铬铬铁的生产工艺及硅锰工艺.doc

本发明涉及一种微碳铬铁的生产工艺，主要包括以下步骤：1)原料粉碎：将块状的高碳铬铁破碎成小颗粒，并磨成高碳铬铁粉料；2)原料配料进炉：在高碳铬铁粉料中加入氧化物后充分搅拌，其摩尔比为碳氧化物11-1.5，放入能够抽真空冶炼的中频炉内；3)生产过程：送电加温，温度控制在摄氏1200-1350度左右，抽真空，炉内真空度应高于610-1pa，当炉内物料的化合反应基本完成时，将炉内温度提高到1600以上；4)微碳铬铁出炉：反应结束的铬铁完全熔化成液体时，解除真空负压，出炉浇铸，即得到碳含量为0.15以下的微碳铬铁或碳含量为0.03以下的超微碳铬铁。本发明的有益效果是：减少了生产环节，节省了设备投资，而且可以大幅度的降低电耗，降低了能源消耗。 主权项 1、一种微碳铬铁的生产工艺，其特征是：该工艺主要包括以下步骤：1.1)、原料粉碎：将块状的高碳铬铁破碎成小颗粒，并磨成高碳铬铁粉料；1.2)、原料配料进炉：在高碳铬铁粉料中加入氧化物后充分搅拌，其摩尔比为碳氧化物11-1.5，放入能够抽真空冶炼的中频炉内；1.3)、生产过程：送电加温，温度控制在摄氏1200-1350度左右，抽真空，炉内真空度应高于610-1pa，当炉内物料的化合反应基本完成时，将炉内温度提高到1600以上；1.4)、微碳铬铁出炉：反应结束的铬铁完全熔化成液体时，解除真空负压，出炉浇铸，全过程小于4小时，即得到碳含量为0.15以下的微碳铬铁或碳含量为0.03以下的超微碳铬铁。24日湖南低微碳铬铁主流价格 2007-10-24 品名规格含税价（元/吨）钢厂/产地涨跌低微碳铬铁FeCr60C0.2516000怀化-低微碳铬铁FeCr60C0.1016600怀化-备注出厂含税价24日甘肃低微碳铬铁主流价格 2007-10-24 24日甘肃低微碳铬铁主流价格品名规格含税价（元/吨）钢厂/产地涨跌低微碳铬铁FeCr60C0.2516000甘肃酒泉-低微碳铬铁FeCr60C0.1016600甘肃酒泉-备注出厂含税价 24日四川高碳铬铁主流价格 2007-10-24 品名规格含税价（元/吨）钢厂/产地涨跌高碳铬铁FeCr50C8.09150四川-备注出厂含税价24日甘肃高碳铬铁主流价格 2007-10-24 品名规格含税价（元/吨）钢厂/产地涨跌高碳铬铁FeCr50C8.09200甘肃-备注出厂含税价中碳铬铁中碳铬铁和低碳铬铁1、牌号及用途类别牌号化学成分/%CrCSiPS范围中碳铬铁FeCr69C1.063.0-75.01.01.50.030.025FeCr55C10060.052.01.02.53.00.040.060.030.05FeCr69C2.063.0-75.02.01.50.030.025FeCr55C20060.052.02.02.53.00.040.060.030.05FeCr69C4.063.0-75.04.01.50.030.025FeCr55C40060.052.04.02.53.00.040.060.030.05低碳铬铁FeCr69C0.2563.0-75.00.251.50.030.025FeCr55C2560.052.00.252.03.00.040.060.030.05FeCr69C0.5063.0-75.00.501.50.030.025FeCr55C5060.052.00.502.03.00.040.060.030.05 中低碳铬铁用于生产中低碳结构钢、铬钢、合金结构钢。铬钢常用于制造齿轮、齿轮轴等。铬锰硅钢常用于制造高压风机的叶片、阀板等。2、冶炼方法 中低碳铬铁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。目前，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。3、氧气吹炼中低碳铬铁 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。原料 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17231873K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。4、电硅热法冶炼中低碳铬铁 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。微碳铬铁： FeCr69C0.06、FeCr55C6、FeCr69C0.10、FeCr55C10、FeCr69C0.15、FeCr55C15。低碳铬铁：FeCr69C0.25、FeCr55C25、FeCr69C0.50、FeCr55C50。