本發(fā)明涉及鉻鐵合金，特指一種用CO2使高碳鉻鐵粉固態(tài)脫碳制備優(yōu)質(zhì)低碳鉻鐵的方法，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉻是鋼鐵材料中的重要合金元素之一。鉻能夠改變鋼鐵材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐熱性等多種性能，其來源主要是通過在鋼鐵熔體中加入含鉻的鐵合金而獲得。低碳鉻鐵是生產(chǎn)不銹鋼、耐熱鑄鋼、耐熱鑄鐵、耐磨鋼和結(jié)構(gòu)鋼的重要原料。低碳鉻鐵目前的生產(chǎn)工藝主要有液態(tài)電硅熱法、轉(zhuǎn)爐法和氬、氧精煉法以及固態(tài)真空脫碳法。由于液態(tài)法生產(chǎn)低碳鉻鐵伴隨產(chǎn)生大量地精煉鉻渣，在降低鉻收得率的同時(shí)也會對生態(tài)環(huán)境會造成嚴(yán)重地污染。采用氧化鉻為固相脫碳劑也可以生產(chǎn)低碳鉻鐵，但該方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高。因此，尋求一種簡便地制備低碳鉻鐵的方法，無疑會對鉻鐵生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有非常積極的意義。
轉(zhuǎn)底爐是近幾年發(fā)展起來的一種主要用于處理鋼鐵企業(yè)除塵灰和制備還原鐵的重要設(shè)備。轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)具有爐膛加熱溫度高、還原鐵球團(tuán)反應(yīng)速度快、爐內(nèi)氣氛可控、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)能高、生產(chǎn)成本低和對環(huán)境污染可控等突出優(yōu)點(diǎn)。過去轉(zhuǎn)底爐都是使用還原性氣氛處理鋼鐵原料的，而采用氧化性氣氛進(jìn)行處理還很少涉及。所以，研究采用弱氧化性的CO2為轉(zhuǎn)底爐氣氛通過高溫脫除高碳鉻鐵中的碳以制備低碳鉻鐵對于降低低碳鉻鐵的生產(chǎn)成本和減少環(huán)境污染具有重要地意義。
本發(fā)明專利分兩個(gè)工藝階段。第一個(gè)階段是在轉(zhuǎn)底爐中把高碳鉻鐵冷固結(jié)球用CO2脫碳成為含有大量氧化鈣的低碳鉻鐵球團(tuán)；第二階段是在電爐中熔煉低碳鉻鐵球團(tuán)，脫除球團(tuán)中的氧化鈣以及其他雜質(zhì)。同時(shí)，使鉻鐵熔液的成分得到均勻化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于在轉(zhuǎn)底爐中用CO2氣體使高碳鉻鐵粉固態(tài)脫碳制備低碳鉻鐵的工藝，其特征為：
(1)采用的原料為：55-65wt％Cr的高碳鉻鐵粉，粒度-50目大于80％；碳酸鈣含量≥90wt％的石灰石粉，粒度-50目大于50％，石灰石粉使用前需要在200℃-250℃進(jìn)行脫水處理。
(2)高碳鉻鐵粉和石灰石粉按照1：2.5-3的重量比例配料、稱重。配好后的粉料加入球磨機(jī)中進(jìn)行混合和研磨，料、球重量比8-12:1。原料在球磨機(jī)中混合1-1.5小時(shí)后加入到混砂機(jī)中，同時(shí)加入原料量1-2wt％的膨潤土、4-6wt％的水和1-2wt％的糖漿拌成濕料。
(3)將濕料運(yùn)輸至壓球機(jī)進(jìn)行壓球處理。成品球呈橢圓狀，橢圓球的尺寸為：長度23-27mm×長半軸直徑18-22mm×短半軸直徑10-14mm。
(4)將成品球送入鏈篦機(jī)中進(jìn)行烘干，烘干氣體溫度250℃-270℃，烘干至水分低于≤3wt％后送入轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)底爐中控制爐內(nèi)氣氛CO2氣體含量≥85wt％，高溫段的溫度為1250℃-1300℃，球團(tuán)在高溫段的運(yùn)行時(shí)間6-8分鐘，整個(gè)球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中運(yùn)行的時(shí)間為20-25分鐘；
(5)紅熱的脫碳球團(tuán)出爐溫度≤900℃。出爐后直接排入運(yùn)輸鋼包中或排入冷卻池中冷卻。
(6)在電爐中加入脫碳球團(tuán)或團(tuán)塊使之熔化。熔化結(jié)束后，徹底倒掉爐渣；
(7)取樣化驗(yàn)，當(dāng)鉻鐵熔液的溫度達(dá)到1630℃-1650℃時(shí)出鐵鑄錠。
