CN108504819A - 一种aod+vod双联冶炼低微铬铁的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的装置及工艺，其装置包括带顶吹氧枪的可移动的AOD氩氧转炉，氩氧转炉的底部设置有底(侧)吹氧枪，氩氧转炉上方设置有顶吹氧枪、集气罩和补料装置，VOD真空工位上方设置有真空罩，真空罩与抽真空装置连接，补料装置设置于炉口的上端。AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺包括铬铁水准备工艺、快速脱碳AOD精炼工艺、加冷料降温工艺、真空负压底吹氧脱碳VOD精炼工艺、真空负压碳脱氧精炼工艺、还原精炼工艺和检测入库工艺。本发明采用新工艺铬铁水热装，通过特殊的精炼设备，吹入氧气、氮气或氩气和氮氧或氩氧的混合气体直接冶炼低微铬铁，具有冶炼周期短、不耗电、产品质量好、杂质少、节能环保等优点。

Description

一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺及装置

技术领域

本发明涉及冶炼铬铁技术领域，具体涉及一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺及装置。

背景技术

铬是钢铁材料中的重要合金元素之一，铬能够改变钢铁材料的强度、硬度、耐磨性和耐热性等多种性能，低碳铬铁是生产特殊钢、不锈钢、耐磨、耐热铸件的重要合金原材料。

低碳铬铁生产目前国内外普遍采用Si～Cr合金加铬矿粉，通过精炼电弧炉生产低微铬铁。由于冶炼Si～Cr合金需要耗费大量电能，如果不能铬铁水热装，将更加耗电，成本增加，目前也有采用转炉吹氧脱碳精炼，但是考虑到Cr的氧化严重，一般主要生产碳≥2.0％的中碳铬铁。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺及装置。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的装置，其包括可移动的AOD氩氧转炉、补料装置和顶吹氧枪，氩氧转炉的底部设置有底吹氧枪，氩氧转炉的上部炉体的炉口上方设置有集气罩和真空罩，集气罩与除尘装置连接，顶吹氧枪设置于炉口上方，并且延伸入氩氧转炉内；氩氧转炉与真空罩之间设置有密封圈，真空罩与抽真空装置连接，补料装置设置于炉口的上端。

进一步地，氩氧转炉的底部还设置有侧吹氧枪。

进一步地，补料装置包括支撑梯、料斗和引料溜槽，料斗与支撑梯通过滑轮连接，引料溜槽设置于炉口的上端，并且与料斗连接。

一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺，其包括：

铬铁水准备工序：将矿热炉内的铬铁水注入铬铁水钢包，将铬铁水钢包内的铬铁水吊装倒入氩氧转炉内，并控制氩氧转炉内的铬铁水温度≥1580℃，再向铬铁水液面上加入比例为1:2～2:1的石灰和铬矿粉的混合物，混合物的量是铬铁水总量的3％～8％；

脱碳AOD精炼工序：打开底吹氧枪向氩氧转炉内吹入比例为1:6的氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，打开顶吹氧枪向氩氧转炉内吹入氧气；

加冷料降温工序：当铬铁水的温度≥1800℃时，顶吹氧枪停止吹氧，加料装置分2～3批次加入铬铁块冷料，每次加入铬铁块冷料的量为铬铁水总量的5％～10％，并控制氩氧转炉内温度为1700～1800℃，加料完成后顶吹氧枪继续吹氧，底吹氧枪提供氧气与氮气或氧气与氩气的混合气体，并且氧气与氮气或氧气与氩气的比例从6:1逐渐调整到1:3；

真空负压底吹氧脱碳VOD精炼工序：当碳含量≤0.5％时，关闭顶吹氧枪和底吹氧枪，将氩氧转炉移入VOD真空工位，盖上真空罩，并控制氩氧转炉内真空度为1000～3000Pa，打开底吹氧枪，向氩氧转炉内吹入比例为4:1～1:2的氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，当铬铁水中的碳含量降低到0.25％时，底吹氧枪停吹氧气，并调整氩氧转炉内的真空度至500Pa以下；

