一種對含鉻鋼直接合金化的方法
2023-10-25 19:38:52
一種對含鉻鋼直接合金化的方法
【專利摘要】本發明公開了一種對含鉻鋼直接合金化的方法。一種對含鉻鋼直接合金化的方法，包括以下步驟：（1）將按照公式：m1=m0/w，m2=3M(1+t)m0/152，t為0.2～0.4計算出質量的鉻礦粉、還原劑混合；（2）加至轉爐出鋼的鋼水，並在壓力為0.5～1.5MPa、流量為150～300L/min件下吹還原性氣體攪拌；（3）將所述鋼包轉入LF站，在壓力為0.1～0.5MPa、流量為60～150L/min的條件吹所述還原性氣體攪拌，在溫度1500～1700℃下進行LF鋼包爐精煉10～50min該方法採用鉻礦粉熔融還原法在精煉過程中直接進行合金化，鉻的收得率大於90%，同時節約資源，降低成本，降低了煉鋼過程中所造成的環境汙染。
【專利說明】一種對含鉻鋼直接合金化的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煉鋼工藝領域，尤其涉及一種對含鉻鋼直接合金化的方法。
【背景技術】
[0002]鉻是煉鋼生產含鉻合金鋼中最重要的合金元素之一。我國是貧鉻國家，伴隨著世界鉻礦資源的不斷減少，國際市場上鉻鐵價格也逐漸走高。我國鐵合金行業所用的鉻鐵礦90%以上均為進口礦。隨著我國含鉻鋼需求的增大。鉻礦資源的供需矛盾將十分突出。目前鉻礦山開採的鉻礦其粉礦比例為30-50%，鉻礦粉的價格比塊礦便宜15-20%。儘管鉻礦粉比鉻礦塊便宜(例如塊礦40元/度噸，粉礦33元/度噸)，由於其粒度細，直接加入爐內與熔渣接觸，便於其儘快融化，儘快還原速度。據2012年12月18日網上查詢的車板價鉻礦粉為33元/度噸，即噸鋼水中每增加1%的鉻大約需鉻礦粉(按收得率90%計)不到40元(沒計入運費、損耗和稅費，以及碳粉消耗等)。現有的合金化方法是在煉鋼出鋼過程中將鉻鐵加入鋼包中，利用鋼水的熱量和出鋼衝擊力使其融化和均勻化。I噸鋼水中每增加1%的鉻大約需要164元鉻鐵。通常煉鋼生產含鉻合金鋼時，是將鉻鐵合金在煉鋼爐出鋼時加人鋼水中來生產含鉻鋼。鉻鐵合金的生產方法主要有高爐冶煉法和電爐冶煉法，高爐冶煉法鉻鐵合金成本較低(雜質多些)，多用於生產含鉻合金鋼。其工藝流程為將鉻礦塊(人造塊)投入鉻鐵高爐冶煉成鉻鐵，然後將鉻鐵進行煉鋼合金化成為含鉻的合金鋼。因此，在鉻鐵的生產過程中，將消耗大量的能源、人力和材料，加工成本高，所造成環境汙染較嚴重。
【發明內容】
[0003]有鑑於此，本發明提供一種對含鉻鋼直接合金化的方法，該方法採用鉻礦粉熔融還原法在精煉過程中直接進行合金化，從而節約資源，降低成本，降低了煉鋼過程中所造成的環境汙染。
[0004]一種對含鉻鋼直接合金化的方法，包括以下步驟:
[0005](I)以鉻礦粉中Cr2O3的質量Hitl為基準，將按照以下公式計算出還原劑與所述鉻礦粉的質量，將還原劑和鉻礦粉混合得到熔融還原混合物，所述公式為:
[0006]ml=m0/w, m2=3M(l+t)mO/152
[0007]所述Iii1為鉻礦粉的質量，m2為還原劑的質量，M為還原劑的摩爾質量，w為鉻礦粉中Cr2O3的質量百分比含量，t為0.2~0.4 ;
[0008](2)將所述熔融還原混合物加入轉爐出鋼的溫度為1500~1700°C的鋼水中，對所述鋼水的鋼包在壓力為0.5~1.5MPa、流量為150~300L/min的條件下吹還原性氣體攪拌；
