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低碳烙铁

来源:内蒙古日升智博有限责任公司

时间:2021-11-17 14:55:29

低碳铬铁(含碳0.15~0.50%)的冶炼方法主要有两种:高碳铬铁精炼法和电硅热法。

高碳铬铁精炼法 又分为用铬矿精炼高碳铬铁和用氧气精炼高碳铬铁。用铬矿精矿高碳铬铁时,精炼炉渣具有较大的粘度和较高的熔点,冶炼过程温度必须是较高的。因此,电耗高,炉衬寿命短,含碳量也不易降下来。用氧气吹炼高碳铬铁具有较大的优越性,如生产率高、成本低、回收率高等。

传统的生产方法还是电硅热法。电硅热法就是在电炉内造碱性炉渣的条件下,用硅铬合金中的硅还原中铬和铁的氧化物,从而制得中低碳铬铁。

氧气吹炼低碳铬铁

吹氧法炼制中低碳铬铁使用的设备是转炉,故称转炉法。按供氧方式不同,吹氧可分侧吹、顶吹、底吹和顶底复吹四种。我国采用的是顶吹转炉法。

吹氧法是将氧气直接吹入液态高碳铬铁中使其脱碳而制得中低碳铬铁。

高碳铬铁中的主要元素有铬、铁、硅、碳,它们都能被氧化。氧化吹炼高碳铬铁的主要任务是脱碳保铬。当氧气吹入液态高碳铬铁后,由于铬和铁的含量占合金总量的90%以上,所以首先氧化的是铬和铁,然后,这些氧化物将合金中的硅氧化掉。由于铬、铁、硅的被氧化,熔池温度迅速提高,脱碳反应迅速发展,温度越高,越有利于脱碳反应,并能抑制铬的氧化反应,合金中的碳可以降得越低。

氧气顶吹炼制中低碳铬铁的原料为高碳铬铁、铬矿、石灰和硅铬合金。

对于转炉的高碳铬铁液要求温度要高,通常在1723~1873K之间。铁水含铬量要高于60%,含硅不超过1.5%,含硫量小于0.036%。铬矿是用作造渣材料的,要求铬矿中的SiO3含量要低,MgO、Al2O3含量可适当高些,其粘度不能过大。石灰也是作造渣材料,其要求与电硅热法的相同。硅铬合金用于吹炼后期还原高铬炉渣,一般可用破碎后筛下的硅铬合金粉末。

电硅热法冶炼低碳铬铁

用电硅热法冶炼中低碳铬铁是在固定式三相电弧炉内进行的,可以使用自焙电极,炉衬是用镁砖砌筑的(干砌)。炉衬寿命短是中低碳铬铁生产中的重要问题。由于冶炼温度较高(达1650摄氏度),炉衬寿命一般较短。

冶炼中低碳铬铁的原料有铬矿、硅铬合金和石灰。铬矿应是干燥纯净的块矿或精矿粉,其中Cr2O3含量越高越好,杂质含量越低越好。铬矿中磷含量不应大于0.03%,粒度小于60mm。硅铬合金应是破碎的,粒度小于30mm,不带渣子。石灰应是新烧好的,其CaO含量不少于85%。

鉴别方法:高碳铬铁(含碳为4~8%)、中碳铬铁(含碳为0.5~4%)、低碳铬铁(含碳0.15~0.50%)、微碳铬铁(含碳为0.06%)、超微碳铬铁(含碳小于0.03%)、金属铬、硅铬合金。大量生产的含铬50%的“装料级铬铁”,用含Cr2O3和铬与铁比值较低的矿石。

铬铁按不同含碳量分为碳素铬铁(包括装料级铬铁)、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁等。常用的还有硅铬合金、氮化铬铁等。铬铁主要用作炼钢的合金添加剂,过去都在炼钢的精炼后期加入。冶炼不锈钢等低碳钢种,必须使用低、微碳铬铁,因而精炼铬铁生产一度得到较大规模的发展。由于炼钢工艺的改进,现用AOD法(见炉外精炼)等生产不锈钢等钢种时,用碳素铬铁(主要是装料级铬铁)装炉,因而只需在后期加低、微碳铬铁调整成分,所以现铬铁生产重点是炼制碳素铬铁。

碳素铬铁用还原电炉冶炼,采用焦炭作还原剂,硅石或铝土矿作熔剂。炉渣成分一般为SiO227~33%,MgO30~34%, Al2O326~30%,Cr2O3~9.0%。由于形成碳化铬,产品含碳4~9%。现代冶炼铬铁的还原电炉容量为10000~48000千伏安,一般采用封闭固定式,冶炼电耗3000~4000千瓦·时/吨。冶炼硅铬合金的电炉与铬铁还原电炉相似,冶炼方法有一步法和二步法两种。一步法用铬铁矿、硅石、焦炭配加熔剂冶炼。二步法采用碳素铬铁、硅石、焦炭作原料进行无渣法冶炼,冶炼过程大体与硅铁生产相仿。冶炼电耗每吨3000~4000千瓦·时左右。

中、低、微碳铬铁一般以硅铬合金、铬铁矿和石灰为原料,用1500~6000千伏安电炉精炼脱硅,采用高碱度炉渣操作(CaO/SiO2为1.6~1.8)。低、微碳铬铁还大规模地采用热兑法进行生产。生产时用两台电炉,一炉冶炼硅铬合金,一炉熔化由铬矿和石灰组成的熔渣。精炼反应分两个阶段在两个盛桶内进行:①熔渣炉的熔渣注入第一盛桶后,把另一盛桶中已经初步脱硅的硅铬合金兑入,由于熔渣氧化剂过剩量很大,脱硅充分,可获得含硅低于0.8%、含碳低达 0.02%的微碳铬铁。②第一盛桶内反应后的熔渣(含Cr2O3约15%)移至第二个盛桶后,把硅铬电炉炼就的硅铬合金(含硅45%)热兑入渣内,反应后得到初步脱硅的硅铬合金(含硅约25%),兑入第一盛桶进一步脱硅,熔渣含Cr2O3低于2~3%可抛弃。

吹氧法精炼中、低碳铬铁,用液态碳素铬铁做原料,吹炼时向熔池中加入少量石灰、萤石造渣,出铁前加硅铬合金或硅铁以回收渣中的铬。微碳铬铁的吹炼则在一定真空度下才有可能。

真空固态脱碳法精炼,用磨细的高碳铬铁为原料,其中磨细的高碳铬铁的一部分经氧化焙烧作氧化剂,配加水玻璃或其他粘合剂,压成团块,经低温干燥后,在车底式真空炉内,于真空度0.5~10毫米汞柱、温度1300~1400℃下加热还原35~50小时,可得到含碳低于0.03%甚至低于0.01%的微碳铬铁。

大堆验证取样:批量不足10吨时,应从不同部位随机采取不少于10个小样;批量为10吨以上,不足30吨时,应从不同部位随机采取不少于20个小样;批量为30吨以上时,应从不同部位随机采取不少于30个小样。每个小样重量应大约相等,其块度不小于20*20mm。取样总量应不少于批量的0.03%。所取小样应全部破碎至10mm以下,用四分法缩分至1-2kg,混匀后分成两等份,一份制样作分析用,一份作保留样。

一般情况下都是检验铬的含量,其次是化验碳的含量,正常情况下铬含量都应在60%±0.5.

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