真空负压碳脱氧精炼工序：控制氩氧转炉内的真空度位于500Pa以下，底吹氧枪吹入氮气或氩气或比例为1:1的氮氩混合气体；

还原精炼工序：移除真空罩，底吹氧枪吹入氮气或氩气或比例为1:1的氮氩混合气体进行搅拌，再向氩氧转炉内加入铬铁水总量的0.5％～2％的硅铁，然后出铁浇铸；

检测入库工序：对浇铸好的低微铬铁进行精整、检测、包装入库。

本发明的有益效果为：本发明是将高碳铬铁的铬铁水倒入氩氧转炉内进行脱碳精炼，顶吹氧枪向氩氧炉内吹入氧气，底吹氧枪向氩氧炉内提供氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，加料装置从上部炉口向氩氧转炉内加入铬铁块冷料，设置于炉口上方的集气罩吸收精炼时产生的废气和烟尘，真空罩与炉体上部通过密封圈紧密连接，对氩氧转炉内进行抽真空处理，形成真空负压熔池。

在进行脱碳工艺前，进行铬铁水准备，吹氧前保证炉内铬铁水开始吹氧温度≥1580℃，避免低温吹氧导致铬的大量氧化，石灰和铬矿粉可以保护炉衬耐火材料，提高炉龄，在进行快速脱碳AOD精炼的工艺时，氧气与铬铁水中的硅、碳强烈反应，产生二氧化硅、一氧化碳和二氧化碳，并使铬铁水快速升温，氩气或氮气能降低一氧化碳的分压，从而实现脱碳保铬。

加料装置向氩氧转炉内加入铬铁块冷料，目的是为了在脱碳过程中给铬铁水降温，保护炉衬延迟使用寿命，提高炉龄从而降低成本。真空负压底吹氧脱碳VOD精炼工艺可以迅速将铬铁水中的碳含量从0.5％降低到0.25％以下，确保铬的氧化量≤5％。真空负压碳脱氧精炼工艺是在真空条件下进行，停止供氧后，底吹氧枪只吹入氮气或氩气或氩氧混合气体对铬铁水进行搅拌，利用真空碳脱氧原理进一步降低铬铁水中的碳含量和氧含量，从而使铬铁水中的碳含量达到0.03％～0.25％之间。向氩氧转炉中加入硅铁，还原回收渣中被氧化的铬，降低渣中铬含量，提高铬的回收率，确保Cr的综合回收率≥95％，从而实现更好的经济效益，同时增加渣的流动性。

本发明采用新工艺铬铁水热装，通过特殊的精炼设备，吹入氧气，氮(氩)气及混合气体直接冶炼低微铬铁，减少了硅铬合金的冶炼环节，通过高碳铬铁的铬铁水热装，节能环保降成本，加入铬铁块冷料，经济效益显著。真空负压吹氧脱碳工艺，在确保去碳保铬的情况下进一步降低碳含量到0.03％～0.25％之间，能很好地解决了现有技术中通过吹氧脱碳冶炼低微铬铁的技术缺陷，而且其他夹杂物也显著降低，可以得到较为优质的低微铬铁合金，对进一步提高合金钢的品质有较大帮助。

附图说明

图1为AOD+VOD双联冶炼低微铬铁装置的结构示意图。

其中，1、氩氧转炉，2、底吹氧枪，3、料斗，4、支撑梯，5、引料溜槽，6、顶吹氧枪，7、集气罩，8、真空罩，9、导气管，10、上部炉体。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，其包括氩氧转炉1、补料装置和集气罩7，氩氧转炉1的底部设置有底吹氧枪2，氩氧转炉1的上部炉体10的炉口上方设置有集气罩7，集气罩7和环保设备相连接，炉口的上方设置有顶吹氧枪6、并且顶吹氧枪6可延伸入氩氧转炉1内，补料装置包括料斗,3、支撑梯4和引料溜槽5，引料溜槽5与料斗3连接，并且设置于炉口的上端；支撑梯4从引料溜槽5的上端延伸到地面，料斗3与支撑梯4通过滑轮连接，上部炉体10上设置有密封圈，炉体上方设置有真空罩8，上部炉体10通过密封圈与真空罩8之间紧密连接，真空罩8通过导气管9与抽真空装置连接。

AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺流程为：

铬铁水准备工序：将矿热炉内的铬铁水注入铬铁水钢包，将铬铁水钢包内的铬铁水吊装倒入氩氧转炉1内，并且控制氩氧炉1内的铬铁水的温度在开始吹氧时≥1580℃，再向铬铁水液面上加入比例为1:1～2:1的石灰和铬矿粉的混合物，混合物的量是铬铁水总量的3％～8％，并且混合物的整体厚度≥30mm；

