[发明专利]90t顶底复吹转炉中铬矿直接还原合金化的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种90t顶底复吹转炉中铬矿直接还原合金化的方法。

背景技术

铬是耐热钢和不锈钢等材料中最重要的合金元素之一，该元素能显著提高钢材的强度、硬度和耐磨性，以及抗氧化性和耐腐蚀性。在目前条件下，为提高钢中的铬含量，多是在冶炼或精炼过程中加入铬系合金或金属铬进行铬合金化操作。但是，制造铬系合金是一个高耗能、高污染的过程。生产每吨铬铁需消耗电能约3000～5000KW·h，而且在制造过程中还要消耗大量焦炭，排出粉尘和CO₂等对环境有害的物质。采用铬矿熔融还原直接合金化的方法是解决以上问题的一个较好方向，该方法利用铬矿石与铁水中的还原剂（C、Si、Mn等）反应，直接将铬还原而进入铁水或钢水成为合金元素，从而省去制造铬铁合金的生产环节，有利于提高资源利用效率、减少能源消耗和环境压力。

日本在铬矿直接还原方面做了较多的研究和试验工作。20世纪80年代，住友金属进行了转炉中处理5吨铬矿的试验，通过从炉顶直接加入铬矿石，经过120min冶炼，生产出含铬为20～40的不锈钢母液（德田诚，铁与钢，1985，71：144），在此基础上，还开发了利用脱磷铁水冶炼不锈钢母液的方法；日本学者片山裕之也报道了利用回转窑和转炉联合熔融还原铬矿的方法，最后所得粗钢成分中铬含量达到53%；川崎制铁（川崎制铁技报，1996，4）还试验过底部喷粉的方法；日本中央研究所则设计过专用的顶喷氧枪。国内对于铬矿直接还原合金化的研究，目前还停留在理论分析和试验研究阶段，章奉山教授在论文《转炉少渣吹炼铬矿直接还原合金化基础研究》（钢铁，2001，v36（5））中，分析了相关影响因素，得出有利于提高铬矿还原速度的条件为较高碱度、较高温度、熔池强搅拌等，刘岩等则提出了外加还原剂、炉渣高碱度和低氧化性等有利于铬矿直接还原的条件（刘岩，姜茂发，许力贤，刘承军，王德永。铬矿熔融还原不锈钢直接合金化的热力学分析。钢铁研究学报，2006年第11期）。

总结起来，国内外目前对转炉中铬矿直接还原合金化的研究和试验工作有以下几个特点：

1）基本以生产不锈钢母液为目的，仍需进一步冶炼或精炼才能得到合格钢液；

2）从炉顶加入铬矿时，需要压块或预还原的铬矿石，并配加碳粉等还原剂；从顶部或底部喷入铬矿时，除了要预先将矿石磨粉，还需要专门的顶部喷枪或底部喷粉装置，设备要求极为精细，维护难度和成本很高；

3）转炉中大量加入铬矿后，渣系以CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂为主，并含有少量Cr₂O₃，该渣系粘度较大、熔点较高，给转炉冶炼过程控制、终点成分控制都带来极大困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种90t顶底复吹转炉中铬矿直接还原合金化的方法，该方法可以有效保证转炉的脱磷效率，提高铬的收得率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案中转炉冶炼的工艺如下：

1）废钢装入方法：先向转炉内装入废钢，后兑入铁水，所述铁水中的硅含量按重量百分比为0.1～0.5%，磷含量按重量百分比为0.08～0.15%，废钢加入量m的计算公式为：m=[a-(1280-T)*b/10-c*d]*w_铁水/1000，其中a为100～150；T为铁水兑入转炉前的摄氏温度值；b为5.5～6；c为1.6～2；d=1000w_铬矿/w_铁水；m的单位与w_铁水的单位相同；