專利名稱：一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，特別是涉及氬氧精煉鉻鐵合金降碳保鉻的方法。
背景技術(shù)：
采用氬氧精煉技術(shù)精煉鉻鐵合金是獲得低碳或超低碳鉻鐵合金的一種高效節(jié)能的精煉方法，而在精煉鉻鐵合金時盡量減少鉻的損失，獲得低碳高鉻含量的鉻鐵合金是冶金工業(yè)追求的重要目標。專利申請95108548. 4,200710034451. 7等提出了氬氧精煉含Cr鋼水和鉻鐵合金的有效方法，但對吹氧造成鉻的氧化損失未能提出具體方法；專利申請201010102823. 7和201010115072. 2提出了在氬氧精煉鉻鐵合金的氧化期保持較高溫度進行降碳的方法，雖可有效降低鉻的氧化損失，但要滿足精煉過程始終保持高溫狀態(tài)是困難的，精煉過程必然存 在升溫、降溫過程及一定時間的低溫狀態(tài)，刻意地追求較高溫度的精煉，會增大精煉的操作難度。為減少鉻的氧化損失，有些氬氧精煉鉻鐵合金也仿照不銹鋼氬氧精煉還原期的方法，在氬氧精煉鉻鐵合金的氧化期結(jié)束后加入一定量的金屬鋁和硅鐵來還原熔渣中的氧化鉻。由于鉻含量約70%wt的鉻鐵合金在氬氧精煉氧化期鉻的氧化量要比不銹鋼(鉻含量約18 20%wt)氬氧精煉氧化期鉻的氧化量大得多。如用大量的金屬鋁來還原熔渣中的氧化鉻，會顯著增加鉻鐵合金的制造成本并會降低熔渣的堿度；如用大量的硅鐵來還原熔渣中的氧化鉻，則會因大量鐵和硅進入熔體使鉻鐵合金的鐵增加而降低了鉻鐵合金的鉻含量，同時會使鉻鐵合金增硅增碳并明顯降低熔渣的堿度。因此鉻鐵合金在氬氧精煉還原期用金屬鋁和硅鐵來還原熔渣中的氧化鉻是有限的，并使得每爐鉻鐵合金在氬氧精煉后鉻的損失控制困難，鉻損失仍在4 8%wt較大的偏差范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氬氧精煉鉻鐵合金中減少鉻損失的方法，是在氬氧精煉的還原期向爐中熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)，使熔渣中的氧化鉻與噴到熔渣表面的含碳物質(zhì)接觸并發(fā)生還原反應，還原的鉻進入熔體，生成的一氧化碳反應生成二氧化碳被排放。通過上述在還原期向爐中熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)，可以不再對氬氧精煉的氧化期嚴格地追求保持較高溫度，即使因精煉溫度不當造成了較多的鉻被氧化，也可采用上述還原方法將熔渣中的大量氧化鉻還原，使熔渣中的氧化鉻降至最低，從而使鉻的損失達到最??；然而，簡單的向爐中噴吹含碳物質(zhì)通常是不允許的，原因是氬氧精煉主要目的是降碳，同時盡量減少鉻的損失，這一降碳過程一方面要對熔體進行有效地排碳，另一方面要嚴格防止熔體與其它含碳物質(zhì)接觸以防止增碳，特別是在精煉后期由于鉻鐵合金熔體碳含量較低，更要避免與碳源接觸。因此，要在氬氧精煉的還原期向爐中噴吹含碳物質(zhì)，使熔渣中氧化鉻還原且避免含碳物質(zhì)與熔體接觸，經(jīng)實驗證明需要具備的條件因素為1)保證較充足的底吹氬氧混合氣(氬氣或氮氣及少量氧氣)，使熔體表面的含碳氣體(如一氧化碳或二氧化碳)分壓達到最小以有利于熔體排碳并避免碳再進入熔體；2)在保證排碳和避免碳再進入熔體的前提下，底吹的氬氧混合氣的氧含量應盡量小，以保證熔體中鉻的繼續(xù)氧化趨勢最?。?)底吹氬氧混合氣又不能過大，避免熔體表面波動過大以減少熔體與熔渣的相互攪拌；4)由于熔體中硅在氧化期大量被氧化形成氧化硅進入渣中，使熔渣堿度降低，因此應在氧化期結(jié)束后向原熔渣中補充一定量的高堿度渣料，提高熔渣堿度及降低熔渣粘度；5)通過加入高堿度渣料來保持一定的熔渣厚度，熔渣厚度過薄會使噴吹的含碳物質(zhì)直接與熔體接觸，導致熔體增碳；熔渣厚度過厚也會阻礙熔渣中氧化鉻與含碳物質(zhì)接觸，導致反應效率降低；6)需要控制噴吹含碳物質(zhì)流量及流速，在確保含碳物質(zhì)不與熔體接觸的前提下，爭取在較高的熔體溫度下用較大的流量及流速來縮短噴吹時間是必要的；7)在調(diào)控噴吹流量的同時需要不斷調(diào)整噴槍口(如頂槍槍口)高度來調(diào)節(jié)噴吹氣流對熔渣的壓力，保證不吹透熔渣層；8)熔體在還原期底吹氬氧混合氣會使熔體逐漸降溫，因此應保證熔體在還原期開始時具有較高的溫度，以有利于鉻的還原及保持熔渣較高的流動性。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，是在氬氧精煉的氧化期頂?shù)讖痛禋逖趸旌蠚饨堤己螅谶€原期進行氧化鉻還原，其特征是在 還原期向爐中熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)來還原氧化鉻，其具體步驟如下