脱碳AOD精炼工序：打开底吹氧枪2向氩氧转炉1内吹入比例为1:6的氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，打开顶吹氧枪6向氩氧转炉1内吹入氧气，快速吹氧降碳；

加冷料降温工序：当氩氧转炉1内的铬铁水的温度≥1800℃时，顶吹氧枪6停止吹氧，加料装置分2～3批次加入铬铁块冷料，每次加入铬铁块冷料的量为铬铁水总量的5％～10％，并控制氩氧转炉1内温度为1700～1800℃，加料完成后顶吹氧枪6继续吹氧，底吹氧枪2提供氧气与氮气或氧气与氩气的混合气体，通过检测得知铬铁水中的碳含量在逐渐减少，并且随着碳含量减少的过程中，控制底吹氧枪2提供的氧气与氮气或氧气与氩气的比例从6:1逐渐调整到1:3；

真空负压底吹氧脱碳VOD精炼工序：吹氧脱碳过程进行60～100分钟后，碳含量达到0.5％左右时，关闭顶吹氧枪6和底吹氧枪2，将氩氧转炉1移入VOD真空工位，盖上真空罩8进行抽真空，控制氩氧转炉1内真空度为1000～3000Pa，然后底吹氧枪2打开，向氩氧转炉1内吹入比例为1:4～2:1的氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，当铬铁水中的碳含量达到0.25％时，底吹氧枪2停止供氧，并调整氩氧转炉1内的真空度到500Pa以下，此工艺过程在20～40分钟内完成；

真空负压碳脱氧精炼工序：控制氩氧转炉1内的真空度在500Pa以下，底吹氧枪2吹入氮气或氩气或比例为1:1的氮氩混合气体进行搅拌，铬铁水中的碳和氧继续反应，进一步降低铬铁水中的碳、氧含量；

还原精炼工序：破真空，移除真空罩8，底吹氧枪2吹入少量氮气或氩气或比例为1:1的氮氩混合气体进行搅拌，向氩氧转炉1内加入铬铁水总量的0.5％～2％的硅铁进行还原渣中被氧化的Cr，然后出铁浇铸；

检测入库工序：对浇铸好的低微铬铁产品进行精整、包装、检测入库。

本方案在实施时，将铬铁水倒入氩氧转炉1内进行精炼低微铬铁，底吹氧枪2为氩氧转炉1内提供氧气、氮气或氩气或氮氩混合气体，氩氧转炉1的底部设置有底吹氧枪2，本方案优选在氩氧转炉1的底部还设置有侧吹氧枪，向氩氧转炉1内提供氧氮或氩氧的混合气体，顶吹氧枪6为氩氧转炉1内提供氧气，氧气与铬铁水中的硅、碳强烈反应，产生二氧化硅、一氧化碳、和二氧化碳，并使铬铁水快速升温，氮气或氩气或氮氩混合气体均能降低脱氧产物一氧化碳的分压，从而实现脱碳保铬。集气罩7与环保设备连接，用于收集精炼时产生的废气和烟尘，补料装置从炉口处向氩氧转炉1内分2～3批次加入铬铁块冷料，在脱碳的进程中使铬铁水逐步降温，快速吹氧脱碳进行60～100分钟后，铬铁水中的碳含量达到0.5％以下。

真空负压底吹氧脱碳工序结束后，关闭顶吹氧枪6和底吹氧枪2，将氩氧转炉1移入VOD真空工位，盖上真空罩8，真空罩8与炉体上部通过密封圈紧密配合，进行抽真空处理，为氩氧转炉1内提供真空环境；打开底吹氧枪2吹入氧气及氮氩混合气体，在真空负压环境下进一步吹氧脱碳，可迅速将铬铁水中的碳含量降低到0.25％以下，而且铬的氧化量≤5％。

真空负压碳脱氧的工艺是在真空条件下进行，底吹氧枪2停止供氧后，只吹入氮气或氩气或氮氩混合气体对铬铁水进行搅拌，利用真空碳脱氧原理进一步降低铬铁水中的氧含量和碳含量，使铬铁水中的碳含量达到0.03％～0.25％之间。

