CN107267850B - 一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不锈钢冶炼领域，具体涉及一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法。通过此方法，可以回收电炉氧化渣中的铬，提高钢渣的利用效果。本方法在电炉工艺中不再进行预还原操作并增加电炉下渣量，在VOD精炼过程中通过高真空条件下使用电炉炉渣对不锈钢钢液进行脱碳，利用电炉炉渣中高含量的Fe2O3、Cr2O3等氧化物实现脱碳及还原炉渣的目的。在VOD冶炼时，脱碳阶段采用电炉炉渣作为脱碳氧源，电炉炉渣中的铬、镍氧化物在经过脱碳和脱氧剂反应后将还原进入钢中，减少VOD工序中补加铬铁的用量，并还原回收炉渣中的铬、镍资源。

Description

一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法
技术领域
本发明主要属于不锈钢冶炼领域，具体涉及一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法。
背景技术
使用返回料生产不锈钢的主要工艺流程包括电炉和VOD精炼。为了提高不锈钢的性能，需要在冶炼过程中加入重金属铬，但在电炉工艺中，由于大气条件下进行吹氧脱碳，钢中铬元素将被氧化成Cr3+，因此电炉冶炼结束后，炉渣中含有12-17％的氧化铬，而为保证VOD真空吹氧脱碳效果，电炉富铬渣将被扒除。富铬渣的扒除将产生大量固体废弃物，将对环境造成污染并占用大量土地，我国钢厂炉渣回收利用方式较为简单，其回收效果差导致其中铬元素的浪费。同时，废弃物中含有一定量的Cr3+和Cr(Ⅵ)，在自然条件下即可实现Cr3+氧化成Cr(Ⅵ)。Cr(Ⅵ)毒性剧烈，不仅危害生态环境，影响动植物生长，而且可通过消化道和皮肤进入人体，对人体健康构成威胁。中国环保法规定废弃物中浸出铬的含量不高与15mg/L、Cr(Ⅵ)含量不高于5mg/L。
因此，需要降低炼钢工艺中产生的废渣的铬含量。现有的冶炼工艺中，通过在电炉氧化期后进行一定预还原，但由于VOD工艺中仍需进行吹氧脱碳，电炉过程中对富铬炉渣进行还原将受到限制。因此，如果改进冶炼工艺提高炼钢过程中铬的回收利用率降低最终废渣中的铬含量是本领域的一个亟需解决的难点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法，在VOD精炼过程中真空还原电炉富铬渣中的铬，通过此方法，可以回收电炉氧化渣中的铬，提高钢渣的利用效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法，所述冶炼方法包括熔炼和VOD精炼，熔炼出钢过程中适当增加下渣量，使熔炼产生的炉渣随钢液进入钢包进行VOD精炼，VOD精炼过程中吹氧脱碳后，继续底吹氩气真空搅拌使熔炼产生的炉渣和VOD吹氧过程中产生的炉渣与钢中碳进行还原反应，还原熔炼产生的炉渣和VOD吹氧过程中产生的炉渣中的铬氧化物回收炉渣中的铬资源。
进一步地，钢液中碳还原熔炼产生的炉渣和VOD吹氧过程中产生的炉渣中铬氧化物，真空压力保持在150-300Pa以下，时间为600s-1200s。真空压力在300Pa以下时，(一般在150-300Pa之间)熔渣中铬氧化物与钢液中碳的反应动力学条件最佳，在该条件下600s-1200s可以实现渣主要铬氧化物的大部分还原，若真空压力保持在300pa以上则还原所需要的时间会延长较多，会影响到生产流程的匹配；真空压力太低(<150Pa)则会导致真空室钢液喷溅增大、温降增加，同样不利于生产。
进一步地，熔炼后期不添加预还原剂。
进一步地，保证VOD入罐温度为1650℃-1680℃。VOD真空处理过程中钢液有较大温降，根据上述的还原铬氧化物所需的真空保持时间判定，控制VOD入罐温度在1650℃-1680℃之间可以保障钢液在后续浇注的顺行；高于1680℃则后续浇注温度太高容易导致铸锭偏析，温度太低则会导致后续浇注过热度不够，导致浇注过程冷钢结瘤。
进一步地，随钢液进入钢包的炉渣量为钢液重量的1％-3％。
进一步地，所述熔炼产生的炉渣成分为：CaO：30-40％，SiO2：30-40％，Cr2O3：12-17％，MnO：7％-9％，Fe2O3：2-5％。
进一步地，所述吹氧脱碳为VOD入罐后进行真空吹氧，真空压力由25000Pa降低到15000Pa时停止吹氧。
进一步地，所述熔炼为电炉熔炼，所用的原料为返回料。
本发明的有益技术效果：在VOD冶炼时，脱碳阶段采用熔炼产生的炉渣作为脱碳氧源，熔炼产生的炉渣中的铬、镍氧化物在经过脱碳和脱氧剂反应后将还原进入钢中，减少VOD工序中补加铬铁的用量，并还原回收炉渣中的铬、镍资源。
附图说明
图1、本发明VOD真空气压对炉渣和钢液中铬含量的影响示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
40吨电炉冶炼不锈钢工艺，包括电炉熔炼和VOD精炼，采用返回料法，电炉熔炼得到的钢液和部分炉渣进入钢包进一步进行VOD精炼。电炉终渣成分如下表1所示，电炉终点(VOD入罐)成分如表2所示，电炉终点温度控制在1700℃。
表1电炉终渣成分(％)
表2 VOD入罐钢液成分表(％)
VOD入罐后进行真空吹氧，真空压力有25000Pa降低到15000Pa时停止吹氧。
吹氧后VOD进行真空炉渣脱碳，通过钢液中碳还原炉渣中铬氧化物，真空压力保持在300Pa以下，真空反应结束后钢液中铬含量由17.3％升高到17.45％，钢中Cr含量升高0.87％，渣中氧化铬含量由7.1％降低到0.05％，富铬渣中铬元素基本被回收到钢液中。