[0009](3)待步驟(2)所述的鋼水充分熔化後，將所述鋼包轉入LF站，在壓力為0.1~0.5MPa、流量為60~150L/min的條件吹所述還原性氣體攪拌，在溫度1500~1700°C下進行LF鋼包爐精煉10~50min。
[0010]其中，所述還原劑為碳粉、矽粉、金屬活潑性優於鉻的金屬單質粉末。[0011]其中，所述還原性氣體為氬氣。
[0012]其中，步驟(3)所述LF鋼包爐精煉包括以下步驟:
[0013]造渣:在所述LF鋼包爐精煉開始3~5min後，加入石灰、精煉渣、螢石、碳化矽、矽鈣鋁、AD粉的渣料中一種或至少兩種後熔化IOmin產成LF爐渣，所述造渣的次數為至少一次；
[0014]合金化:造渣後，補加合金成分和/或餵合金線；所述補加合金成分具體為補加Al、Ca、Mg、Si金屬元素中的至少一種；所述餵合金線具體為以3.5米/秒的速度按照1.5~
2.0米/ (I t鋼水)餵入合金線,所述餵合金線的合金的加入量為0.1~0.14kg/ (I t鋼水)。
[0015]其中，所述LF爐渣中FeO質量百分比含量低於0.5%，粘度為30~80Kg/m.S。
[0016]其中，所述LF爐渣中CaO與SiO的質量比為3~12，優選為3~5，例如CaO與SiO的質量比3、4、5。
[0017]其中，所述渣料熔化時發泡的厚度為250~600mm，優選為300~400mm。
[0018]其中，所述造渣的次數為2次。
[0019]其中，所述渣料的加入方式包括一次加入石灰、精煉渣、螢石中的至少一種和分批次加入碳化矽、矽鈣鋁、AD粉中的至少一種。
[0020]本發明的有益效果為:一種對含鉻鋼直接合金化的方法，包括以下步驟:(1)以鉻礦粉中Cr2O3的質量Hitl為基準，將按照以下公式計算出質量的還原劑與所述鉻礦粉混合得到熔融還原混合物，所述公式為所述Iii1為鉻礦粉的質量，m2為還原劑的質量，M為還原劑的摩爾質`量，w為鉻礦粉中Cr2O3的質量百分比含量，t為0.2~0.4 ；(2)將所述熔融還原混合物加入轉爐出鋼的溫度為1500~1700°C的鋼水中，對所述鋼水的鋼包在壓力為0.5~1.5MPa、流量為150~300L/min的條件下吹還原性氣體攪拌；
(3)待步驟(2)所述熔融還原混合物在所述鋼水中充分熔化後，將所述鋼包轉入LF站，在壓力為0.1~0.5MPa、流量為60~150L/min的條件吹所述還原性氣體攪拌，在溫度1500~1700°C下進行LF鋼包爐精煉10~50min。該方法採用鉻礦粉熔融還原法在精煉過程中直接進行合金化，鉻的收得率大於90%，同時節約資源，降低成本，降低了煉鋼過程中所造成的環境汙染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為鉻元素含量變化規律圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。
[0023]以還原劑為碳粉為例來說明，鉻礦粉的有效成分為Cr2O3，鋼中[C]及渣中溶解C(s)等脫氧元素對精煉頂渣中的Cr2O3進行還原，還原出的Cr作為有益元素進入鋼液，主要反應為:
[0024]Cr203+3C (s) =2Cr+3C0 Δ Gθ =787740-558.97Τ.J.mol — 1
[0025]Cr203+3 [C] =2Cr+3C0 ΛG0 =719970-462.19T.J.mol — 1[0026]以上反應為吸熱反映，LF的不斷加熱和還原性氣氛有利於反映的持續進行。