1)在氧化期結(jié)束前通過加大吹氧量使熔體溫度1700 1850°C；
2)從還原期開始到結(jié)束始終對熔體底吹氬氧混合氣，流量為O.2 O. 6立方米/噸熔體·分鐘，氬氣與氧氣的混合比為8:2 10:0 ;
3)向熔渣中補充氧化鈣系渣料并攪拌，再陸續(xù)補充氧化鈣系渣料，使熔渣厚度保持在100 300毫米；
4)向熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)O.5 3分鐘后再向熔渣表面噴吹氬氣10 60秒并反復交替噴吹，噴吹含碳物質(zhì)噴吹流量為O. I I. O立方米/噸熔體·分鐘，噴槍口距熔渣面高度設定為O. 2 I. O米，噴吹氬氣攪拌流量為O. 5 2. O立方米/噸熔體·分鐘，頂槍口距熔渣面高度設定為O. 2 I. O米。所述的含碳物質(zhì)是含碳顆粒與氣體的含碳混合氣，其顆粒含量小于60千克/立方米。所述的含碳物質(zhì)是液態(tài)碳氫化合物與氣體的含碳混合氣，其碳氫化合物含量小于80千克/立方米。所述的含碳顆粒是指碳粉或煤粉或它們的混合粉，其粒度不大于5毫米。所述的液態(tài)碳氫化合物是指柴油、煤油、重油、石蠟等可燃液體。所述的氣體是氣態(tài)碳氫化合物與氬氣或氮氣組成的混合氣，混合比例為8:2
5:5ο所述的氣態(tài)碳氫化合物是指天然氣、乙炔等可燃氣體。所述的噴吹氬氣攪拌是指噴吹純氬氣攪拌或噴吹純氮氣攪拌或噴吹氮氣與氬氣混合氣攪拌。所述的底吹氬氧混合氣中的氬氣是指純氬氣或純氮氣或氮氣與氬氣混合氣。所述的氧化鈣系渣料為氧化鈣-氧化鋁-氧化鎂渣系，組成為(wt%) :55 65氧化隹丐，15 25氧化招,8 15氧化鎂,3 6氟化隹丐。
在上述氬氧精煉還原期向熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)可以是連續(xù)進行，也可以間斷進行，可以多次對熔渣和熔體取樣進行鉻含量檢測，當取樣熔渣中鉻含量偏高時，繼續(xù)向熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)并逐漸減少噴吹流量，直至取樣熔渣鉻含量低于預期指標后出爐。上述所說向熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)O. 5 3分鐘后再向熔渣表面噴吹氬氣的目的是為進一步降低熔渣表面的一氧化碳分壓，加快還原反應進行。本發(fā)明的積極效果是可使用廉價的碳粉等快速還原熔渣中氧化鉻，且不會對鉻鐵合金熔體增碳，精煉后的鉻鐵合金碳含量可低于O. 25wt%,鉻損失率低于2. 6%。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的描述 實施例所采用的氬氧精煉爐為5噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐，并配裝噴吹含碳物質(zhì)用的噴槍；每 爐加入高碳鉻鐵合金熔體原料4噸，碳含量為7. 4 7. 6%wt，鉻含量為70%wt ;精煉氧化期熔體溫度保持在1700 1850°C范圍，氧化期結(jié)束后熔體溫度保持在1700 1850°C，測定鉻損失率為7 8%，還原期補充熔渣料成分為(wt%)允許在55 65氧化鈣，17 23氧化招,8 15氧化鎂,4 6氟化I丐范圍內(nèi)。實施例I :在氬氧精煉氧化期后，測定熔體溫度1700°C，初始設定底吹流量為O. 6立方米/噸熔體·分鐘，底吹氬氣與氧氣的混合比為8:2 ;4分鐘后底吹流量改為O. 2立方米/噸熔體·分鐘，底吹氬氣與氧氣的混合比為10: 0，直至還原期結(jié)束；向熔渣中補充氧化鈣系渣料并攪拌，使熔渣厚度達到300毫米，并在還原期中陸續(xù)補充氧化鈣系渣料，使熔渣厚度在100 300毫米之間；用噴槍向熔渣表面噴吹氬氣與粒度小于5毫米的碳粉混合氣，混合氣顆粒含量為60千克/立方米，反復4次交替噴吹碳粉混合氣和吹氬順序與參數(shù)為1)噴吹碳粉混合氣流量設為4. O立方米/分鐘(I. O立方米/噸熔體·分鐘X4噸熔體)，噴槍口距熔渣面高度為I. O米，噴吹O. 5分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣20秒，吹氬流量為8. O立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為I. O米；2)噴吹碳粉混合氣流量設為2. O立方米/分鐘，噴槍口距熔渣面高度為O. 