CN108977621A - 一种高碳铬铁的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高碳铬铁的冶炼方法，属于高碳铬铁的冶炼技术领域。包括如下：1)首先，在感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后加入自然块高碳铬铁，熔清后加入粉末状和/或粒状的高碳铬铁，熔清后再加入由粉末状和/或粒状的高碳铬铁和造渣剂形成的混合料，熔清；2)对步骤1)中熔清的钢液采用留钢法操作，然后在剩下的钢液中继续加入由高碳铬铁和造渣剂形成的混合料，熔清；3)重复步骤2)。本发明的冶炼方法在冶炼高碳铬铁的同时，不仅可有效解决冶炼过程中产生的大量粉尘无法回收利用的问题，同时，能够大幅度提高铬铁中铬的收得率，降低磷、硫等有害元素，提高铬铁中的冶炼质量。

Description

一种高碳铬铁的冶炼方法
技术领域
本发明涉及高碳铬铁的冶炼技术领域，尤其涉及一种高碳铬铁的冶炼方法。
背景技术
高碳铬铁是重要的基础合金品种，需求量巨大。一般钢铁企业需要粒度为10-60mm，为提高高碳铬铁的综合收得率和经济价值，人们开发了诸多高碳铬铁的冶炼方法，以避免造成环境污染、原料损耗；如专利申请CN 107058677 A公开了一种利用不锈钢电炉渣的冶炼方法，包括：Ⅰ、中频电炉内不断加入Si≥2.5％的高碳铬铁，高碳铬铁全部熔化，倒入不锈钢用的钢包内；Ⅱ、电炉内配加镍不锈废钢、铬镍生铁、不锈钢钢粒、不锈渣钢进行配料，送电熔化并吹氧助熔，电炉冶炼过程不流渣，电炉内炉料全部熔化，准备出钢；Ⅲ、将含有高碳铬铁的热熔液的钢包开到电炉出钢位，电炉出钢时先出渣，然后钢渣混出，使高碳铬铁中Si反应；Ⅳ、出钢后，到电炉扒渣位进行扒渣，扒除电炉渣后的不锈钢溶液兑入AOD进行冶炼，AOD加入高碳铬铁调整铬含量到目标值。该利用不锈钢电炉渣的冶炼方法电炉渣中Cr2O3低，冶炼成本低。
专利申请CN 107267854 A公开了一种高碳铬铁的冶炼方法及产品，该方法中，高碳铬铁的冶炼使用含镁助剂，在原料中补充了Mg成分，能够起到造渣剂的作用，更为重要的是能够调节原料中的Mg和Al(铬铁矿中本身含Al)的比例，有效改善了冶炼过程中的还原效果，能够提高所得产品的品质和性能。
专利申请CN 108246491 A公开了一种高碳铬铁冶炼湿渣的重选尾矿中回收铬精矿的工艺方法，包括将高碳铬铁冶炼湿渣的重选尾矿进行磨矿、弱磁选别、重选，得到铬精矿；其中，弱磁选别的磁场强度为2500-3400Oe。本发明高碳铬铁冶炼湿渣的重选尾矿中回收铬精矿的工艺方法，减少铬铁渣的排放和堆置，盘活了大量的铬资源，提高了利用率和实现了高产出。
然而，上述方法涉及的主要是高碳铬铁冶炼渣的资源化回收利用，这些方法侧重的是从冶炼渣中提取各种金属资源，然而，在高碳铬铁的冶炼过程中，产生的大量粉尘中也含有数量可观的金属元素，如果不进行回收利用，也一样会造成宝贵的金属资源的浪费，但由于粉尘的数量极大以及受现有矿热炉的诸多限制的原因，这些粉尘未能得到有效的回收利用。因此，亟需一种不需经过对现有的冶炼设备进行深度改进，就能够有效回收高碳铬铁的冶炼过程中产生的金属粉尘的方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种高碳铬铁的冶炼方法。本发明提供的冶炼方法在冶炼高碳铬铁的同时，可有效解决冶炼过程中产生的大量粉尘无法回收利用的问题，同时，本发明的方法能够大幅度提高铬铁中铬的收得率，降低磷、硫等有害元素，提高铬铁的冶炼质量。
本发明的目的之一是提供感应电炉在回收高碳铬铁冶炼产生的粉尘中的应用。
本发明的目的之二是提供一种高碳铬铁的冶炼方法。
为实现本发明的目的，具体的，本发明公开了以下的技术方案：
首先，本发明公开了感应电炉在回收高碳铬铁冶炼产生的粉尘中的应用，所述应用为：在感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后在磁场环境下对高碳铬铁进行冶炼。
其次，本发明公开了一种高碳铬铁的冶炼方法，包括如下步骤：
(1)首先，在感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后加入自然块高碳铬铁，熔清后加入粉末状和/或粒状的高碳铬铁，熔清后再加入由粉末状和/或粒状的高碳铬铁和造渣剂按比例混合形成的混合料，熔清；
(2)对步骤(1)中熔清的钢液采用留钢法操作，然后在剩下的钢液中继续加入由高碳铬铁和造渣剂按比例混合形成的混合料，熔清；
(3)重复步骤(2)。
步骤(1)中，所述感应炉为中频感应炉，优选的，所述中频感应炉的频率为1000-1200HZ。
步骤(1)中，加入自然块高碳铬铁的量为炉腔体积的1/6-1/2。
步骤(1)中，所述粉末状和/或粒状的高碳铬铁粒度与电流的透入深度比控制在5-6之间。
优选的，步骤(1)中，熔清达到2/3后再加入混合料。
