CN102978506B - 一种不锈钢母液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种不锈钢母液的制备方法。本发明所要解决的技术问题是传统不锈钢母液制备工艺中原料、设备成本高，工艺繁琐，贵重金属回收率低。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种不锈钢母液的制备方法，包括以下步骤：a、以红土镍矿为原料冶炼制备含镍、铬铁水；b、用矿热炉将铬矿冶炼制备高碳铬铁铁水；c、将步骤a的铬、镍铁水兑入到顶底复吹转炉中脱硅、脱碳处理；d、将步骤b的高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉还原渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液。本发明为降低不锈钢母液冶炼成本提供了一种新方法。

Description

一种不锈钢母液的制备方法
技术领域
本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种不锈钢母液的制备方法。
背景技术
目前国内外不锈钢母液制备主要采取电炉、中频炉、等传统不锈钢母液制备工艺，在制备过程中主要采用电炉+中频炉冶炼工艺，熔炼高碳铬铁、镍铬生铁或镍板熔炼不锈钢母液，该工艺熔炼固态高碳铬铁增加熔炼成本的同时，电炉吹氧使贵重金属铬、镍受损，同时使设备重复配置，投资成本大，能耗高。
中国专利CN102226246A公布了一种Consteel电炉+中频炉制备不锈钢母液的方法，其条件是用Consteel电炉熔炼含镍生铁，用中频炉熔炼高碳铬铁，制备不锈钢母液。该方法存在能耗较高，对设备要求较高，同时，使用高碳铬铁、镍铬生铁、镍板作原材料成本高。
中国专利CN101445845A公布了一种利用红土镍矿直接生产奥氏体不锈钢的生产工艺，其方法是：用中频炉熔炼的高铬铁水还原炉渣中的三氧化二铬，经还原后，炉渣中的三氧化二铬的含量控制在0.9%左右。该生产工艺使用了结烧机、高炉、回转窑、矿热炉、中频炉、底吹转炉或侧吹氩氧转炉、GOR精炼炉，还用中频炉熔炼高碳铬铁，不仅设备投资成本高，工艺繁琐且增加生产制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统不锈钢母液制备工艺中原料、设备成本高，工艺繁琐，贵重金属回收率低。
本发明解决上述技术问题的方案是提供一种不锈钢母液的制备方法，包括以下步骤：
a、以红土镍矿为原料冶炼制备含镍、铬铁水；
b、用矿热炉将铬矿冶炼制备成高碳铬铁铁水；
c、将步骤a的铬、镍铁水兑入到顶底复吹转炉中，进行脱硅、脱碳升温处理8～30min；
d、按照质量比高碳铬铁铁水︰铬、镍铁水=0.20～0.60︰1，将步骤b的高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉还原铬、镍铁水渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液。
其中，上述一种不锈钢母液制备的方法步骤a中，所述红土镍矿的化学成分中按质量百分比包括：TFe（全铁）35～55%、Ni 0.5～1%、Cr2O3 0.5～2.5%。
其中，上述方法步骤a中，所述冶炼制备铬、镍铁水的温度为1250～1500℃。
其中，上述方法步骤a中，所述铬、镍铁水的化学成分按质量百分比包括：C 3.5～7.0%、Ni 1.0～5.5%、Cr 2.5～5.5%、Si 0.01～1.5%。
其中，上述方法步骤b中，所述铬矿的化学成分中按质量百分比包括：Cr2O3 35～45%、TFe（全铁）10～20%。
其中，上述方法步骤b中，冶炼制备高碳铬铁铁水的温度为1500～1700℃。
其中，上述方法步骤b中，高碳铬铁铁水的化学成分按质量百分比包括：Cr 55～60%、Si 2.0～4.0%、C 6～10%。
其中，上述方法步骤c中，所述顶底复吹转炉中吹氧脱硅、脱碳处理温度为1600～1680℃。
其中，上述方法步骤d中，所述还原渣中的三氧化二铬，是在氮气搅拌的条件下进行的，所述氮气的流量为吨铁水200～350L/min。
其中，上述方法步骤d中，所述还原时间为6～25min。
其中，上述方法步骤d中，所述不锈钢母液的化学成分按质量百分比包括C 1.0～3.5%、Si 0.1%～0.6%、Ni 0.9～5.0%、Cr 9.0～25.50%。
