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      直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法

      文檔序號:3428929閱讀:483來源:國知局
      專利名稱:直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法
      技術領域
      本發(fā)明涉及合金鋼冶煉方法,特別涉及一種直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合 金鋼的方法。
      背景技術
      鎳、鉻是冶煉不銹鋼、耐熱鋼等合金鋼種必不可少的合金添加劑。根據(jù)礦石種類、 品位和用戶要求不同,鎳冶金產(chǎn)品通常有純鎳類的電鎳、鎳丸、鎳塊、鎳錠、鎳粉等,和非純 鎳類的燒結氧化鎳、鎳鐵;鉻有金屬鉻、微碳鉻鐵、低碳鉻鐵、中碳鉻鐵、高碳鉻鐵等產(chǎn)品。但是鎳、鉻礦品位一般比較低,而且國內(nèi)資源短缺,需要大量進口 ;金屬鎳、鉻的傳 統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程長、工程投資大、生產(chǎn)成本高。因而金屬鎳、鉻等合金添加劑價格高昂,越來 越成為影響優(yōu)特鋼生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量、品種、效益的重要因素。其實大部分合金鋼都是含少量或微量鎳、鉻等元素,不一定用純鎳、鉻制品。例如 最常見的18-8型不銹鋼、耐熱鋼,含Crl7 19%,Ni8 10%;合金結構鋼中的CrNi鋼,含 Cr 多在 0. 45 1. 65%,Nil. 0 3. 65% ;低合金高強度結構鋼,CrO. 30 0. 70%,Ni0. 7%0 這些鋼種完全可以直接用氧化鎳中、貧礦或低品位鎳、鉻共生鐵礦冶煉的合金鐵做基料,不 加或少加鎳、鉻和其他合金冶煉,既有效利用了鎳鉻等低品位多元素共生鐵礦寶貴資源,也 因縮短流程可大幅度降低特鋼生產(chǎn)成本,提高特鋼企業(yè)競爭力。目前地球上大部分紅土礦鎳含量只有左右,有些甚至只有0. 3 0. 7%,而且 不易用一般選礦方法富集;鐵含量在30 56%之間,鐵鎳比大於10。這種礦很難冶煉鎳含 量4%以上的鎳鐵,但作為生產(chǎn)含鎳鉻合金鋼的原料,恰好能發(fā)揮其資源優(yōu)勢。當前用紅土礦冶煉鎳鐵的主要方法之一是高爐法,這種方法能耗高、污染嚴重,并 且必須以焦炭為主要能源。焦炭主要用焦煤煉制,但焦煤資源少、消耗大,而且煉焦生產(chǎn)污 染嚴重,徹底治理費用巨大。因此發(fā)達國家大多已經(jīng)停止建設高爐和焦爐,注重發(fā)展直接還 原、熔融還原非焦煉鐵工藝和短流程電爐鋼廠。

      發(fā)明內(nèi)容
      為彌補上述不足,本發(fā)明提供一種利用此類低品位共生礦的特征,通過非焦冶金 及其他常規(guī)冶金手段直接獲得合金鋼材料的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的 方法。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,具體為1)選用NiO. 5 2. 5%, CrO. 5 4%、TFe5 60%的低品位鎳鉻共生鐵礦為原 料;添加脫硫劑;在罐式爐中用非煉焦煤、煤氣或天然氣加熱并還原的非焦冶金技術,將礦石中鎳、 鉻、鐵90%以上金屬化鎳鉻合金鐵塊;2)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊直接加入電爐或轉(zhuǎn)爐中,進一步熔煉成合金鐵水;3)合金鐵水再經(jīng)過粗煉、精練、澆鑄、軋制成優(yōu)質(zhì)合金鋼。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中所述步驟2可用 以下幾個步驟替代1)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選,將鎳、鉻、鐵富 集,再重壓成富集鎳鉻合金鐵塊;2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進一步熔分、富集成合金鐵水;3)鑄成較高品位的鎳鉻合金鐵錠,作為冶煉鎳鉻合金含量較高的合金鋼的添加 劑。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中所述步驟3可用 以下步驟替代1)直接將合金鐵水送到鐵水爐外精煉爐或煉鋼爐,冶煉鎳、鉻含量較高的清潔合 金鑄鐵。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中所述罐式爐所述 罐式爐裝置包括反應罐預熱段和反應罐還原段,反應罐預熱段是。250 350耐熱鋼排管 或長方形耐熱鋼、耐火材料構筑的豎罐,反應罐還原段是用碳化硅或其他耐火磚砌筑的寬 300 500mm、長寬比大于3、高6 12米高的長方形豎罐。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中所述電爐包括礦 熱爐、電弧爐和感應爐,所述轉(zhuǎn)爐包括頂吹型轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖痛敌娃D(zhuǎn)爐和側吹型轉(zhuǎn)爐,批量大、 合金含量低的用轉(zhuǎn)爐,批量小、合金含量較高的用電爐。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中鋼水精煉爐用于 對經(jīng)過煉鋼爐熔化和初步冶煉的合金鋼水進行精煉,不加或少加合金調(diào)整成分,主要是進 行冶煉優(yōu)特鋼需要的脫氣、除夾雜、精確調(diào)整合金成分等作業(yè)。