CN1035137A - 以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法 - Google Patents

Abstract

一种冶炼微碳铬铁的方法，将碳素铬铁装入顶底 复吹转炉，在较低的熔池温度下顶底枪供氧的同时通 过供空气，稀释性气体达到含碳量的降低，并当熔体 的含碳量降到低碳范围时加入铬矿粉使熔体的含碳 量进一步降到所要求的微碳范围。本发明的特点是 工艺简单、成本低，可以炼出含碳量≤0.03％的微碳 铬铁。

Description

本发明属于生产微碳铬铁的技术领域。

生产微碳铬铁，目前采用的工艺有电硅热法或固体脱碳法。电硅热法是将由矿热炉里炼得的碳素铬铁再经矿热炉借助于硅石炼得含碳量占0.03～0.1％的硅铬铁，然后在三相电弧炉中用硅铬铁做还原剂还原铬矿中的氧化铬和氧化铁而制得微碳铬铁。这种工艺的不足点在于耗电量大，生产每吨微碳铬铁耗电7000度以上，而且在电弧炉中还原时电极附近易于增碳，因而进一步降低含碳量有一定困难。固体脱碳法是将焙烧过的碳素铬铁粉和粘结剂相混合而成团块，并在真空炉内加热、抽真空而炼得微碳铬铁。固体脱碳法虽然与电硅热法相比工序简单、铬的回收率高、成本低等特点，但它需要有一定的真空技术做基础，而且其真空炉的设备投资较大。

基于上述已有工艺的不足，本发明提供一种工艺简单、成本低，而且在现有的顶底复吹转炉上制取微碳铬铁的方法

本发明为实现上述目的而提供的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，是将碳素铬铁装入顶底复吹转炉，在熔池温度≤1730℃的条件下底枪吹空气和稀释性气体，而顶枪先吹氧气待熔体的含碳量降到≤0.3％时顶枪切换为吹空气，并向熔池中加入占碳素铬铁装入量2～3％的铬矿粉，直到熔体的含碳量降为≤0.1％。

根据理论研究结果表明，铬铁熔体中的碳和铬的平衡与一氧化碳的分压P_co有关，即： $[\%C]=4\sqrt{\frac{1}{K}{[\mathrm{Cr}\%]}^3}\·P_{\mathrm{CO}}$ 式中，K为平衡常数。据上式，降低P_co可使碳氧化反应优于铬的氧化反应，以利于熔体含碳量的降低。为了避免熔池温度过高烧坏炉衬而又不使铬有太大损失，将熔池温度控制到1600～1730℃的较低范围内向铬铁熔体中喷入氧气的同时通过吹入空气和稀释性气体来降低P_co，促进碳的氧化。向熔体中吹入空气，一方面利用空气中的氧气，另一方面与稀释性气体一起喷入到熔体中起到搅拌熔体作用的同时相对降低一氧化碳的分压。因而，稀释性气体可采用N₂、Ar等气体中的一种，或N₂、Ar的混合气体。当冶炼到铬铁熔体中的含碳量降到≤0.3％的低碳范围时，向熔体中加入少量的铬矿粉，利用〔C〕与Cr₂O₃的氧化反应使碳含量进一步降到≤0.1％的微碳范围。

