[發(fā)明專利]大容量礦熱爐控制鐵合金中鋁含量的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310365065.1
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104419830A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳麗萍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京世紀錦鴻科技有限公司
• 主分類號: C22B4/06
• 分類號: C22B4/06;C22C1/00;C21C7/06;C22C35/00
• 代理公司: 北京瑞成興業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11288
• 代理人: 徐云瑞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵合金的制備方法，特別是涉及在大容量礦熱爐冶煉時控制其所冶煉的鐵合金鋁含量的方法。

背景技術(shù)

鐵合金通常用作鋼水的脫氧劑和/或合金化劑。有些鋼種，如電工鋼和重軌鋼要求嚴格控制鋼中的鋁含量，因此就需嚴格控制其所用的合金中的鋁含量。比如，用于電工鋼和重軌鋼的硅鐵和硅鈣鋇鎂復(fù)合脫氧劑中的鋁含量就被限制在1%（重量）以下。

所述鐵合金中的鋁來自其所用的礦石、還原劑，尤其是焦炭中所含的雜質(zhì)和灰分。所述的雜質(zhì)和灰分中均含比例很高的Al2O3。這些Al2O3中的Al在礦熱爐冶煉的過程中被還原出來并熔在成品鐵合金中，從而使產(chǎn)品鐵合金的鋁含量升高。很容易想到的是，只要選用高品位的礦石和低灰分的還原劑就能制備出低鋁的鐵合金。在自然界中，含雜質(zhì)少的礦石儲量有限，即使精心地選礦、洗滌也不可能將所述雜質(zhì)全部去除，因此選用低灰分的還原劑可能是解決上述技術(shù)問題的主要途徑了。

中國專利申請200510096335.9公開了一種制備鋁含量為0.5-1%的低鋁硅鈣鋇合金的方法。該方法控制鋁含量的主要手段是，將礦熱爐的爐溫控制在1800℃以下；在所熔煉的合金出爐之前向爐內(nèi)加螢石，所述螢石可還原[Al]，從而降低合金中單質(zhì)鋁的含量。本發(fā)明人基于冶金原理上的考慮，認為上述方法是不可行的，因為，將礦熱爐的爐溫控制在1800℃以下，其它的合金元素，如硅、鈣和鋇就不可能被還原，所以通過降低爐溫來防止鋁的還原的想法是不實際的；另外，螢石，即CaF2既不能將Al2O3中的Al還原出來，也不能將上述的Al氧化成Al2O3并將其驅(qū)至爐渣之中，所以，通過往礦熱爐中添加螢石來去除合金中的鋁也不現(xiàn)實。由于有悖于公知的冶金原理，所以可以肯定，該專利申請所述的方法，對于將合金中的鋁含量限于0.5-1%的范圍無任何具有真正價值的技術(shù)啟示。

中國專利申請200910008561.5公開了一種鋁含量小于等于1.5%的硅鈣鋇鎂復(fù)合合金,該合金是在容量為6300KVA的礦熱爐中制備的。所述合金系用木炭和石油焦作還原劑制備而成的。盡管木炭的灰分低，而且反應(yīng)活性好是眾所周知事實，但面對森林資源日漸匱乏的現(xiàn)實，大量使用木炭作還原劑，顯而易見地是不可取的。

中國專利申請87104601公開了一種涉及“高純硅鐵”的生產(chǎn)方法。該方法系在4000KVA礦熱爐中實施，所用的還原劑為石油焦，其灰分含量為0.10-1.44%；粒度為0-10毫米，其中0-5毫米的占絕大多數(shù)；所得的合金的鋁含量分別為0.4%和0.1%。從其使用的石油焦的灰分含量看，按該方法應(yīng)該能夠制得上述合金。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，石油焦是一種極易石墨化的碳質(zhì)材料。當將其在礦熱爐中作還原劑時，它極易因石墨化而沉積于爐底，導(dǎo)致爐底上漲，于是不得不停爐處理。盡管石油焦的灰分含量很低，但其明顯的石墨化趨勢，使其在礦熱爐中遲遲得不到應(yīng)用。中國專利申請87104601解決上述的石油焦石墨化難題的方法的十分巧妙。該方法通過控制所用的石油焦的粒度來控制其反應(yīng)活性。眾所周知，作為還原劑的石油焦的粒度越小則其比表面積就越大，因而其反應(yīng)活性也就越高。該專利申請所述的方法，充分利用了粒度為0-10毫米，其中0-5毫米的占絕大多數(shù)的石油焦的高反應(yīng)活性，就可使其在充分石墨化之前，已全部或大部與原料中的SiO2等氧化物反應(yīng)而生成氣態(tài)的CO逸出反應(yīng)區(qū)域，也就是說，只要創(chuàng)造條件，使所述石油焦因參加上述還原反應(yīng)而消耗的速度，大于其本身石墨化的速度，就可避免了石油焦石墨化的難題。

通常在使用冶金焦作礦熱爐還原劑時，其粒度一般為5-18毫米，而且禁用焦炭粉末。作這樣的要求，是為了保證礦熱爐的料層具有良好的透氣性。要求礦熱爐料層具有良好的透氣性是基于如下2點考慮：其一，是為了保證礦熱爐內(nèi)的還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO能夠順利排出，使所述的還原反應(yīng)能夠順利進行；其二，是防止因排氣不暢而引起爐內(nèi)熔體的噴濺。專利申請87104601所述的方法，僅適用于4000KVA的小容量。該爐的熔池淺，料層厚度小，即使透氣性較差可能也不會引起嚴重問題，但對于容量為12500KVA或以上的礦熱爐而言，選用粒度為0-10毫米，其中0-5毫米的占絕大多數(shù)的石油焦作還原劑，就難以保證礦熱爐的料層具有良好的透氣性了。本領(lǐng)域技術(shù)人員不能確認，專利申請87104601所述的，粒度為0-10毫米，其中0-5毫米的占絕大多數(shù)的石油焦是否也適用于12500KVA或以上的礦熱爐。

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于大容量礦熱爐的，新的制備低鋁含量鐵合金的方法，該方法既利用了石油焦低灰分含量的優(yōu)點，又避免了其易于石墨化的不足，而且還可使料層具有良好的透氣性。