根據(jù)產(chǎn)品用途和性能,分別 選用LF爐、A0D爐、V0D爐等設備。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中所述磁選和熔化 分離出的雜質(zhì),主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物,收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔料。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其中所述爐外精煉在 魚雷罐車、鐵水包、或LF爐等設備上進行,根據(jù)產(chǎn)品用途、材料要求調(diào)整合金化學成分和溫 度,生產(chǎn)清潔合金鑄鐵件。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,是直接使用NiO. 5 2. 5%、CrO. 5 4%、TFe5 60%的共生鐵礦,生產(chǎn)各種鎳鉻合金鋼的新工藝,流程短、能耗 物耗低,降低了生產(chǎn)線工程投資和生產(chǎn)成本,提高了企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益。


      圖1是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法的工藝流程圖;圖2是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法中罐式爐的示意 圖。
      具體實施例方式為進一步闡述本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,下面結合 實施例作更詳盡的說明。圖2是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法中罐式爐的示意 圖,這是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法的關鍵設備。罐式爐包括1組以上的反應豎罐,每組反應豎罐包括上下連接的預熱段3和還原 段4,反應罐預熱段是①250 350耐熱鋼排管或長方形耐熱鋼、耐火材料構筑的豎罐,反應 罐還原段是用碳化硅或其他耐火磚砌筑的寬300 500mm、長寬比大于3、高6 12米高的 長方形豎罐。爐體固定不動,爐料用機械提升到頂部料斗后靠自重下落、通過控制排料速度,控 制爐料在反應室的物理化學變化過程。精心設計的6 12層水平迷宮式火道迫使高溫煙氣順著它水平運行,到一端后再 升到上一層繼續(xù)前進,直至排出罐外進入煙道。這種火道結構便于熱能充分利用,并且豎罐 內(nèi)溫度均勻,還能起到加強罐壁強度的作用。罐式爐是一種內(nèi)外混合加熱、煤氣循環(huán)利用的豎爐,豎罐內(nèi)還原氣氛、罐外火道氧 化氣氛,罐內(nèi)爐料邊下降邊還原,高溫爐氣則邊上升邊對爐料加熱、還原,到喉部借負壓引 出、在燒嘴中與空氣混合噴入火道燃燒,提供罐內(nèi)直接還原鐵過程需要補充的熱量,不足部 分由焦爐或發(fā)生爐煤氣系統(tǒng)提供。煤干餾或由外部壓入煤氣在上升過程中與下降爐料一起 被加熱、發(fā)生氧化還原反應。上升到反應室上部后CO和H2分壓降低,還原性減弱,利用其 顯熱對爐料預熱,然后再引入罐外火道燃燒發(fā)熱供給反應罐。熱煙氣在罐外火道也是由下 至上,加熱反應罐之后又加熱預熱段,出爐后又用來加熱助燃空氣或爐料,煤氣的化學能和 熱能都能得到充分利用,而結構簡單可靠,工程投資少、生產(chǎn)成本低。罐式爐,使用m > 0. 5 %、Cr 1 4 %、TFe20 50 %的氧化鎳礦為原料,800 1000 "C 直接還原,使附大部分被還原,Cr、Fe部分被還原,生成金屬化鎳鉻合金鐵塊(簡稱為DRI)。所生成鎳鉻合金鐵塊可以采用多種方法進行再加工(見圖1),其一是鐵鎳鉻合金鐵塊直接加入電爐或轉(zhuǎn)爐中,進一步熔煉成合金鐵水,合金鐵水再經(jīng) 過粗煉、精練、澆鑄、軋制成優(yōu)質(zhì)合金鋼。電爐包括礦熱爐、電弧爐和感應爐,轉(zhuǎn)爐包括頂吹型轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖痛敌娃D(zhuǎn)爐和側吹 型轉(zhuǎn)爐,批量大、合金含量低的用轉(zhuǎn)爐,批量小、合金含量較高的用電爐。鋼水精煉爐用于對經(jīng)過煉鋼爐熔化和初步冶煉的合金鋼水進行精煉,不加或少加 合金調(diào)整成分,主要是進行冶煉優(yōu)特鋼需要的脫氣、除夾雜、精確調(diào)整合金成分等作業(yè),可 分別選用LF爐、A0D爐、V0D爐。其二是1)鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選,將鎳、鉻、鐵富集,再重壓成富集鎳鉻合金 鐵塊;2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進一步熔分、富集成合金鐵水;3)鑄成較高品位的鎳鉻合金鐵錠,作為冶煉鎳鉻合金含量較高的合金鋼的添加劑 磁選和熔化分離出的雜質(zhì),主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物,收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔料。其三是
