CN105483325A

CN105483325A - 用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法及所用的电弧炉

Info

Publication number: CN105483325A
Application number: CN201610008605.4A
Authority: CN
Inventors: 张昌剑; 师磊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明公开了一种用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法，所述方法为：将高炉铁水作为还原母液添加至电弧炉中，采用常规方法进行造渣，升温加热后，采用喷吹的方式向铁水或渣层喷入粒度不超过2mm的铬矿粉；同时，喷吹铬矿粉的过程中，添加常规量的石灰和焦炭；以及，电弧炉的底部设有底吹透气元件以全程吹入惰性气性或氮气。本发明的优点是：铬的回收率较高。本发明还公开了一种前述方法中使用的电弧炉。

Description

用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法及所用的电弧炉

技术领域

本发明涉及不锈钢生产技术领域，尤其是涉及一种用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法。本发明还涉及该方法中使用的电弧炉。

背景技术

铬是不锈钢的主要组成元素之一。在不锈钢冶炼中，铬主要来源于不锈废钢、铬铁以及铬镍铁水，尤其来源于高碳铬铁。高碳铬铁通过矿热炉电热法冶炼出来，一般是铬块矿或铬矿粉通过造块，配以还原剂在矿热炉中冶炼而得。

目前，为数不少的大型不锈钢生产企业通过铁水（普通铁水、镍铬铁水等）加高碳铬铁进行不锈钢生产，易于造成不锈钢生产中碳量过剩，而脱碳过程必然会产生大量的煤气，从而不仅不够环保，且成本上也造成浪费。同时，在生产高碳铬铁过程中，矿热炉对原材料要求严格，且流程长、碳排放高、对环境污染严重。故，业界趋向于研究各种形式的铬的熔融还原技术。

纯的Cr₂O₃是一个高熔点物质，在铬的熔融还原中，可以选择一定的渣系，使得铬矿中的Cr₂O₃在一定的温度下进行渣化，融入炉渣中的Cr₂O₃和铁水的碳以及渣层的焦碳进行还原反应，从而达到铬的还原，避免了生产高碳铬铁的中间环节。

日本川崎钢铁千叶不锈钢厂曾经在顶底复吹转炉中，将铬矿粉喷入转炉中，并配入焦碳和石灰，通过超音速氧枪进行吹炼，使铬矿粉熔入炉渣，并和焦碳以及铁水中的碳进行还原反应，生产含铬的不锈母液。其优点在于可以直接采用廉价的铬矿粉在转炉上生产不锈钢含铬母液，减少了生产铬铁的中间环节，且减少了碳排放，也降低不锈钢成本；缺陷在于转炉内完全靠氧气脱碳升温，使渣中氧含量较高，对铬的还原不彻底，且这种冶炼方法在其它地方没有使用过，其可行性尚需进一步验证。

炼钢电弧炉是一种能够提供电炉加热和实现吹氧脱碳升温的冶炼炉，但一般炼钢电弧炉中，熔池比较浅，熔池的深度和炉膛的直径的比值一般在0.2左右，这种电弧炉不足于提供足够的铬矿粉在电炉里熔融还原反应的熔池空间，而提供足够的反应空间以及良好的动力学条件，才能使铬矿粉在电弧炉中进行熔融还原。

发明内容

本发明的目的是提供一种用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法，它能够直接使用铬矿粉在装有高炉铁水的电弧炉中进行铬的熔融还原，生产含铬的不锈钢母液，且具有流程短、成本低、铬还原较为完全的特点。本发明还公开了一种该方法中所用的电弧炉。

本发明所采用的第一个技术方案是：

用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法，所述方法为：将高炉铁水作为还原母液添加至电弧炉中，采用常规方法进行造渣，升温加热后，采用喷吹的方式向铁水或渣层喷入粒度不超过2mm的铬矿粉；同时，喷吹铬矿粉的过程中，添加常规量的石灰和焦炭；以及，电弧炉的底部设有底吹透气元件以全程吹入惰性气性或氮气。

所述升温加热的方式为：通电加热和/或向电弧炉内的铁水和炉渣喷入氧气脱碳加热。

本发明的用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法优点是：

1、可以直接使用较为廉价的铬矿粉，不需要造粒、烧结等工序，从而降低了铬的生产成本。

2、在铬的还原过程中，可以吹入氧气，利用碳氧反应的化学能升温加热，降低了电耗，总体上降低了冶炼铬的能耗成本。

3、可以利用不锈钢生产线现在设备进行改造，无需投资建设高碳铬铁生产线，从而降低了投资成本。

4、从实际实验，铬的回收率可达98%以上，回收率较高，炉渣含铬量低，使得炉渣处理更加环保。

5、该方法对工艺参数没有过分的要求，且所用设备较为简单，易于实现。

本发明所采用的第二个技术方案是：

用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法中所用的电弧炉，包括熔池、炉盖，以及下端部插在该熔池中的石墨电极，且该电弧炉具有进料口和炉门，该熔池的底部设有出铁口，所述熔池的底部设有出气端伸在该熔池内的底吹透气元件，同时，有一喷吹管经该炉门伸至该熔池内。

