高碳铬铁的冶炼工艺

1、高碳铬铁生产工艺一、矿热炉?高碳铬铁的生产方法有电炉法、竖炉（高炉）法、等离子法和熔融还原法。竖炉法现在只生产低铬合金（Cr60 %）的竖炉法生产工艺尚处在研究阶段；后两种方法是正在探索中的新兴工艺 ；因此，绝大多数的商品高碳铬铁和再制铬铁均采用电炉（矿热炉）法生产。电炉冶炼具有以下特点：?（1 ）电炉使用电这种最清洁的能源。其他能源如煤、焦炭、原油、天然气等都不可避免地将伴生的杂质元素带入冶金过程。只有采用电炉才能生产最清洁的合金。?（2）电是唯一能获得任意高温条件的能源。?（3）电炉容易实现还原、精炼、氮化等各种冶金反应要求的氧分压、氮分压等热力学条件。1.1主要技术参数?根据生产的品种和

2、年产量，首先确定炉用变压器的额定容量，选择变压器的类型（三相或三台单相）、工作电压和工作电流。 然后确定电炉的几何参数，包括电极直径，电极极心圆直径（或电极中心距）炉膛直径，炉膛深度，护壳直径，炉完高度等。所有这些参数，通常采用经验公式计算，并参照国内外生 产实践进行选定。部分冶炼高碳铬铁的还原电炉主要技术参数列于表1。?表1部分还原电炉主要技术参数变压器容量/KVA使用电压/V电极直径/mm极心圆直径/mm炉膛直径/mm炉膛深度/mm270093.550011502800170080001388702250650027009000148.59002300-250045002100125001

3、5810002300-25004900210012500120-168? 19级10202600 50600023002500022013003300770025001.2组成结构?埋弧式还原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩（或炉盖）、加料系统、检测和控制系统、水冷却系统等组成。二、工艺流程2.1原料的选取?冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作为还原剂。?（1 ）铬矿?世界铬铁矿矿床主要分布在东非大裂谷矿带、欧亚界山乌拉尔矿带、阿尔卑斯一喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量，占世界总量的90 %以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿

4、总储量的85%以上，占储量基础的90%以上，仅南非就占去了约3/4的储量基础。?选矿原则：由于铬是用途最多的金属，而且在 战略金属”中列第一位。当今世界拥有铬矿资源 的国家或资源缺乏的国家，都在加紧铬矿石选矿的研究，其选别方法有：? 1）重选：如跳汰、摇床、螺旋溜槽、重介质旋流器等。? 2）磁电选：包括高强场磁选、高压电选。? 3）浮选和絮凝浮选。? 4）联合选：如重选一电选。? 5）化学选矿：处理极细粒难选贫铬矿。?在上述铬矿选矿方法中，生产上主要采用重选方法，常采用摇床和跳汰选别。有时重选精矿用弱 滋选或强磁选再选，进一步提高铬精矿石的品位和铬铁比。?铬矿搭配原则：在高碳铬铁的实际生产中往

5、往需要选择合适的矿种搭配以及搭配比例。铬矿搭 配的原则主要有：? 1）合适的铬铁比（Cr2O3/刀FeO。一般来说，冶炼含铬量大于 50 %的合金要求入炉综合矿的 Cr2O3/刀FeO比值大于2.0 ;而冶炼含铬量大于 60 %的合金要求此比值大于 2.6。? 2）合适的MgO/Al2o3比值。它不但影响熔渣的导电性能和还原性能，而且影响合金的含碳盘。 在实际生产中，使用 MgO/Al 203，比值偏低的铬矿需配足量的焦炭，以增加焦炭层的厚度，一方面是为了 保证炉底不易损坏，另一方面也是为了增加未还原矿核在焦炭层的滞留时间。减少渣中跑铬。? 3）合适的块度搭配。单独使用粉矿时，易造成粉矿烧结，