步骤(1)和(2)中，所述造渣剂由SiO2、CaO、Gr2O3、Al2O3组成，其质量比为1-3：2-5：0.5-2：0.5-2，优选为2：3：1：1。
步骤(1)和(2)中，所述混合料的粒度为3-7mm。
步骤(1)和(2)中，所述混合料中，高碳铬铁和造渣剂的质量比为7-10：1-3，优选为7：3。
步骤(2)中，所述留钢法的步骤为：出钢量为炉腔体积的65-80％，保留量为20-35％，优选的，出钢量为炉腔体积的75％，保留量为25％。
优选的，所述造渣剂中，SiO2可以采用玻璃替代。
优选的，所述造渣剂中，CaO可以采用生石灰替代。
优选的，所述造渣剂中，Gr2O3可以采用铬铁矿和/或铬渣替代。
本发明加入造渣剂的目的是将高碳铬铁中的Gr2O3还原得到一部分金属铬，同时利用感应电炉强烈的电磁搅拌作用，使造渣剂与钢液充分接触，大幅度降低钢液中磷、硫有害元素，提高产品的冶炼质量。
本发明的冶炼方法的特点为大块引火+留钢法，即采用未粉碎的自然块高碳铬铁为引火材料，在冶炼后保留一部分钢液；这是因为高碳铬铁原料自身导磁率较低，且本身有含有非金属炉渣，因此在冶炼过程中需要采用大块引火+留钢法，因为留钢后，液态的高碳铬铁液体密度高，可以显著提高切割磁感线的密度，产生较高的感应电流，增加合金本身的温度，同时，液态钢液温度高，颗粒在接触钢液能使接触的颗粒直接利用高温冶炼熔化。
本发明的冶炼方法能够有效回收高碳铬铁冶炼过程中产生的粉尘的原理是：当交变频率的电流通过炉衬外侧的螺旋形水冷线圈时，在线圈所包围的空间和四周产生磁场，随着冶炼过程中产生的高碳铬铁粉尘在炉内的运动，磁场的一部分磁力线穿透炉衬内的高碳铬铁粉尘，磁力线被高碳铬铁粉尘所切割，就相当于导体做切割线运动，进而在炉衬内的碳铬之间构成的闭合回路内产生产感应电动势，在感应电动势的作用下，高碳铬铁粉尘产生感应电流，感应电流在流动过程中要克服高碳铬铁粉尘形成的电阻，从而将电能转换成热能，利用这种热能将碳铬粉尘加热并熔化，最终实现对高碳铬铁冶炼过程中产生的大量粉尘的回收利用。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
(1)本发明利用高碳铬铁冶炼过程中产生的粉尘在炉内自由运动的特点，同时借助感应炉中通入的电流形成的磁场，不需要对冶炼设备进行特殊的改造，实现了磁-电-热的转换，使得粉尘利用自身的运动将自身加热融化，实现对高碳铬铁冶炼过程中产生的大量粉尘的有效回收利用。
(2)本发明的方法不仅大幅度提高了冶炼效率，而且有效降低了能耗。经过试验显示：将冶炼时间由1.2h/炉降到45min/炉；单位耗电量由901KWh/t降低至754KWh/t，降幅分别达到了37.5％和16.3％，有效降低了产品的生产周期和生产成本。
(3)本发明的方法不仅有效降低了磷、硫等有害元素，提高了铬铁中的冶炼质量，而且大幅度提高了铬元素的回收率，经过试验显示：本发明将铬的回收率由96.68％提高到97.1％，大幅度提高了经济效益。
(4)避免矿热炉重熔，造成合金的大量烧损和能耗增加，资源浪费，产生的炉渣可作为优质的铬铁矿石入矿热炉熔化，提高资源的综合利用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有的铬铁的冶炼方法涉及的主要是高冶炼渣的资源化回收利用，这些方法侧重的是从冶炼渣中提取各种金属资源，然而，在铬铁的冶炼过程中，产生的大量粉尘中也含有数量可观的金属元素，如果不进行回收利用，也一样会造成宝贵的金属资源的浪费，因此，本发明提出了一种高碳铬铁的冶炼方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
(1)首先，在中频感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率1000HZ的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后加入炉腔体积1/2的自然块高碳铬铁，熔清达到2/3后加入粉末状的高碳铬铁，熔清后再加入质量比为7：3的由粉末状和/或粒状的高碳铬铁和造渣剂混合形成的混合料，熔清；所述混合料的粒度为3-7mm，所述粉末状和/或粒状的高碳铬铁粒度与电流的透入深度比控制在5-6之间；所述造渣剂由SiO2、CaO、Gr2O3、Al2O组成，质量比为2:3:1:1。
(2)对步骤(1)中熔清的钢液采用留钢法操作：即出钢量为炉腔体积的75％，保留量为炉腔体积的25％，然后在剩下的钢液中继续加入步骤(1)中的混合料，熔清，不断重复上述过程。
经过试验，本实施例中的冶炼时间由为45min/炉；单位耗电量为754KWh/t，铬的回收率为97.1％，而采用传统的加热炉冶炼的方法的冶炼时间、单位耗电量、铬的回收率分别对应的数值为1.2h/炉、901KWh/t、96.68％。同时，本实施例还有效降低了钢中的有害元素的含量(如表1所示)。
表1
实施例2