[0027]此種情況下，M=12，將其代；Vm2=3M(l+t)mQ/152中得到 4.2m2=(l+t)m0, t=0.2 ~0.4，即鉻礦粉中Cr2O3的質量為碳粉質量的4.2倍，同時在此碳粉用量的基礎上加上該用量的20%~40%作為富餘量，以保證碳粉能夠充分還原鉻礦粉。
[0028]實施例1
[0029]以鉻含量要求為0.85~0.92%的40Cr為試驗鋼種。將350KgCr203含量為28.52%的鉻礦粉與30Kg含碳量大約為93%的碳粉均勻混合配成熔融還原混合物。待盛裝70噸轉爐出鋼1650°C的鋼水的鋼包進入LF精煉爐的軟吹工位後，在壓力0.3Mpa、流量80L/min的氬氣氣氛中軟吹。然後將該熔融還原混合物倒入該鋼水中，在壓力IMpa、流量210L/min下吹氬氣攪拌。在鉻渣熔入渣後轉入LF精煉工位，在對鋼包以0.3~0.4Mpa、流量100L/min底吹氬氣的攪拌條件下，開始通電加熱精煉。在精煉開始3~4分鐘後，以I t鋼水為單位，第一次造渣，即一次性加入4kg石灰、2kg精煉渣、0.5~1.0kg螢石，並分批次加入0.5kgSiC和0.5kg矽鈣鋁，待該渣料熔化lOmin，對形成的爐渣測溫取樣化驗。根據取樣結果，補合金。補加成分時提起電極、IS氣強吹(壓力0.9Mpa,流量200L/min),下電極後逐漸降低吹氬強度，調至中吹(即壓力0.5Mpa，流量150L/min)。接著，以I t鋼水為單位，第二次造渣，一次性加入3kg石灰、不大於0.5kg螢石，並分批次加入0.5kgAD粉、0.5kg矽鈣鋁，待該渣料熔化lOmin，對形成的爐渣再次測溫取樣化驗。根據取樣結果，補加高碳鉻鐵、鋁和碳等合金，並以3.5米/秒的速度按照1.5~2.0米/(I t鋼水)餵入合金線，所述合金的加入量為0.1~0.14kg/(I t鋼水)餵合金線。之後，將鋼包轉至軟吹工位後，立即加入鋼包覆蓋劑60— 100kg，嚴禁出現液面裸露現象，軟吹(壓力0.25Mpa，流量90L/min)時間不短於10分鐘，同時軟吹期間嚴禁補加合金、增碳劑等。
[0030]鋼包吊離LF站時鋼水成分為0.39~0.41%C、0.23~0.28%S1、0.8~0.92%Cr，鋼水的溫度為1555~11615，最終的增 鉻量0.096%，收得率大於90%。
[0031]實施例2
[0032]以40Mn2為試驗鋼種。將折合約483kg Cr203含量為22.50%的幹基鉻礦粉與40Kg含碳量大約為93%的碳粉均勻混合配成熔融還原混合物。對65噸轉爐出鋼的1600°C鋼水中進行有效餅樣3個，經光譜化驗得平均殘Cr為0.046%,再加入已加入增碳劑100kg、石灰300kg以形成精煉初期渣。將盛裝該鋼水的鋼包進入LF精煉爐的軟吹工位後，在壓力0.25Mpa、流量90L/min的氬氣氣氛中軟吹。然後將該熔融還原混合物倒入該鋼水中，在壓力0.9Mpa、流量200L/min下吹氬氣攪拌3~4min。在鉻渣熔入渣後轉入LF精煉工位，在對鋼包以0.5Mpa、流量150L/min底吹氬氣的攪拌條件下，開始通電加熱精煉。在精煉的前5min內，保證精煉初期渣充分熔化，並不加石灰。在精煉開始5min後，70kg碳粉，不加任何其它脫氧劑，主要採用碳還原鉻渣。在精煉開始30min後，加入AD粉80kg、鋼芯鋁50kg，進行渣面終脫氧及補合金調成分。
[0033]如圖1所示，為鉻元素含量變化規律圖。鉻元素含量的測量是在LF精煉過程中，每5min取I個鋼樣及I個洛樣,鋼水中鉻元素從吹IS站(加鉻洛前至精煉結束)的變化。由該圖我們可以發現，鋼中鉻元素在加入鉻渣後，經在氬前強攪拌過程及精煉通電lOmin，鋼中鉻含量達到0.141%，之後鉻含量變化趨緩，變化很小，峰值最終為0.147%。轉爐終點Cr為