所述电弧炉的侧壁上设有超音速射流氧枪。

所述的熔池的深度H与直径D的关系为：H：D=0.25~0.4。

本发明的电弧炉的优点是：采用常用的电弧炉进行改进后即可满足生产含铬不锈钢母液的要求，较为简单、方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的实施例1的电弧炉的主视剖视图；

图2是本发明的实施例1的电弧炉的熔池的左视剖视图。

图中：

10、熔池，11、出铁口；

20、炉盖，21、进料口，22、炉门；

30、石墨电极；

40、底吹透气元件；

50、喷吹管；

60、超音速射流氧枪；

H：熔池的深度；

D：熔池的直径。

具体实施方式

实施例1

见图1和图2所示，电弧炉，包括熔池10、炉盖20，以及下端部插在该熔池10中的石墨电极30。当然，石墨电极30通常为3个，且均连接至电源。该电弧炉具有进料口21和炉门22。比如，该进料口21位于该炉盖20上、该炉门22开设于该熔池10的炉壁上。该熔池10的底部设有出铁口11。

更具体的讲：

该熔池10的底部设有上端伸在该熔池10内的底吹透气元件40，该底吹透气元件40的出气端最好位于该熔池10内熔融液体的液面之下，且该底吹透气元件40用于通入惰性气体或氮气。比如，该底吹透气元件40为底吹管。

有一喷吹管50经该炉门22伸至该熔池10内。即，该喷吹管50的一端位于该熔池10的外部、另一端位于该熔池10内部。该喷吹管50用于喷吹入铬矿粉。

该熔池10的侧壁上设有超音速射流氧枪60。该超音速射流氧枪60用于吹入氧气。

该熔池10的深度H与直径D的关系为：H：D=0.25~0.4。比如，该熔池10的深度H为1700mm、炉膛直径直径D为5100mm，H：D=0.33。这样，有足够的炉膛容积使得铬矿渣在吹炼过程中泡沫化时，不至于从炉膛溢出。

实施例2

在实施例1所述的电弧炉中生产含铬不锈钢母液的方法：

将高炉铁水作为还原母液添加至电弧炉的熔池中，采用常规方法加入石灰和其它渣料进行造渣。通常，所造的渣料为高炉铁水总重量的5~10%，炉渣碱度（CaO/SiO2）控制在1.0~2.0。升温加热后，比如，升温加热至1450℃后，采用喷吹的方式向铁水或渣层喷入粒度不超过2mm的铬矿粉；根据所喷入的铬矿粉的成份，添加一定量石灰，以保证炉渣碱度（CaO/SiO2）为1.0~2.0，并同时加入焦炭，添加的焦炭为喷入铬矿粉量的15%~25%。以及，电弧炉的底部设有底吹透气元件以全程吹入惰性气性或氮气进行搅拌，增大铁水和炉渣反应界面。

所述升温加热的方式为通电加热和/或向电弧炉内的铁水和炉渣喷入氧气脱碳加热。

当铁水铬含量还没有达到所要求成份之前，铬矿粉喷入量可以根据熔池中炉渣液面来决定，以使炉渣不能从炉门溢出，停止喷入铬矿粉，停止吹氧，进入终还原，使炉渣的铬含量降到要求值以下，可以出渣，留下部份炉渣供下次喷入铬矿粉使用。当铁水达到所需要的铬的要求后，可以出铁水。

经测算，采用前述方法后，铬的回收率能够达到98%以上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法，其特征在于：所述方法为：将高炉铁水作为还原母液添加至电弧炉中，采用常规方法进行造渣，升温加热后，采用喷吹的方式向铁水或渣层喷入粒度不超过2mm的铬矿粉；同时，喷吹铬矿粉的过程中，添加常规量的石灰和焦炭；以及，电弧炉的底部设有底吹透气元件以全程吹入惰性气性或氮气。

2.根据权利要求1所述的用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法，其特征在于：所述升温加热的方式为：通电加热和/或向电弧炉内的铁水和炉渣喷入氧气脱碳加热。

3.根据权利要求1或2所述的用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法中所用的电弧炉，包括熔池、炉盖，以及下端部插在该熔池中的石墨电极，且该电弧炉具有进料口和炉门，该熔池的底部设有出铁口，其特征在于：所述熔池的底部设有出气端伸在该熔池内的底吹透气元件，同时，有一喷吹管经该炉门伸至该熔池内。

4.根据权利要求3所述的用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法中所用的电弧炉，其特征在于：所述熔池的侧壁上设有超音速射流氧枪。

5.根据权利要求3所述的用电弧炉生产含铬不锈钢母液的方法中所用的电弧炉，其特征在于：所述熔池的深度H与直径D的关系为：H：D=0.25~0.4。