[發明專利]一種回收熔煉爐渣中鉻元素的不銹鋼冶煉方法

有效

• 申請號: 201710424366.5
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107267850B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 王敏;包燕平;張樂辰;張超杰;趙立華;李新;邢立東;肖微
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/068;C21C7/10;C21C5/54
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及不銹鋼冶煉領域，具體涉及一種回收熔煉爐渣中鉻元素的不銹鋼冶煉方法。通過此方法，可以回收電爐氧化渣中的鉻，提高鋼渣的利用效果。本方法在電爐工藝中不再進行預還原操作并增加電爐下渣量，在VOD精煉過程中通過高真空條件下使用電爐爐渣對不銹鋼鋼液進行脫碳，利用電爐爐渣中高含量的Fe₂O₃、Cr₂O₃等氧化物實現脫碳及還原爐渣的目的。在VOD冶煉時，脫碳階段采用電爐爐渣作為脫碳氧源，電爐爐渣中的鉻、鎳氧化物在經過脫碳和脫氧劑反應后將還原進入鋼中，減少VOD工序中補加鉻鐵的用量，并還原回收爐渣中的鉻、鎳資源。

技術領域

本發明主要屬于不銹鋼冶煉領域，具體涉及一種回收熔煉爐渣中鉻元素的不銹鋼冶煉方法。

背景技術

使用返回料生產不銹鋼的主要工藝流程包括電爐和VOD精煉。為了提高不銹鋼的性能，需要在冶煉過程中加入重金屬鉻，但在電爐工藝中，由于大氣條件下進行吹氧脫碳，鋼中鉻元素將被氧化成Cr3+，因此電爐冶煉結束后，爐渣中含有12-17％的氧化鉻，而為保證VOD真空吹氧脫碳效果，電爐富鉻渣將被扒除。富鉻渣的扒除將產生大量固體廢棄物，將對環境造成污染并占用大量土地，我國鋼廠爐渣回收利用方式較為簡單，其回收效果差導致其中鉻元素的浪費。同時，廢棄物中含有一定量的Cr³⁺和Cr(Ⅵ)，在自然條件下即可實現Cr³⁺氧化成Cr(Ⅵ)。Cr(Ⅵ)毒性劇烈，不僅危害生態環境，影響動植物生長，而且可通過消化道和皮膚進入人體，對人體健康構成威脅。中國環保法規定廢棄物中浸出鉻的含量不高與15mg/L、Cr(Ⅵ)含量不高于5mg/L。

因此，需要降低煉鋼工藝中產生的廢渣的鉻含量。現有的冶煉工藝中，通過在電爐氧化期后進行一定預還原，但由于VOD工藝中仍需進行吹氧脫碳，電爐過程中對富鉻爐渣進行還原將受到限制。因此，如果改進冶煉工藝提高煉鋼過程中鉻的回收利用率降低最終廢渣中的鉻含量是本領域的一個亟需解決的難點。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種回收熔煉爐渣中鉻元素的不銹鋼冶煉方法，在VOD精煉過程中真空還原電爐富鉻渣中的鉻，通過此方法，可以回收電爐氧化渣中的鉻，提高鋼渣的利用效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種回收熔煉爐渣中鉻元素的不銹鋼冶煉方法，所述冶煉方法包括熔煉和VOD精煉，熔煉出鋼過程中適當增加下渣量，使熔煉產生的爐渣隨鋼液進入鋼包進行VOD精煉，VOD精煉過程中吹氧脫碳后，繼續底吹氬氣真空攪拌使熔煉產生的爐渣和VOD吹氧過程中產生的爐渣與鋼中碳進行還原反應，還原熔煉產生的爐渣和VOD吹氧過程中產生的爐渣中的鉻氧化物回收爐渣中的鉻資源。

進一步地，鋼液中碳還原熔煉產生的爐渣和VOD吹氧過程中產生的爐渣中鉻氧化物，真空壓力保持在150-300Pa以下，時間為600s-1200s。真空壓力在300Pa以下時，(一般在150-300Pa之間)熔渣中鉻氧化物與鋼液中碳的反應動力學條件最佳，在該條件下600s-1200s可以實現渣主要鉻氧化物的大部分還原，若真空壓力保持在300pa以上則還原所需要的時間會延長較多，會影響到生產流程的匹配；真空壓力太低(<150Pa)則會導致真空室鋼液噴濺增大、溫降增加，同樣不利于生產。

進一步地，熔煉后期不添加預還原劑。

進一步地，保證VOD入罐溫度為1650℃-1680℃。VOD真空處理過程中鋼液有較大溫降，根據上述的還原鉻氧化物所需的真空保持時間判定，控制VOD入罐溫度在1650℃-1680℃之間可以保障鋼液在后續澆注的順行；高于1680℃則后續澆注溫度太高容易導致鑄錠偏析，溫度太低則會導致后續澆注過熱度不夠，導致澆注過程冷鋼結瘤。

進一步地，隨鋼液進入鋼包的爐渣量為鋼液重量的1％-3％。