(1)首先，在中频感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率1200HZ的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后加入炉腔体积1/6的自然块高碳铬铁，熔清达到2/3后加入粉末状的高碳铬铁，熔清后再加入10：1的由粉末状和/或粒状的高碳铬铁和造渣剂混合形成的混合料，熔清；所述混合料的粒度为3-7mm，所述粉末状和/或粒状的高碳铬铁粒度与电流的透入深度比控制在5-6之间；所述造渣剂由SiO2、CaO、Gr2O3、Al2O组成，质量比为1:2:0.5:0.5。
(2)对步骤(1)中熔清的钢液采用留钢法操作：即出钢量为炉腔体积的65％，保留量为炉腔体积的35％，然后在剩下的钢液中继续加入步骤(1)中的混合料，熔清，不断重复上述过程。
实施例3
(1)首先，在中频感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率1100HZ的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后加入炉腔体积1/6的自然块高碳铬铁，熔清达到2/3后加入粉末状的高碳铬铁，熔清后再加入9：2的由粉末状和/或粒状的高碳铬铁和造渣剂混合形成的混合料，熔清；所述混合料的粒度为3-7mm，所述粉末状和/或粒状的高碳铬铁粒度与电流的透入深度比控制在5-6之间；所述造渣剂由SiO2、CaO、Gr2O3、Al2O组成，质量比为3:5:2:2。
(2)对步骤(1)中熔清的钢液采用留钢法操作：即出钢量为炉腔体积的80％，保留量为炉腔体积的20％，然后在剩下的钢液中继续加入步骤(1)中的混合料，熔清，不断重复上述过程。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.感应电炉在回收高碳铬铁冶炼产生的粉尘中的应用，其特征在于：所述应用为：在感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后在磁场环境下对高碳铬铁进行冶炼。
2.一种高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
(1)首先，在感应炉外侧螺旋形的水冷线圈中通入交变频率的电流，使在线圈所包围的空间和四周产生磁场，然后加入自然块高碳铬铁，熔清后加入粉末状和/或粒状的高碳铬铁，熔清后再加入由粉末状和/或粒状的高碳铬铁和造渣剂按比例混合形成的混合料，熔清；
(2)对步骤(1)中熔清的钢液采用留钢法操作，然后在剩下的钢液中继续加入由高碳铬铁和造渣剂按比例混合形成的混合料，熔清；
(3)重复步骤(2)。
3.如权利要求2所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)中，加入自然块高碳铬铁的量为炉腔体积的1/6-1/2。
4.如权利要求2所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)中，熔清达到2/3后再加入混合料；优选的，所述粉末状和/或粒状的高碳铬铁粒度与电流的透入深度比控制在5-6之间。
5.如权利要求2所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中，所述造渣剂由SiO2、CaO、Gr2O3、Al2O3组成，其质量比为1-3：2-5：0.5-2：0.5-2，优选为2：3：1：1。
6.如权利要求2所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中，所述混合料中，高碳铬铁和造渣剂的质量比为7-10：1-3，优选为7：3。
7.如权利要求2所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)和(2)中，所述混合料的粒度为3-7mm。
8.如权利要求2所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(2)中，所述留钢法的步骤为：出钢量为炉腔体积的65-80％，保留量为20-35％，优选的，出钢量为炉腔体积的75％，保留量为25％。
9.如权利要求2-8任一项所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：步骤(1)中所述感应炉为中频感应炉，优选的，所述中频感应炉的频率为1000-1200HZ。
10.如权利要求5所述的高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于：所述造渣剂中，采用玻璃替代SiO2；或，所述造渣剂中，采用生石灰替代CaO；或，所述造渣剂中，采用铬铁矿和/或铬渣替代Gr2O3。
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