中碳铬铁：FeCr69C1.0、 FeCr55C100、FeCr69C2.0、FeCr55C200、氮化铬：FeNCr15-B N5.5C0.1Cr60铁合金基本知识铬铁 铬铁（根据GB/T56831987） 1、铬铁用作炼钢时的合金加入剂。2、铬铁按含碳量的不同，分为二十二个牌号，其化学成分应符合下表规定。类 别牌 号化学成分，CrCSiPS范围微 碳FeCr55C3 60520.031.520.030.040.03 FeCr69C0.0663.075.0 0.061 0.03 0.025 FeCr55C6 60520.061.520.040.060.03 FeCr69C0.1063.075.0 0.11 0.03 0.025 FeCr55C10 60520.11.520.040.060.03 FeCr69C0.1563.075.0 0.151 0.03 0.025 FeCr55C15 60520.151.520.040.060.03 低 碳FeCr69C0.2563.075.0 0.251.5 0.03 0.025 FeCr55C25 60520.25230.040.060.030.05FeCr69C0.5063.075.0 0.51.5 0.03 0.025 FeCr55C50 60520.5230.040.060.030.05中碳FeCr69C1.063.075.0 11.5 0.03 0.025 FeCr55C100 605212.530.040.060.030.05FeCr69C2.063.075.0 21.5 0.03 0.025 FeCr55C200 605222.530.040.060.030.05FeCr69C4.063.075.0 41.5 0.03 0.025 FeCr55C400 605242.530.040.060.030.05高碳FeCr67C6.062.072.0 63 0.03 0.040.06FeCr55C600 60526350.040.060.040.06FeCr67C9.562.072.0 9.53 0.03 0.040.06FeCr55C1000 605210350.040.060.040.063、铬铁 的物理状态：成块状供应，每块重1.5kg。中国2007年3月进口铬矿分国别统计2完成日期：2007-10-25 14:44:36中国2007年3月进口铬矿分国别统计如下：国别 3月数量（吨） 3月金额（美元） 累计数量（吨） 累计金额（美元） 印度尼西亚 356.898 63,486.000 564.858 96,030.000 越南 6,465.000 816,315.000 20,745.000 2,552,521.000 澳大利亚 38,763.159 7,723,235.000 87,854.317 16,752,453.000 阿尔巴尼亚 15,581.632 2,992,347.000 55,074.928 9,916,733.000 阿曼 22,651.631 3,251,494.000 51,973.986 7,373,781.000 蒙古 0.000 0.000 14.530 1,854.000 南非 115,892.310 18,585,001.000 341,722.640 51,997,545.000 哈萨克斯坦 7,247.339 1,367,263.000 22,254.503 4,052,343.000 菲律宾 16,168.815 2,445,372.000 24,007.094 3,664,873.000 土耳其 110,461.340 23,396,806.000 285,553.315 54,675,882.000 巴基斯坦 39,015.539 8,836,515.000 71,136.677 15,129,450.000 伊朗 0.000 0.000 25,365.648 6,075,122.000 苏丹 0.855 2,507.000 0.855 2,507.000 巴西 28,105.235 4,963,947.000 67,318.985 11,681,749.000 印度 81,605.188 23,022,949.000 281,188.468 68,578,660.000 合计 482,314.941 97,467,237.000 1,334,775.804 252,551,503.000 硅 锰硅锰合金： （1）概念：硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中，低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。硅锰合金可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。 （2）硅锰在国内西南地区较多，云南、贵州、广西、湖南。