6、使料面透气性变差，严重破坏了冶炼气 氛；使用块度大的铬矿易增加精炼层厚度，造成合金含碳量偏低。? 4）合适的熔化性能。单纯使用易熔铬矿会造成成渣过早，使熔化速度快于还原速度，易造成渣中 跑铬高现象；单纯使用难熔铬矿会增厚精炼层，岀现大量未还原矿核以及合金含碳量偏低等现象，给正常冶 炼带来了很大的困难。合理搭配铬矿使熔渣有合理的熔点，对改善经济指标非常重要。（2）还原剂?在合金生产中，使用最为普遍的是最便宜的一种还原剂-冶金焦碎块”（高炉用焦经筛选后的筛下焦）。由于炼焦用煤的质量及焦化厂生产焦炭的条件不同，碎焦块的质量也各异但是它们有一个共同的 缺点，就是电阻不高，反应性能欠佳，灰分和硫、磷的含

7、量较高，同时水分含量也较高，而且还不稳定。?焦炭中含有的硫主要是有机琉及大量的硫化物，还有少量的硫酸盐和极少量以碳中固溶体状态存 在的元素硫。焦炭的磷含量也各不相同。焦块具有海绵状组织，并有大量的裂纹，其气孔率波动于35 % -55 % 范围内，焦炭的视密度为 0.8-1t/m 3。?焦炭的性质依其块度不同而变化，如表2所示。?表2焦炭性质随块度变化情况块度/mm25-5013-256-136含量/%挥发分2.02.54.06.0灰分6.06.58.010.0固定碳92.091.088.084.0?块度为25-40mm的焦块的电阻比焦粒(10-25mm )低10%-15%。生产铁合金用焦炭在破

8、碎时 产生的粉末量应尽量少，这一点是非常重要的，而且灰分成分应尽可能有利于所炼的铁合金品种。2.2原料的处理原料的质量要求：? A原料的品位和纯洁度：冶炼要求原料尽可能高的品位。纯洁度高的原料可以取得高产、优质、 低消耗的效果? B原料中的有害杂质：原料中的杂质以硫磷最为有害，因为它们进入铬铁合金后，最终将影响钢 和钢材的质量。? C原料的粒度：原料粒度是否合适对冶炼进程是有很大的影响。原料粒度过大会造成不易熔化， 还原因难，导电性增加，使渣量增大，炉况恶化，冶炼的各项技术经济指标变坏。但如原料粒度过小，粉 末多，则会使炉料的透气性不好，电极周围压力大，造成刺火。而且粉末料易熔化，会使上层炉科

9、烧结而 悬料，导致塌料，其结果是电极不稳，刺火塌料频繁，未还原料直接进入坩埚，同样会使技术经济指标变 坏。因此对矿热炉的原料粒度应有严格的要求。? 铬矿中 Cr2O3 40%， 8203/ 工 FeO2.5，s 0.05 %，Pv0.07 %，MgO 和 AI2O3 含量不能过 高；粒度10 70mm，如系难熔矿，粒度应适当小些。?焦炭要求含固定炭不小于 84 %，灰分小于15%，S 0. 6%,粒度3 20mm。?硅石要求含SiO97 %，Al2o3 B *Ri4U UKM IMI t f 卄*輕f-wjsoIL1盟踽41KraHtOBr1- 一W *1氧用普I*- 11K雀真一r 碎f .

10、 U I. -rfli图2全封闭式还原电炉治炼车（9剖血图?其中半封闭式还原电炉应用最广，这种电炉（特别是中、小型的）便于观察和调整炉况，可适应 不同原料条件，有利于改炼品种。电炉烟罩多为矮烟罩演变而成的半封闭罩，通常在其侧部设置若干个可 调节启闭度的炉门，以便既可在需要加料、捣炉操作时开启，又可按要求控制进风量，调节炉气温度，实 现烟气除尘甚至余热利用。封闭式还原电炉，亦即带炉盖的密闭电炉，炉内产生的煤气由导管引岀，再经 净化处理后可回收利用。为便于操作检修，并保证安全运行，封闭电炉炉盖上设置若干个带盖的窥视、检 修和防爆孔。这类电炉操作和控制技术要求较高。图2所示则为全封闭式还原电炉冶炼车