Claims (8)

1.一种回收熔炼炉渣中铬元素的不锈钢冶炼方法，所述冶炼方法包括熔炼和VOD精炼，其特征在于，熔炼出钢过程中适当增加下渣量，使熔炼产生的炉渣随钢液进入钢包进行VOD精炼，VOD精炼过程中吹氧脱碳后，继续底吹氩气真空搅拌使熔炼产生的炉渣和VOD吹氧过程中产生的炉渣与钢中碳进行还原反应，还原熔炼产生的炉渣和VOD吹氧过程中产生的炉渣中的铬氧化物回收炉渣中的铬资源。
2.如权利要求1所述冶炼方法，其特征在于，钢液中碳还原熔炼产生的炉渣和VOD吹氧过程中产生的炉渣中铬氧化物，真空压力保持在150-300Pa，时间为600s-1200s。
3.如权利要求1所述冶炼方法，其特征在于，熔炼后期不向渣中添加预还原剂。
4.如权利要求1所述冶炼方法，其特征在于，保证VOD入罐温度为1650℃-1680℃。
5.如权利要求1所述冶炼方法，其特征在于，随钢液进入钢包的熔炼产生的炉渣量为钢液重量的1.0%-3.0%。
6.如权利要求1-5任一所述冶炼方法，其特征在于，所述熔炼产生的炉渣成分为：CaO：30-40%，SiO2：30-40%，Cr2O3：12-17%，MnO：7%-9%，Fe2O3：2-5%。
7.如权利要求1-5任一所述冶炼方法，其特征在于，所述吹氧脱碳为VOD入罐后进行真空吹氧，真空压力由25000Pa降低到15000Pa时停止吹氧。
8.如权利要求1-5任一所述冶炼方法，其特征在于，所述熔炼为电炉熔炼，所用的原料为返回料。
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