本發(fā)明以弱氧化性的CO2氣體為氧化劑，以轉(zhuǎn)底爐為加熱手段，通過在轉(zhuǎn)底爐中加熱高碳鉻鐵冷固結(jié)球團(tuán)并使其所含有的碳酸鈣在加熱和保溫過程中發(fā)生分解產(chǎn)生CO2氣體，以及人工控制轉(zhuǎn)底爐中CO2含量為氧化性氣氛使高碳鉻鐵球團(tuán)在高溫下被快速氧化而脫碳，從而，制備出低碳鉻鐵球團(tuán)。之后，在電爐中熔化低碳鉻鐵球團(tuán)，脫除球團(tuán)中所含的氧化鈣以及其他雜質(zhì)，并且，使鉻鐵熔液成分均勻化。鉻鐵熔液經(jīng)過鑄錠、冷卻和破碎后即可獲得優(yōu)質(zhì)的低碳鉻鐵。本發(fā)明與傳統(tǒng)的高碳鉻鐵熔液液態(tài)氧化法生產(chǎn)低碳鉻鐵和采用氧化鉻為氧化劑固相脫碳法生產(chǎn)低碳鉻鐵等方法相比，具有轉(zhuǎn)底爐自動(dòng)化控制程度高、產(chǎn)品產(chǎn)能高、生產(chǎn)成本低和對環(huán)境無污染等突出優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將高碳鉻鐵(58.25wt％Cr，8.3wt％C,32.5wt％Fe)和石灰石(碳酸鈣90.2wt％)大塊用顎式破碎機(jī)逐級破碎至粒度小于15mm的小塊。然后，將小塊料加入球磨機(jī)中研磨制粉。過篩后使高碳鉻鐵粉粒度-50目大于80％，使石灰石粉粒度-50目大于50％。石灰石粉使用前需要在250℃的干燥窯內(nèi)進(jìn)行脫水處理24小時(shí)。
高碳鉻鐵粉和石灰石粉按照1:2.5的重量比例配料、稱量，并連續(xù)加入球磨機(jī)中混合和研磨，原料在球磨機(jī)中混合90min，料球比10:1。
將混合后的原料加入到混砂機(jī)中再進(jìn)行機(jī)械混合，同時(shí)，加入2wt％的膨潤土、1wt％的糖漿結(jié)劑和4wt％的水?dāng)嚢鑼⒘习铦?，原料的總體水分控制在≤9wt％；之后，將濕料連續(xù)加入到雙輥壓球機(jī)中壓制成長度25mm×長半軸直徑20mm×短半軸直徑12mm的橢圓冷固結(jié)球團(tuán)，將冷固結(jié)球團(tuán)送入鏈篦機(jī)中進(jìn)行烘干，烘干氣體溫度265℃。烘干后(水分低于3wt％)的干球送入轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)底爐中控制爐內(nèi)氣氛CO2氣體含量90wt％，高溫段的溫度為1250℃。球團(tuán)在高溫段的運(yùn)行時(shí)間8分鐘，整個(gè)球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中運(yùn)行的時(shí)間為25分鐘。紅熱的脫碳球團(tuán)出爐溫度850℃。出爐后直接排入運(yùn)輸鋼包中或排入冷卻池中冷卻。
將干燥后的脫碳球團(tuán)或碎塊加入電弧爐中使之熔化。熔化過程中，爐體向爐門一側(cè)傾斜排渣。熔化結(jié)束后，徹底倒掉熔渣。
取樣化驗(yàn)，當(dāng)鉻鐵熔液的溫度達(dá)到1650℃時(shí)出鐵鑄錠。鑄錠冷卻至室溫后用顎式破碎機(jī)破碎至小于50mm的小塊。
經(jīng)檢測：生產(chǎn)的低碳鉻鐵的化學(xué)成分為：68.4wt％Cr，0.23wt％C，0.012wt％S，0.025wt％P,是生產(chǎn)不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鑄鐵的優(yōu)質(zhì)原料。
實(shí)施例2
將高碳鉻鐵(62.3wt％Cr，7.8wt％C,30.2wt％Fe)和石灰石(碳酸鈣93.5wt％)大塊用顎式破碎機(jī)逐級破碎至粒度小于15mm的小塊。然后，將小塊料加入球磨機(jī)中研磨制粉。過篩后使高碳鉻鐵粉粒度-50目大于80％，使石灰石粉粒度-50目大于50％。石灰石粉使用前需要在250℃的干燥窯內(nèi)進(jìn)行脫水處理24小時(shí)。
高碳鉻鐵粉和石灰石粉按照1:2.5的重量比例配料、稱量，并連續(xù)加入球磨機(jī)中混合和研磨，原料在球磨機(jī)中混合90min，料球比10:1。
將混合后的原料加入到混砂機(jī)中再進(jìn)行機(jī)械混合，同時(shí)，加入2wt％的膨潤土、1wt％的糖漿結(jié)劑和4wt％的水?dāng)嚢鑼⒘习铦瘢系目傮w水分控制在≤9wt％；之后，將濕料連續(xù)加入到雙輥壓球機(jī)中壓制成長度25mm×長半軸直徑20mm×短半軸直徑12mm的橢圓冷固結(jié)球團(tuán)，將冷固結(jié)球團(tuán)送入鏈篦機(jī)中進(jìn)行烘干，烘干氣體溫度265℃。烘干后(水分低于3wt％)的干球送入轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)底爐中控制爐內(nèi)氣氛CO2氣體含量90wt％，高溫段的溫度為1250℃。球團(tuán)在高溫段的運(yùn)行時(shí)間8分鐘，整個(gè)球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中運(yùn)行的時(shí)間為25分鐘。紅熱的脫碳球團(tuán)出爐溫度850℃。出爐后直接排入運(yùn)輸鋼包中或排入冷卻池中冷卻。
將干燥后的脫碳球團(tuán)或碎塊加入中頻感應(yīng)電爐中使之熔化。熔化過程中，爐體向爐門一側(cè)傾斜排渣。熔化結(jié)束后，徹底倒掉熔渣。
取樣化驗(yàn)，當(dāng)鉻鐵熔液的溫度達(dá)到1650℃時(shí)出鐵鑄錠。鑄錠冷卻至室溫后用顎式破碎機(jī)破碎至小于50mm的小塊。
經(jīng)檢測：獲得的低碳鉻鐵的化學(xué)成分為：70.5wt％Cr，0.28wt％C，0.01wt％S，0.022wt％P,是生產(chǎn)不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鑄鐵的優(yōu)質(zhì)原料。