8米，噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為4. O立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 6米檢測碳含量(wt. %) O. 23%，鉻損失率為3. 4% ；3)噴吹碳粉混合氣流量設為O. 8立方米/分鐘，噴槍口距熔渣面高度為O. 5米，噴吹I分鐘后停止,再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為4. O立方米/分鐘,頂槍口距熔渣面高度為O. 6米；4)噴吹碳粉混合氣流量設為O. 4立方米/分鐘，噴槍口距熔渣面高度為O. 2米，噴吹3分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣60秒，吹氬流量為2. O立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 2米，檢測碳含量(wt. %)為O. 23%，鉻損失率為2. 5%。實施例2 :在氬氧精煉氧化期后，測定熔體溫度1850°C，初始設定底吹流量為O. 5立方米/噸熔體·分鐘，底吹氬氣與氧氣的混合比由8:2 ;3分鐘后底吹流量改為O. 5立方米/噸熔體·分鐘，底吹氬氣與氧氣的混合比為9: I ;再3分鐘后底吹流量改為O. 2立方米/噸熔體·分鐘，底吹氬氣與氧氣的混合比為10: 0，直至還原期結(jié)束；向熔渣中補充氧化鈣系渣料并攪拌，使熔渣厚度達到200毫米，并在還原期中陸續(xù)補充氧化鈣系渣料，使熔渣厚度在100 300毫米之間；用噴槍向熔渣表面噴吹氬氣與粒度小于I毫米的煤粉混合氣，混合氣顆粒含量為40千克/立方米，反復交替噴吹煤粉混合氣和吹氬順序與參數(shù)為I)先將流量設為I. 6立方米/分鐘(O. 4立方米/噸熔體·分鐘X 4噸熔體)，噴槍口距熔渣面高度為O. 6米，噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為I. 2立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 6米，如此反復4次，檢測碳含量(wt.%) O. 23%，鉻損失率為
3.5% ;2)再將流量設為O. 4立方米·分鐘，噴槍口距熔渣面高度降至O. 4米，做水平圓周運動噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為I. 2立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 6米，如此反復3次，檢測碳含量(wt. %)為O. 24%，鉻損失率為2. 3%。實施例3 :在氬氧精煉氧化期后，測定熔體溫度1760°C，設定底吹流量同實施例2，向熔渣中補充氧化鈣系渣料并攪拌，使熔渣厚度達到200毫米，并在還原期中陸續(xù)補充氧化鈣系渣料，使熔渣厚度在150 250毫米之間；用噴槍向熔渣表面噴吹氮氣與煤油的混合氣I)先將混合氣煤油含量設為80千克/立方米，流量設為I. 2立方米/分鐘，噴槍口距熔渣面高度為O. 5米，噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣15秒，吹氬流量為I. 2立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 5米，如此反復3次，檢測碳含量(wt. %) O. 22%，鉻損失率為3. 7% ；2)再將混合氣煤油含量設為30千克/立方米，流量設為O. 6立方米·分鐘，噴槍口距熔渣面高度降至O. 4米，做水平圓周運動噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為I. 2立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 6米，如此反復3次，檢測碳含量 (wt. %)為O. 25%，鉻損失率為2. 5%ο實施例4 :在氬氧精煉氧化期后，測定熔體溫度1820°C，設定底吹流量同實施例2，補充氧化鈣系渣料同實施例3 ;用噴槍向熔渣表面噴吹天然氣與氮氣的混合氣1)先將天然氣與氮氣的混合比例定為8:2，流量設為I. 