      1)鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選,將鎳、鉻、鐵富集,再重壓成富集鎳鉻合金 鐵塊;2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進一步熔分、富集成合金鐵水;3)直接將合金鐵水送到鐵水爐外精煉爐或煉鋼爐,冶煉鎳、鉻含量較高的清潔合 金鑄鐵。磁選和熔化分離出的雜質(zhì),主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物,收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔 料。爐外精煉在魚雷罐車、鐵水包、或LF爐等設備上進行,根據(jù)產(chǎn)品用途、材料要求調(diào)整合 金化學成分和溫度,生產(chǎn)清潔合金鑄鐵件。
      權利要求
      一種直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在于1)選用Ni0.5~2.5%、Cr0.5~4%、TFe5~60%的低品位鎳鉻共生鐵礦為原料;添加脫硫劑;在罐式爐中用非煉焦煤、煤氣或天然氣加熱并還原的非焦冶金技術,將礦石中鎳、鉻、鐵90%以上金屬化生成鎳鉻合金鐵塊;2)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊直接加入電爐或轉(zhuǎn)爐中,進一步熔煉成合金鐵水;3)合金鐵水再經(jīng)過粗煉、精練、澆鑄、軋制成優(yōu)質(zhì)合金鋼。
      2.根據(jù)權利要求1所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在 于所述步驟2可用以下幾個步驟替代1)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選,將鎳、鉻、鐵富集,再 重壓成富集鎳鉻合金鐵塊;2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進一步熔分、富集成合金鐵水;3)鑄成較高品位的鎳鉻合金鐵錠,作為冶煉鎳鉻合金含量較高的合金鋼的添加劑。
      3.根據(jù)權利要求2所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在 于所述步驟3可用以下步驟替代1)直接將合金鐵水送到鐵水爐外精煉爐或煉鋼爐,冶煉鎳、鉻含量較高的清潔合金鑄鐵。
      4.根據(jù)權利要求3所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征 在于所述罐式爐所述罐式爐裝置包括反應罐預熱段和反應罐還原段,反應罐預熱段是 Φ250 350耐熱鋼排管或長方形耐熱鋼、耐火材料構筑的豎罐,反應罐還原段是用碳化硅 或其他耐火磚砌筑的寬300 500mm、長寬比大于3、高6 12米高的長方形豎罐。
      5.根據(jù)權利要求4所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在 于所述電爐包括礦熱爐、電弧爐和感應爐,所述轉(zhuǎn)爐包括頂吹型轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖痛敌娃D(zhuǎn)爐和 側吹型轉(zhuǎn)爐,批量大、合金含量低的用轉(zhuǎn)爐,批量小、合金含量較高的用電爐。
      6.根據(jù)權利要求5所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在 于鋼水精煉爐用于對經(jīng)過煉鋼爐熔化和初步冶煉的合金鋼水進行精煉,不加或少加合金 調(diào)整成分,主要是進行冶煉優(yōu)特鋼需要的脫氣、除夾雜、精確調(diào)整合金成分等作業(yè),可分別 選用LF爐、AOD爐、VOD爐。
      7.根據(jù)權利要求2所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在 于所述磁選和熔化分離出的雜質(zhì),主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物,收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔 料。
      8.根據(jù)權利要求2所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,其特征在 于所述爐外精煉在魚雷罐車、鐵水包、或LF爐等設備上進行,根據(jù)產(chǎn)品用途、材料要求調(diào) 整合金化學成分和溫度,生產(chǎn)清潔合金鑄鐵件。全文摘要
      直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,選用Ni0.5~2.5%、Cr0.5~4%、TFe5~60%的低品位鎳鉻共生鐵礦為原料,添加脫硫劑,在罐式爐中用非煉焦煤、煤氣或天然氣加熱并直接還原的非焦冶金技術,將礦石中鎳、鉻、鐵金屬化成鎳鉻合金鐵塊;對鐵鎳鉻合金鐵塊再進行多種方式的加工制得優(yōu)質(zhì)合金鋼。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法,是直接使用Ni0.5~2.5%、Cr0.5~4%、TFe5~60%的共生鐵礦,生產(chǎn)各種鎳鉻合金鋼的新工藝,流程短、能耗物耗低,降低了生產(chǎn)線工程投資和生產(chǎn)成本,提高了企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益。
      文檔編號C22C38/40GK101892414SQ20091014284
      公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權日2009年5月18日
      發(fā)明者董書通, 趙平 申請人:鄭州永通特鋼有限公司
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