生产硅锰合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭等。 （3）常见牌号：FeMn68Si18 FeMn65Si17 FeMn60Si14 （4）原料：锰矿、富锰渣、焦炭、硅石、石灰等.锰 矿一、矿物原料特征 锰是元素周期表中第四周期的第七族元素。在自然界中锰有、及价态，其中以和价态最为常见。锰在空气中非常容易氧化。在加热条件下，粉状的锰与氯、溴、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质，但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质，锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质，但锰并不亲铁。 在自然界中已知的含锰矿物约有150多种，分别属氧化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、硼酸盐类、钨酸盐类、磷酸盐类等。但含锰量较高的矿物则不多。现就几种常见的锰矿物叙述如下。 (1)软锰矿 四方晶系，晶体呈细柱状或针状，通常呈块状、粉末状集合体。颜色和条痕均为黑色。光泽和硬度视其结晶粗细和形态而异，结晶好者呈半金属光泽，硬度较高，而隐晶质块体和粉末状者，光泽暗淡，硬度低，极易污手。比重在5左右。软锰矿主要由沉积作用形成，为沉积锰矿的主要成分之一。在锰矿床的氧化带部分，所有原生低价锰矿物也可氧化成软锰矿。软锰矿在锰矿石中是很常见的矿物，是炼锰的重要矿物原料。 (2)硬锰矿 单斜晶系，晶体少见，通常呈钟乳状、肾状和葡萄状集合体，亦有呈致密块状和树枝状。颜色和条痕均为黑色。半金属光泽。硬度46，比重4.44.7。硬锰矿主要是外生成因，见于锰矿床的氧化带和沉积锰矿床中，亦是锰矿石中很常见的锰矿物，是炼锰的重要矿物原料。 (3)水锰矿 单斜晶系，晶体呈柱状，柱面具纵纹。在某些含锰热液矿脉的晶洞中常呈晶簇产出，在沉积锰矿床中多呈隐晶块体，或呈鲕状、钟乳状集合体等。矿物颜色为黑色，条痕呈褐色。半金属光泽。硬度34，比重4.24.3。水锰矿既见于内生成因的某些热液矿床，也见于外生成因的沉积锰矿床，是炼锰的矿物原料之一。 (4)黑锰矿 四方晶系，晶体呈四方双锥，通常为粒状集合体。颜色为黑色，条痕呈棕橙或红褐。半金属光泽。硬度5.5，比重4.84。黑锰矿由内生作用或变质作用而形成，见于某些接触交代矿床、热液矿床和沉积变质锰矿床中，与褐锰矿等共生，亦是炼锰的矿物原料之一。 (5)褐锰矿 四方晶系，晶体呈双锥状，也呈粒状和块状集合体产出。矿物呈黑色，条痕为褐黑色。半金属光泽。硬度6，比重4.75.0。其他特征与黑锰矿相同。 (6)菱锰矿 三方晶系，晶体呈菱面体，通常为粒状、块状或结核状。矿物呈玫瑰色，容易氧化而转变成褐黑色。玻璃光泽。硬度3.54.5，比重3.63.7。由内生作用形成的菱锰矿多见于某些热液矿床和接触交代矿床；由外生作用形成的菱锰矿大量分布于沉积锰矿床中。菱锰矿是炼锰的重要矿物原料。 (7)硫锰矿 等轴晶系，常见单形有立方体、八面体、菱形十二面体等，集合体为粒状或块状。颜色钢灰至铁黑色，风化后变为褐色，条痕呈暗绿色。半金属光泽。硬度3.54，比重3.94.1。硫锰矿大量出现在沉积变质锰矿床中，是炼锰的矿物原料之一。 二、用途与技术经济指标 锰矿产品包括冶金锰矿、碳酸锰矿粉、化工用二氧化锰矿粉和电池用二氧化锰矿粉等。使用锰矿产品的冶金部门、轻工部门和化工部门根据不同的用途对锰矿产品有不同的质量要求。 （一）冶金工业对锰矿石的质量要求 用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石，铁含量不受限制，矿石中锰和铁的总含量最好能达到4050。 在冶炼各种牌号的锰系合金中，对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求。冶炼中、低碳锰铁，矿石含锰量3640，锰铁比68.5，磷锰比0.0020.0036；冶炼碳素锰铁，矿石含锰量3340，锰铁比3.87.8，磷锰比0.0020.005；冶炼锰硅合金，矿石含锰量2935，锰铁比3.37.5，磷锰比0.00160.0048；高炉锰铁，矿石含锰量30，锰铁比27，磷锰比0.005。 （二）化工及轻工部门对锰矿石的质量要求 化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾，其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50(表3.3.3)，制硫酸锰时，Fe3、Al2O33、CaO0.5、MgO0.1；制高锰酸钾时，Fe5、SiO25、Al2O34。 