5立方米/分鐘，噴槍口距熔渣面高度為O. 5米，噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為I. 5立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 5米，如此反復4次，檢測碳含量(wt. %) O. 23%，鉻損失率為3. 6% ；2)再將天然氣與氮氣的混合比例定為5:5，流量設為I. O立方米·分鐘，噴槍口距熔渣面高度不變，噴吹I分鐘后停止，再用頂槍吹氬氣10秒，吹氬流量為I. 2立方米/分鐘，頂槍口距熔渣面高度為O. 6米，如此反復3次，檢測碳含量(wt. %)為O. 22%，鉻損失率為2. 6%。
權(quán)利要求
1.一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，是在氬氧精煉的氧化期頂?shù)讖痛禋逖趸旌蠚饨堤己?，在還原期進行氧化鉻還原，其特征是在還原期向爐中熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)來還原氧化鉻，其具體步驟如下 1)在氧化期結(jié)束前通過加大吹氧量使熔體溫度1700 1850°C； 2)從還原期開始到結(jié)束始終對熔體底吹氬氧混合氣，流量為0.2 0. 6立方米/噸熔體 分鐘，氬氣與氧氣的混合比為8:2 10:0 ; 3)向熔渣中補充氧化鈣系渣料并攪拌，再陸續(xù)補充氧化鈣系渣料，使熔渣厚度保持在100 300毫米； 4)向熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)0.5 3分鐘后再向熔渣表面噴吹氬氣10 60秒并反復交替噴吹，噴吹含碳物質(zhì)噴吹流量為0. I I. 0立方米/噸熔體 分鐘，噴槍口距熔渣面高度設定為0. 2 I. 0米，噴吹氬氣攪拌流量為0. 5 2. 0立方米/噸熔體 分鐘，頂槍口距熔渣面高度設定為0. 2 1.0米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，其特征在于所述的含碳物質(zhì)是含碳顆粒與氣體的含碳混合氣，其顆粒含量小于60千克/立方米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，其特征在于所述的含碳物質(zhì)是液態(tài)碳氫化合物與氣體的含碳混合氣，其碳氫化合物含量小于80千克/立方米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，其特征在于所述的含碳顆粒是指碳粉或煤粉或它們的混合粉，其粒度不大于5毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，其特征在于所述的液態(tài)碳氫化合物是指柴油、煤油、重油、石蠟。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，其特征在于所述的氣體是氣態(tài)碳氫化合物與氬氣或氮氣組成的混合氣，混合比例為8:2 5:5。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，其特征在于所述的氣態(tài)碳氫化合物是指天然氣、乙炔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氬氧精煉鉻鐵合金減少鉻損失的方法，是在氬氧精煉的氧化期頂?shù)讖痛禋逖趸旌蠚饨堤己螅谶€原期進行氧化鉻還原，其特征是在還原期向爐中熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)來還原氧化鉻，使熔渣中的氧化鉻與噴到熔渣表面的含碳物質(zhì)接觸并發(fā)生還原反應，還原的鉻進入熔體，生成的一氧化碳反應生成二氧化碳被排放。通過上述在還原期向爐中熔渣表面噴吹含碳物質(zhì)，可以不再對氬氧精煉的氧化期嚴格地追求保持較高溫度，即使因精煉溫度不當造成了較多的鉻被氧化，也可采用上述還原方法將熔渣中的大量氧化鉻還原，使熔渣中的氧化鉻降至最低，從而使鉻的損失達到最小。
文檔編號C21C7/072GK102808066SQ201210314688
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者王淮, 吳化, 季長濤, 張德江, 尤文, 王佳立 申請人:長春工業(yè)大學