本发明的有益效果在于：本发明采用矿热炉直接用矿石作原料与传统工艺使用铁合金作原料相比，原材料成本更低。采用高碳铬铁铁水直接兑入顶底复吹转炉，与传统工艺相比较，减少了电炉、中频炉的熔炼设备成本，简化了工艺流程。本发明采用顶底复吹转炉脱硅、脱碳，改善了氩氧精炼炉初炼钢水的入炉条件，有利于延长氩氧精炼炉的炉龄，缩短氩氧精炼炉的冶炼时间，降低了冶炼成本。本发明采用高碳铬铁铁水，在氮气搅拌的条件下，不需要任何的还原剂，就可以还原铬、镍铁水渣中的三氧化二铬，使炉渣中的三氧化二铬控制在0.5%以下，进一步降低了含铬铁水冶炼过程中，产生的三氧化二铬残留在炉渣中对环境造成污染的影响。同时渣中的三氧化二铬还原更彻底，也避免用硅铁作还原剂增加成本的问题，为下一步进入氩氧精炼炉提供良好的工艺条件。
附图说明
图1本发明提供的一种不锈钢母液的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供的一种不锈钢母液的制备方法，包括以下步骤：
a、以红土镍矿为原料冶炼制备含镍、铬铁水；
b、用矿热炉将铬矿冶炼制备成高碳铬铁铁水；
c、将步骤a的铬、镍铁水兑入到顶底复吹转炉中，进行脱硅、脱碳升温处理8～30min；
d、按照质量比高碳铬铁铁水︰铬、镍铁水=0.20～0.60︰1，将步骤b的高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉还原铬、镍铁水渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液。
其中，上述一种不锈钢母液制备的方法步骤a中，所述红土镍矿的化学成分中按质量百分比包括：TFe 35～55%、Ni 0.5～1%、Cr2O3 0.5～2.5%。
其中，上述一种不锈钢母液制备的方法步骤a中，所述冶炼制备铬、镍铁水的温度为1250～1500℃。
其中，上述方法步骤a中，所述铬、镍铁水的化学成分按质量百分比包括：C 3.5～7.0%、Ni 1.0～5.5%、Cr 2.5～5.5%、Si 0.01～1.5%。
其中，上述方法步骤b中，所述铬矿的化学成分中按质量百分比包括：Cr2O3 35～45%、TFe 10～20%。
其中，上述方法步骤b中，冶炼制备高碳铬铁铁水的温度为1500～1700℃。
其中，上述方法步骤b中，高碳铬铁铁水的化学成分按质量百分比包括：Cr 55～60%、Si 2.0～4.0%、C 6～10%。
其中，上述方法步骤c中，所述顶底复吹转炉中吹氧脱硅、脱碳处理温度为1600～1680℃。
其中，上述方法步骤d中，所述还原渣中的三氧化二铬，是在氮气搅拌的条件下进行的，所述氮气的流量为吨铁水200～350L/min。
其中，上述方法步骤d中，所述还原时间为6～25min。
其中，上述方法步骤d中，所述不锈钢母液的化学成分按质量百分比包括C1.0～3.5%、Si 0.1%～0.6%、Ni 0.9～5.0%、Cr 9.0～25.50%。
以下通过具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
a、将红土镍矿（其化学成分按质量百分比包括：Ni 0.85%、TFe 49%、Cr2O3 1.35%）用高炉冶炼成铬、镍铁水，其化学成分按这质量百分比包括：Ni 1.60%、Cr 3.20%、Si 1.30%、C 4.00%。铬、镍铁水冶炼温度为1263℃。
b、用矿热炉将铬矿（铬矿的化学成分按质量百分比包括：TFe16%，Cr2O3 39%）制备成高碳铬铁铁水。高碳铬铁铁水的化学成分按这质量百分比包括：Cr 55.23%、C 7.48%、Si3.11%。高碳铬铁铁水冶炼温度为1514℃。
c、将步骤a的铬镍铁水兑入到顶底复吹转炉转炉中吹氧脱硅、脱碳提温至1643℃，吹炼17min。
d、关闭氧气，并按根据钢种要求的成分配料（其质量比例为高碳铬铁铁水︰铬、镍铁水=0.2︰1），将步骤b的高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉中，用氮气每吨铁水305L/min的流量搅拌11min使高碳铁水中的硅还原铬镍铁水炉渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液，其化学成分按质量百分比包括：C 2.83%、Si 0.45%、Cr 11.48%、Ni 1.33%。
表1还原前后渣中Cr2O3含量的比对
项目 还原前的炉渣 还原后的炉渣
Cr2O3含量（%） 7.85 0.48
实施例2
a、将红土镍矿（其化学成分按质量百分比包括：Ni 0.93%、TFe 40%、Cr2O3 1.14%）用高炉冶炼成铬、镍铁水，其化学成分按这质量百分比包括：Ni 2.35%、Cr 2.84%、Si 1.15%、C 3.72%。铬、镍铁水冶炼温度为1284℃。
b、用矿热炉将铬矿（铬矿的化学成分按质量百分比包括：TFe 13%，Cr2O3 42%）制备成高碳铬铁铁水。高碳铬铁铁水的化学成分按这质量百分比包括：Cr 57.45%、C 6.58%、Si3.51%。高碳铬铁铁水冶炼温度为1534℃。
c、将步骤a的铬镍铁水兑入到顶底复吹转炉转炉中吹氧脱硅、脱碳提温至1661℃，吹炼21min。