天然二氧化锰是制造干电池的原料，要求MnO2含量越高越好。对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为：Cu0.01、Ni0.03、Co0.02、Pb0.02。矿粉的粒度要小于0.12mm。 三、矿业简史 锰矿物的利用历史十分悠久，据文献记载，世界上利用锰矿物最早的国家有埃及、古罗马、印度和中国。我国利用锰矿物的历史可追溯到距今约45007000年前后新石器时代的仰韶文化（彩陶文化）时期。由于软锰矿呈土状，它的颜色呈黑色，极易染手，在古人看来，这是一种奇妙的陶器着色颜料。 可是锰元素的发现却比较晚，到1774年才由瑞典矿物学家甘恩（J.G.Gahn）从软锰矿中还原出了金属锰。 锰在钢铁工业上的应用是各国冶金学家几十年不懈努力的结果。1875年以后，欧洲各国开始用高炉生产含锰1530的镜铁和含锰达80的锰铁。1890年用电炉生产锰铁，1898年用铝热法生产金属锰，并发展了电炉脱硅精炼法生产低碳锰铁。1939年开始用电解法生产金属锰。 最早开采的锰矿山是美国田纳西州惠特福尔德（Whitifeld）锰矿，始采于1837年，到1884年锰矿石年产量已达4万t。印度也是开采锰矿较早的国家之一，始采于1892年。第一次世界大战前，印度出口锰矿石一直居世界首位。1928年以后其地位被原苏联所取代。从本世纪20年代末原苏联的锰矿石产量一直居世界领先地位。此外，开采锰矿石比较早的还有巴西、加纳、澳大利亚、南非和加蓬等国。 我国锰矿的地质找矿工作开始得也比较早，据所见资料，从1886年开始，并于1890年首先在湖北兴国州（今阳新）发现锰矿，随后于1897年和1907年又先后在湖南发现安仁、攸县和常宁、耒阳锰矿；1910年发现广西防城大直、钦州黄屋屯锰矿；1913年和1918年，前后发现了湖南湘潭上五都锰矿（1937年改称为湘潭锰矿）和广西木圭、江西乐华锰矿。我国老一辈地质工作者，如朱庭祜、王晓青、田奇玲王隽、李殿臣、李四光等等对湖南、广东、广西、江苏、江西等地做了大量锰矿地质调查，初步了解了我国一些锰矿产地及其锰矿石质量，探讨了锰矿床的成因。 大规模的锰矿地质勘查工作是在新中国成立以后。从1950年广西工业厅对桂平木圭锰矿、华东地测处对南京栖霞锰矿、西南工业厅对贵州遵义锰矿进行勘查开始，经过近50年广大地质工作者的努力，到1996年底，全国锰矿地质勘查投入约6.8亿元，机械岩心钻探工作量约190多万m，累计探明锰矿石6.48亿t。 我国最早开采的锰矿山是湖北阳新锰矿，始采于1890年，后因质量不佳，不久即行停采。阳新锰矿停采后，汉冶萍煤铁厂矿公司为了解决锰矿原料，于1908年在湖南常宁曲潭设常耒锰矿采运局，开采常宁耒阳一带锰矿。1913年在湖南湘潭上五都发现锰矿后，1914年即由新组建的裕矿业公司负责开采，到1917年已初具规模，日产锰矿石百余吨，最高年产达3万t，仅19161927年的12年间，运销日本八幡制铁所的锰矿石就达14.3万t（矿石品位不低于45）。 据查阅资料表明，1949年以前全国曾开采过锰矿的地区有：湖北、湖南、广西、广东、江苏、江西、福建、贵州、河北和辽宁。据不完全统计，从1912年到1945年的33年间，我国共开采锰矿石140万t（表3.3.5），年均产量4.2万t，最高年产7.43万t（1927年），主要集中于桂、湘、赣、辽、粤、苏6个省（区），合计135.8万t，约占全国总产量的96.8，其中又以桂、湘两地为最多，占全国总产量的65.4。锰硅合金俗称硅锰合金。(1)用途适用于炼钢及铸造作合金剂、复合脱氧剂和脱硫剂。(2)牌号和化学成分见表。锰硅合金的牌号和化学成分牌 号化学成分(质量分数)()MnSjCPSIFeMn64Si2760.O67.O25.028.0O.5O.10O.150.25O.04FeMn67Si2363.070.O22.025.00.70.100.150.25O.04FeMn68Si2265.072.020.023.O1.2O.100.15O.250.04FeMn64sj2360.O67.020.O25.Ol.2O.10O.15O.250.04FeMn68Sil865.072.O17.O20.O1.8O.10O.15O.25O.04FeMn64Sil860.067.O17.O20.O1.80.100.150.25O.04FeMn68Sil665.072.014.017.02.50.100.150.250.04FeMn64Sil660.O67.O14.O17.02.5O.20O.25O.300.05注：1硫为保证元素，其余均为必测元素。2锰硅合金以块状或粒状供货，其粒度范围及允许偏差应符合下表的规定。等 级粒度范围mm偏差()筛上物筛下物l203005521015055310100554105055