11、间剖面图，主要由配料站、主厂房及辅助设施等组成。冶炼操作?电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是在电弧加热的高温区用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物称为电 碳热法。埋弧还原电炉是电炉的一种，在铬铁生产中用于对矿石等炉料进行还原熔炼。其持点是正常熔炼 过程中电弧始终埋在炉料之中5)0IS2019IS4?冶炼操作工艺：电炉熔剂法生产高碳铬铁采用连续式操作方法。原料按焦炭、硅石、铬矿顺序进行配料，以利混合均匀。敞口炉通过给料槽把料加到电极周围，料面呈大锥体。封闭炉由下料管直接把料矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。因此，只能得到含碳较高的高碳铬铁。而且铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。生成含碳量高的碳化物比生成

12、含碳量低的碳化物更容易。实际生产中，炉料在加热过程中先有部分铬矿与焦炭反应生成Cr3C2，随着炉料温度升高.大部分铬矿与焦炭反应生成Cr7C3，温度进一步升高，三氧化二铬对合金起精炼脱碳作用?氧化铁还原反应开始温度比三氧化二铬还原反应开始温度低，因而铬矿中的氧化铁在较低的温度下就充分地被还原岀来，并与碳化铬互溶，组成复合碳化物，降低了合金的熔点。同时，由于铬与铁互相溶解，使还原反应更易进行窩碳林铁冶炼工艺流崔图I 一装料车农一式吊总1撮斗诒一料仓;扳武供料石1 ? 一碾式菽碎机值一返咼料斗内一料仓下弃料； 12对现BE卑机拱料分配仓小一供料分配车S15-W料仓匚 1下料管;电护8處铁包*小车渣

13、修i加入炉内。无论是敞口炉还是封闭炉， 均应随着炉内炉料的下沉而及时补充新料,以保持一定的料面高度。?电炉内所发生化学反应生产高碳铬铁的主要过程是：碳还原氧化铬生成Cr3C2的开始温度为1385K，生成Cr7C3的反应开始温度1453K，而还原生成铬的反应开始温度为1520 K，因而在碳还原铬21-#*箱;22粒化榔；2潦铁槽(ft2012-4-24品名规格钢厂/产地价格（元/吨）涨跌备注咼碳铬铁FeCr55C800上海地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800山西地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800四川地区7700-790050折基价格咼碳铬铁F

14、eCr55C800天津地区7750-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800内家古地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800甘肃地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800辽宁地区7800-800050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800湖南地区7700-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800河北地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800吉林地区7800-800050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800江苏地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800青海地区7700-790050折基价格咼碳铬铁FeC

15、r55C800浙江地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800山东地区7800-790050折基价格咼碳铬铁FeCr55C800河南地区7800-790050折基1、牌号及用途牌号化学成分/%CrCSiPS范围inIn1 nInFeCr67C6.062.0-72.06.03.00.030.040.06FeCr55C6.060.052.06.03.05.00.040.060.040.06FeCr67C9.562.0-72.09.53.00.030.040.06FeCr55C10.060.052.010.03.05.00.040.060.040.06高碳铬铁（含再制铬铁）主要用途

16、有：（1）用作含碳较高的滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂， 提高钢的淬透性，增加钢的耐磨性和硬度；（2）用作铸铁的添加剂，改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐热性；（3）用作无渣法生产硅铬合金和中、低、微碳铬铁的含铬原料；（4）用作电解法生产金属铬的含铬原料；（5）用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。2、冶炼工艺高碳铬铁的冶炼方法有高炉法、电炉法、等离子炉法等。使用高炉只能制得含铬在30 %左右的特种生铁。目前，含铬高的高碳铬铁大都采用熔剂法在矿热炉内冶炼。电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物。碳还原氧化铬生成Cr2C2的开始温度为1373K,生成Cr7C3的反应开始温度1403K,而还原生成铬的反应开始温度为152