据此，本发明提供的冶炼微碳铬铁的方法，既可在中频感应电炉改制的顶底复吹转炉上将固体状的碳素铬铁熔化而进行冶炼；也可在工业性生产的顶底复吹转炉与生产碳素铬铁的矿热炉双联，直接将熔融状的碳素铬铁进行冶炼。一般碳素铬铁的含碳量为6～9％范围，将这种高碳铬铁装入顶底复吹转炉后，利用冶炼前期较低的炉温并通过顶枪供氧、底枪供空气和稀释性气体而实现铬铁熔体中的含碳量迅速下降。必要时将各占碳素铬铁装入量0.8～1.2％的石灰和铬矿粉，随碳素铬铁一起加入到顶底复吹转炉，以此保证熔池的碱度和铬的回收率  当冶炼到铬铁熔体的含碳量降到低碳范围时，向熔池中加入占碳素铬铁装入量2～3％的铅矿粉，并此时顶枪切换为吹空气  底枪继续供空气和稀释性气体，直到铬铁熔体的含碳量降低到所要求的微碳范围。为了有利于供气，底枪采用由不锈钢或紫铜材料制成的，结构为双层同心套管，当中心管通入空气时外环缝管通入稀释性气体，因而此时稀释性气体还可以起到冷却底枪的作用。底枪中心管通空气时，外环缝管还可以通入CO₂。底枪供空气和稀释性气体的体积比为1∶(1～3)范围。顶底枪供气时，为了不使溶体喷溅，而且尽量使熔体搅拌均匀、充分、顶底枪供气强度按标准气体计算，每吨熔体每分钟供气的范围为：顶枪为1.5～2.0标M³/分·吨，底枪为0.01～0.20标M³/分·吨。

本发明按照上述的方法所炼出的微碳铬铁，根据所要求的产品可将微碳铬铁熔体进一步精炼。具体为：当铬铁熔体中的含碳量降到产品所要求的低碳范围时，顶枪停吹，底枪切换为全吹Ar，供气强度为0.01～0.20标M³/分·吨，并向熔池渣面加入适量石灰和占碳素铬铁装入量2～3％的还原剂。加入适量石灰使炉渣碱度在1.4～1.6范围，加入石灰利于脱硫，保护炉衬，还可提高铬的回收率。还原剂可采用Fe-Si粉或Si-Ca粉，使铬从Cr₂O₃炉渣中还原出来进入熔体中，以此进而提高铬的回收率。

本发明所提供的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，与已有的工艺相比，使工艺过程大大简化，节省设备和人力，电耗显著减少，生产每吨微碳铬铁可节电2000度以上(与电硅热法相比)，因而成本大大降低。此外，所炼出的微碳铬铁产品表面光滑、内部结构致密，根据需要可使产品的含碳量达到0.03％以下，而且铬的回收率达到90％以上。一般每炉冶炼周期在70分钟左右。由此可见，采用本发明可大幅度提高产量，生产每吨微碳铬铁盈利可得1000余元，因而其经济效益十分可观。

Claims (7)

1.以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的万法，其特征在于：

a、将碳素铬铁装入顶底复吹转炉，在不超过1730℃的熔池温度下，顶枪先吹氧气，底枪吹空气和稀释性气体；

b、待铬铁熔体的含碳量≤0.3％时，向熔池中加入占碳素铬铁装入量2～3％的铬矿粉，并且顶枪切换为吹空气，直到含碳量降到≤0.1％；

2.按照权利要求1所述的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，其特征在于当铬铁熔体的含碳量降到≤0.1％后，顶枪停吹，底枪全吹Ar，并加入占碳素铬铁装入量2～3％的还原剂，和加入适量石灰以使炉渣碱度在1.4～1.6范围内；

3.按照权利要求1、2所述的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，其特征在于顶枪的供气强度为1.5～2.0标M³/分·吨，底枪的供气强度为0.01～0.20标M³/分·吨；

4.按照权利要求1所述的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，其特征在于底枪采用双层套管结构，其中心管吹空气、环缝管吹稀释性气体，并且空气和稀释性气体的体积比为1∶(1～3)；

5.按照权利要求1、4所述的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，其特征在于所述的稀释性气体可以为N₂、Ar气体中的一种。

6.按照权利要求2所述的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，其特征在于所述的还原剂为Fe-Si粉或Si-Ca粉；

7.按照权利要求1、2或4所述的以顶底复吹转炉冶炼微碳铬铁的方法，其特征在于将碳素铬铁装入顶底复吹转炉随之加入各占装入量0.8～1.2％的石灰和铬矿粉。