0.046%，精煉離站Cr為0.147%，可以得到，鉻渣淨回收Cr0.101% ;鉻渣幹基為483kg左右，鉻渣中Cr2O3含量約22.5%，折合純鉻約74kg ;鋼中增Cr為0.101%,按66噸出鋼量，折純鉻67kg ；由此計算得收得率約90%左右。
[0034]以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本發明的保護範圍之內。`
【權利要求】
1.一種對含鉻鋼直接合金化的方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)以鉻礦粉中Cr2O3的質量HItl為基準，將按照以下公式計算出還原劑與所述鉻礦粉的質量，將還原劑和鉻礦粉混合得到熔融還原混合物，所述公式為:
m^nio/w, m2=3M(l+t)m0/152 所述Hi1為鉻礦粉的質量，m2為還原劑的質量，M為還原劑的摩爾質量，w為鉻礦粉中Cr2O3的質量百分比含量，t為0.2~0.4 ; (2)將所述熔融還原混合物加入轉爐出鋼的溫度為1500~1700°C的鋼水中，對所述鋼水的鋼包在壓力為0.5~1.5MPa、流量為150~300L/min的條件下吹還原性氣體攪拌； (3)待步驟(2)所述的熔融還原混合物在所述鋼水中充分熔化後，將所述鋼包轉入LF站，在壓力為0.1~0.5MPa、流量為60~150L/min的條件吹所述還原性氣體攪拌，在溫度1500~1700°C下進行LF鋼包爐精煉10~50min。
2.根據權利要求1所述的一種方法，其特徵在於，所述還原劑為碳粉、矽粉或金屬活潑性優於鉻的金屬單質粉末。
3.根據權利要求1所述的一種方法，其特徵在於，所述還原性氣體為氬氣。
4.根據權利要求1所述的一種方法，其特徵在於，步驟(3)所述LF鋼包爐精煉包括: 造渣:在所述LF鋼包爐精煉開始3~5min後，加入石灰、精煉渣、螢石、碳化矽、矽鈣鋁、AD粉的渣料中一種或至少兩種後熔化IOmin產生LF爐洛，所述造渣的次數為至少一次；` 合金化:造渣後，補加合金成分和/或餵合金線；所述補加合金成分具體為補加Al、Ca、Mg、Si金屬元素中的至少一種；所述餵合金線具體為以3.5米/秒的速度按照1.5~2.0米/(I t鋼水)餵入合金線，所述餵合金線的合金的加入量為0.1~0.14kg/ (I t鋼水)。
5.根據權利要求4所述的一種方法，其特徵在於，所述LF爐渣中FeO質量百分比含量低於0.5%，粘度為30~80Kg/m.S。
6.根據權利要求4所述的一種方法，其特徵在於，所述LF爐渣中CaO與SiO的質量比為3~12。
7.根據權利要求4所述的一種方法，其特徵在於，所述渣料熔化時發泡的厚度為250~600mmo
8.根據權利要求4所述的一種方法，其特徵在於，所述造渣的次數為2次。
9.根據權利要求4所述的一種方法，其特徵在於，所述渣料的加入方式包括一次加入石灰、精煉渣、螢石中的至少一種和分批次加入碳化矽、矽鈣鋁、AD粉中的至少一種。
【文檔編號】C21C7/076GK103509911SQ201310459895
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】陳宏豫, 程新宇, 胡育新, 馮曉明, 李宏波, 曹立軍 申請人:承德建龍特殊鋼有限公司