al] + 3CaO（s）
2[Al] + Cr2O3（l）→2[Cr] + Al2O3（s）
2CaO（s）+ Al2O3（s）→2CaO·Al2O3（s）
本发明的有益效果是：
1、操作过程简单，生产成本低，脱氧过程与冶炼金属铬同时进行，无需额外提供能源，节能环保。
2、在生产高纯金属铬的体系中CaO与Al2O3、SiO2、Cr2O3可以生成低熔点的复合氧化物，有利于脱除熔融液相金属铬中的化合氧。
3、金属钙气化过程有助于传质，生成的CaO·Al2O3（s）上浮到金属液上部的熔渣中，不引入其它杂质，并降低了金属铬中的氧含量，使氧含量降低到0.01%～0.03%，提高了金属铬的品质。
具体实施方式
实施例1
将5t三氧化二铬粉料、1.5t铝粉及0.25t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料4.5t和后期料2.25t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.3t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2400℃时，通过皮带给料将剩余前期料（4.2t混合料）连续给料，冶炼10min，倒渣进行浇铸锭模炉衬，锭模炉衬浇铸后，继续通过皮带给料机将2.25t后期料加入冶炼炉中，同时迅速将2.91kg钙含量为98%的金属钙饼投入冶炼炉中，在2400℃下，冶炼5min，倒渣，金属铬液倒入炉渣浇铸炉衬的锭模内进行铸锭，得低氧高纯金属铬锭2.85t，经检测，产品的主要化学成分如表1所示。
实施例2
将3t三氧化二铬粉料、1.2t铝粉及0.3t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料3.2t和后期料1.3t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.2t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2300℃时，通过皮带给料将剩余前期料（3t混合料）连续给料，冶炼15min，倒渣进行浇铸锭模炉衬，锭模炉衬浇铸后，继续通过皮带给料机将1.3t后期料加入冶炼炉中，同时迅速将15.27kg钙含量为95%的金属钙饼投入冶炼炉中，在2300℃下，冶炼10min，倒渣，金属铬液倒入炉渣浇铸炉衬的锭模内进行铸锭，得低氧高纯金属铬锭1.71t，经检测，产品的主要化学成分如表1所示。
实施例3
将4t三氧化二铬粉料、1.3t铝粉及0.25t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料3.8t和后期料1.75t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.3t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2500℃时，通过皮带给料将剩余前期料（3.5t混合料）连续给料，冶炼11min，倒渣进行浇铸锭模炉衬，锭模炉衬浇铸后，继续通过皮带给料机将1.75t后期料加入冶炼炉中，同时迅速将4.59kg钙含量为96%的包覆钙饼(在钙饼外包覆铝)投入冶炼炉中，在2500℃下，冶炼6min，倒渣，金属铬液倒入炉渣浇铸炉衬的锭模内进行铸锭，得低氧高纯金属铬锭2.35t，经检测，产品的主要化学成分如表1所示。
实施例4
将6t三氧化二铬粉料、2.2t铝粉及0.5t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料6t和后期料2.7t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.3t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2200℃时，通过皮带给料将剩余前期料（5.7t混合料）连续给料，冶炼13min，倒渣进行浇铸锭模炉衬，锭模炉衬浇铸后，继续通过皮带给料机将2.7t后期料加入冶炼炉中，同时迅速将4.59kg钙含量为96%的铝钙合金块投入冶炼炉中，在2200℃，冶炼8min，倒渣，金属铬液倒入炉渣浇铸炉衬的锭模内进行铸锭，得低氧高纯金属铬锭3.53t，经检测，产品的主要化学成分如表1所示。
实施例5
用在钙饼外包覆铬的包覆钙饼代替在钙饼外包覆铝，其它同实施例3。
表1 
Figure 2012104266768100002DEST_PATH_IMAGE001
对比例1
将5t三氧化二铬粉料、1.5t铝粉及0.25t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料4.5t和后期料2.25t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.3t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2400℃时，通过皮带给料将剩余前期料（4.2t混合料）连续给料，冶炼10min，倒渣；继续通过皮带给料机将2.25t后期料加入冶炼炉中，在2400℃下，冶炼5min，倒渣，得金属铬，经检测，产品中氧含量为0.20%。
对比例2
将3t三氧化二铬粉料、1.2t铝粉及0.3t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料3.2t和后期料1.3t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.2t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2300℃时，通过皮带给料将剩余前期料（3t混合料）连续给料，冶炼15min，倒渣；继续通过皮带给料机将1.3t后期料加入冶炼炉中，在2300℃下，冶炼10min，倒渣，得金属铬，经检测，产品中氧含量为0.50%。
对比例3
将4t三氧化二铬粉料、1.3t铝粉及0.25t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料3.8t和后期料1.75t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.3t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2500℃时，通过皮带给料将剩余前期料（3.5t混合料）连续给料，冶炼11min，倒渣，继续通过皮带给料机将1.75t后期料加入冶炼炉中，在2500℃下，冶炼6min，倒渣，得金属铬，经检测，产品中氧含量为0.30%。
对比例4
将6t三氧化二铬粉料、2.2t铝粉及0.5t氯酸钠充分混合得混合料，将混合料按照前期料6t和后期料2.7t分两批投料，采用炉外法进行冶炼，将0.3t前期料投入冶炼炉中，用镁屑点火，当炉温达到2200℃时，通过皮带给料将剩余前期料（5.7t混合料）连续给料，冶炼13min，倒渣，继续通过皮带给料机将2.7t后期料加入冶炼炉中，在2200℃，冶炼8min，倒渣，得金属铬，经检测产品中氧含量为0.40%。

Claims (2)

1.一种炉外法冶炼高纯金属铬的方法，其特征是，具体步骤如下：
将三氧化二铬粉料、铝粉和氯酸钠混合，得混合料，所述三氧化二铬与铝粉、氯酸钠的质量比分别为100:30～100:40、100:5～100:10；将混合料按照前期料和后期料分两批投料，采用炉外法进行冶炼，所述前期料与后期料的质量比为2:1～2.5:1，将前期料投入冶炼炉中，点火，在2200℃～2500℃下，冶炼10min～15min，倒渣；将后期料和钙含量为95%～98%的钙质脱氧剂加入冶炼炉中，所述钙质脱氧剂为压制成型的金属钙饼、包覆钙饼或铝钙合金块，其中钙质脱氧剂加入量为金属铬中含氧理论计算量的20%～70%，在2200℃～2500℃下，冶炼5min～10min，倒渣，得低氧高纯金属铬。
2.根据权利要求1所述的炉外法冶炼高纯金属铬的方法，其特征是，所述包覆钙饼是用铝或铬包覆在钙饼表层。
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