[發明專利]一種快速氬氧精煉低碳鉻鐵合金的方法及其改進裝置

無效

• 申請號: 201010115072.2
• 申請日: 2010-03-01
• 公開（公告）號: CN102191357A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 吳化;王淮;尤文;張德江
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及高碳高鉻合金降碳的方法，特別是涉及一種將高碳鉻鐵合金精煉成低碳鉻鐵合金的方法。

背景技術

低碳鉻鐵合金是冶煉特種鋼和超低碳合金結構鋼的重要原料，它的碳含量越低和鉻含量越高，其經濟價值和使用價值就越高。

目前冶煉低碳鉻鐵合金的方法主要為三步法和“波倫法”(Perrin)，其主要步驟為先生產碳含量(wt.％)大于8％的高碳鉻鐵合金，再以這種高碳鉻鐵合金為原料生產硅鉻合金，再以硅鉻合金為原料生產低碳鉻鐵合金，由此可獲得碳含量(wt.％)低于0.5％的低碳鉻鐵合金。這類方法的缺點是工序長，電耗高，鉻損失大。

近年研究嘗試采用不銹鋼氬氧精煉方法，直接用轉爐或AOD爐將碳含量(wt.％)大于8％、鉻含量(wt.％)為60％～75％的高碳鉻鐵合金熔體進行頂、底復吹氬(氮)/氧混合氣精煉，獲得低碳鉻鐵合金。其中：頂吹氬(氮)/氧混合氣的目的是大量氧化鉻鐵合金熔體中碳的同時，降低其熔體內和液面上的一氧化碳分壓，以有利于碳的氧化反應并盡量降低鉻的氧化；底吹氬(氮)/氧混合氣的目的是通過強烈攪拌來加強氧與碳的充分接觸并降低高碳鉻鐵合金熔體內的一氧化碳分壓，從而促進碳的氧化并盡量減少鉻的氧化。對氬(氮)/氧混合氣中氧含量的控制，一般是考慮隨著鉻鐵合金熔體中碳含量減少而逐步減少其氬(氮)/氧混合氣中氧的比例。

授權專利申請(93109254.X)提出的底吹感應爐冶煉超低碳高鉻合金鋼工藝，在感應爐內將低碳廢鋼和鐵合金混合熔化并升至一定溫度后進行底吹氧氣和惰氣的混合氣體，根據不同的碳含量區間采用不同的混合氣體比例，通過吹氣時間、溫度和混合氣體比例及流量的控制達到降碳目的，并在脫碳后加入還原劑，提高鉻的收得率。

授權專利申請(95108548.4)的含Cr鋼水的脫碳精煉方法，提出含鉻(Cr)鋼水在碳含量(wt.％)為1～0.05期間，僅向鋼熔池表面噴吹惰性氣體，向鋼熔池表面之下吹入氧氣、惰性氣體或氧氣和惰性氣體的混合氣體，攪拌渣和鋼水，使熔渣中的Cr₂O₃和鋼水中的C積極地產生Cr₂O₃+3C→2Cr+3CO的反應。

授權專利申請(200710034451.7)提出一種低微碳鉻鐵合金的生產工藝，采用中頻感應爐將高碳鉻鐵熔化后轉入罐體進行氬氧吹煉，再在真空條件下對其鉻鐵熔體進行氬氧混合底吹獲得低微碳鉻鐵合金。

專利申請(200810033920.8)提出將AOD爐中高碳母液采用大比例高強度氧進行側頂復合吹方式進行不銹鋼冶煉，可顯著縮短冶煉時間并減少鉻元素氧化量的方法。

上述專利申請所述的方法及目前文獻提出的氬(氮)/氧精煉鉻鐵合金的方法，對常規冶煉溫度與常壓條件下氬氧精煉碳含量(wt.％)、鉻含量(wt.％)都較低(碳≤1％，鉻18％)的不銹鋼熔體，會得到較好的“去碳保鉻”效果。但對碳含量(wt.％)高約8％，特別是鉻含量(wt.％)高達60％～75％的高碳鉻鐵合金熔體，也按照精煉不銹鋼的氬氧精煉方法同樣做到“去碳保鉻”獲得低碳鉻鐵合金，則會困難得多。對高碳鉻鐵合金熔體氬氧精煉與鉻系不銹鋼熔體氬氧精煉的難度比較為：

1)高碳鉻鐵合金熔體中的鉻含量要比不銹鋼熔體的鉻含量高的多，若將高碳鉻鐵合金熔體在較低的常規溫度下進行氬氧精煉，容易使鉻優先于碳氧化，當其熔體碳含量(wt.％)降至約2％時，會有20～30％的鉻被氧化并進入熔渣中，而當其熔體碳含量(wt.％)降至1％以下時，會有近50％的鉻將被氧化。為減少鉻的氧化損失，在精煉后期通常加入大量鋁、硅鐵、鉻礦等對熔渣中的氧化鉻進行還原，但因鉻鐵合金熔體中鉻含量高并且熔渣中氧化鉻含量也高，加入鋁、硅鐵只能使熔渣中的氧化鉻部分還原，且需消耗大量鋁、硅鐵等而提高精煉成本。加入鉻礦可適當補充鉻鐵合金熔體中的鉻，但卻不能降低熔渣中氧化鉻的含量，同時會使鉻鐵合金熔體中碳、硫、磷等有害雜質含量增加。另外在加入大量鋁、硅鐵之前，還需要在氬氧精煉的氧化期加入大量氧化鈣等造渣料及輔助化渣料，提高其熔渣堿度，為后期加入硅鐵還原氧化鉻做好準備，但加入大量氧化鈣等渣料會在其熔體表面形成較厚且粘度較大的熔渣層，阻礙其熔體中的氧化氣體排出，這對碳含量較高的高碳鉻鐵合金熔體來說，表面較厚且粘度較大的熔渣層，會極大地影響碳的氧化反應進行，并會引起鉻的大量氧化。而且，增大熔渣量也會使熔渣中的氧化鉻濃度降低，使氧化鉻還原難度增大。