脱碳任务完成后向氩氧转炉1内加入硅铁，还原回收渣中的铬，降低渣中铬含量，增加渣的流动性，提高铬的回收率，确保Cr的综合回收率≥95％，从而实现更好的经济效益。

本发明采用新工艺铬铁水热装，通过特殊的精炼设备吹入氧气，氮气或氩气或氮氩混合气体直接冶炼低微铬铁，减少了硅铬合金的冶炼环节，节能环保降成本；加入铬铁块冷料，经济效益及产品附加值更加明显，真空负压吹氧脱碳工艺，在确保铬氧化较低的情况下进一步把碳含量降低到0.03％～0.25％范围内，能很好地解决现有技术中通过吹氧脱碳冶炼低微铬铁铬回收率低的技术难点，能更好地实现去碳保铬，而且其他夹杂物也显著降低，得到优质低微铬铁合金产品，对下游客户合金钢产品的品质有较大提高。

Claims (4)

1.一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的装置，其特征在于，包括可移动的AOD氩氧转炉(1)、补料装置和顶吹氧枪(6)，所述氩氧转炉(1)的底部设置有底吹氧枪(2)，所述氩氧转炉(1)的上部炉体(10)的炉口上方设置有集气罩(7)和真空罩(8)，所述集气罩(7)与除尘装置连接，所述顶吹氧枪(6)设置于炉口上方，并且延伸入氩氧转炉(1)内；所述氩氧转炉(1)与真空罩(8)之间设置有密封圈，所述真空罩(8)与抽真空装置连接，所述补料装置设置于所述炉口的上端。

2.根据权利要求1所述的AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的装置，其特征在于，所述氩氧转炉(1)的底部还设置有侧吹氧枪。

3.根据权利要求1所述的AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的装置，其特征在于，所述补料装置包括支撑梯(4)、料斗(3)和引料溜槽(5)，所述料斗(3)与支撑梯(4)通过滑轮连接，所述引料溜槽(5)设置于所述炉口的上端，并且与料斗(3)连接。

4.一种AOD+VOD双联冶炼低微铬铁的工艺，其特征在于，包括：

铬铁水准备工序：将矿热炉内的铬铁水注入铬铁水钢包，将铬铁水钢包内的铬铁水吊装倒入氩氧转炉(1)内，并控制氩氧转炉(1)内的铬铁水温度≥1580℃，再向铬铁水液面上加入比例为1:1～2:1的石灰和铬矿粉的混合物，所述混合物的量是铬铁水总量的3％～8％；

脱碳AOD精炼工序：打开底吹氧枪(2)向氩氧转炉(1)内吹入比例为1:6的氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，打开顶吹氧枪(6)向氩氧转炉(1)内吹入氧气；

加冷料降温工序：当铬铁水的温度≥1800℃时，顶吹氧枪(6)停止吹氧，加料装置分2～3批次加入铬铁块冷料，每次加入铬铁块冷料的量为铬铁水总量的5％～10％，并控制氩氧转炉(1)内温度为1700～1800℃，加料完成后顶吹氧枪(6)继续吹氧，底吹氧枪(2)提供氧气与氮气或氧气与氩气的混合气体，并且氧气与氮气或氧气与氩气的比例从6:1逐渐调整到1:3；

真空负压底吹氧脱碳VOD精炼工序：当碳含量≤0.5％时，关闭顶吹氧枪(6)和底吹氧枪(2)，将氩氧转炉(1)移入VOD真空工位，盖上真空罩(8)，并控制氩氧转炉(1)内真空度为1000～3000Pa；打开底吹氧枪(2)，向氩氧转炉(1)内吹入比例为4:1～1:2的氮气和氧气或氩气和氧气的混合气体，当铬铁水中的碳含量降低到0.25％时，底吹氧枪(2)停吹氧气，并调整氩氧转炉(1)内的真空度至500Pa以下；

真空负压碳脱氧精炼工序：控制氩氧转炉(1)内的真空度位于500Pa以下，底吹氧枪(2)吹入氮气或氩气或比例为1:1的氮氩混合气体；

还原精炼工序：移除真空罩(8)，底吹氧枪(2)吹入氮气或氩气或比例为1:1的氮氩混合气体进行搅拌，再向氩氧转炉(1)内加入铬铁水总量的0.5％～2％的硅铁，然后出铁浇铸；

检测入库工序：对浇铸好的低微铬铁进行精整、检测、包装入库。