d、关闭氧气，并按根据钢种要求的成分配料（其质量比例为高碳铬铁铁水︰铬、镍铁水=0.60︰1），将步骤b高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉中，用氮气每吨铁水322L/min的流量搅拌9min使高碳铁水中的硅还原铬镍铁水炉渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液，其化学成分按质量百分比包括：C 2.91%、Si 0.37%、Cr 22.84%、Ni 1.47%。
表2还原前后渣中Cr2O3含量的比对
项目 还原前的炉渣 还原后的炉渣
Cr2O3含量（%） 9.45 0.41
实施例3
a、将红土镍矿（其化学成分按质量百分比包括：Ni 0.96%、TFe 37%、Cr2O3 1.09%）用高炉冶炼成铬、镍铁水，其化学成分按这质量百分比包括：Ni 4.52%、Cr 2.84%、Si 1.35%、C 4.72%。铬、镍铁水冶炼温度为1345℃。
b、用矿热炉将铬矿（铬矿的化学成分按质量百分比包括：TFe 14%，Cr2O3 44%）制备成高碳铬铁铁水。高碳铬铁铁水的化学成分按这质量百分比包括：Cr 56.88%、C 7.50%、Si3.41%。高碳铬铁铁水冶炼温度为1588℃。
c、将步骤a的铬镍铁水兑入到顶底复吹转炉转炉中吹氧脱硅、脱碳提温至1647℃，吹炼15min。
d、关闭氧气，并按根据钢种要求的成分配料（其质量比例为高碳铬铁铁水︰铬、镍铁水=0.40），将步骤b高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉中，用氮气每吨铁水320L/min的流量搅拌9min使高碳铁水中的硅还原铬镍铁水炉渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液中的化学成分按质量百分比包括：C 3.22%、Si 0.26%、Cr 18.18%、Ni 3.52%。
表3还原前后渣中Cr2O3含量的比对
项目 还原前的炉渣 还原后的炉渣
Cr2O3含量（%） 6.53 0.45
上述实验表明，本发明提供的一种不锈钢母液的制备方法，使铬、镍铁水渣中的三氧化二铬还原更彻底，也避免用硅铁作还原剂增加成本的问题，为下一步进入氩氧精炼炉提供良好的工艺条件，有利于延长氩氧精炼炉的炉龄，缩短氩氧精炼炉的冶炼时间，降低了冶炼成本。而且还减少了设备成本，简化了工艺流程。

Claims (9)

1.一种不锈钢母液的制备方法，包括以下步骤：
a、以红土镍矿为原料冶炼制备含镍、铬铁水；
b、用矿热炉将铬矿冶炼制备成高碳铬铁铁水；
c、将步骤a的铬、镍铁水兑入到顶底复吹转炉中，进行脱硅、脱碳处理8～30min；
d、按照质量比高碳铬铁铁水︰铬、镍铁水=0.20～0.60︰1，将步骤b的高碳铬铁铁水兑入顶底复吹转炉还原铬、镍铁水渣中的三氧化二铬，得到不锈钢母液。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述红土镍矿的化学成分中按质量百分比包括：TFe 35～55%，Ni 0.5～1%，Cr2O3 0.5～2.5%。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述冶炼制备铬、镍铁水的温度为1250～1500℃。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述铬矿的化学成分中按质量百分比包括：Cr2O3 35～45%，TFe 10～20%。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤b中，冶炼制备高碳铬铁铁水的温度为1500～1700℃。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述顶底复吹转炉中吹氧脱硅、脱碳处理过程中吹炼温度为1600～1680℃。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤d中，所述还原渣中的三氧化二铬，是在氮气搅拌的条件下进行的，所述氮气的流量为吨铁水200～350L/min。
8.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤d中，所述还原时间为6～25min。
9.根据权利要求1所述的一种不锈钢母液的制备方法，其特征在于：步骤d中，所述不锈钢母液的化学成分按质量百分比包括：C 1.0～3.5%、Si 0.1%～0.6%、Ni 0.9～5.0%、Cr9.0～25.50%。
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