[发明专利]一种用于对钢液直接进行铬合金化的产品及方法

说明书

本发明公开了一种用于对钢液直接进行铬合金化的产品及方法，属于冶金技术领域。本发明将铬化合物细粉与部分金属和/或碳质还原剂细粉混匀，在结合剂的辅助下压制成块状单体产品，以方式1)加入等待出钢的热钢包中，先利用钢包余热部分碳化还原铬化合物中的铬，随后出钢时借助钢液脱氧合金化条件完全还原铬化合物中铬，或2)直接加入出钢钢液中，在出钢过程中借助钢液脱氧合金化条件完成铬化合物中铬的完全还原，从而实现采用铬化合物对钢液进行即时直接铬合金化，无需任何额外的相关辅助设施或额外辅助操作。同时，在特定钢种条件下，根据还原剂中碳素与金属配比和加入方式的变化，实现从高碳到微碳成品铬铁合金替代。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种用于对钢液直接进行铬合金化的产品及方法。

背景技术

在冶金领域中，对钢进行铬的合金化是提高钢的强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化等性能所必须的重要手段，被广泛运用于不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等各种用途的特种钢材的生产中，具体处理的方式主要是通过对钢液进行铬合金化来实现的。

然而，将用于对钢液铬合金化的精选富集铬化合物制成目前常用的成品铬铁合金是一个高能耗、高污染和低效率的冶金化工过程。近年来炼钢工作者一直致力于采用富集铬的铬化合物直接对钢液进行铬合金化的理论研究和试验，并进行了数十年的探索和尝试。尽管采用铬化合物直接进行钢液铬合金化的优点很多，但实际工业生产中除了个别钢厂(如日本JFE的千叶厂、西宫厂)采用铬铁矿进行炉内合金化法与炼钢炉双联工业化生产高铬含量的不锈钢(此法相当于将铁合金生产厂的冶炼炉搬迁并合成在炼钢炉旁边或组合在一起)以外，仅有乌克兰顿涅斯克冶金工厂电炉炉内合金化生产结构钢和英钢联研发中心(1997)、瑞典皇家工学院等(2012～2016)采用铬矿物在炉内还原等的半工业性试验的报告，没有任何其它的工业化地应用推广，而且这些尝试的主要过程大都为：先将铬化合物经过在炉渣中的溶解渣化后，再经熔融还原形成金属铬，最后进入钢液的炉内还原工艺过程。这些尝试采用铬矿物对钢液进行合金化的方法都必须是通过在线冶炼辅助装置提供能量和物质，并创造热力学或动力学条件的过程来还原实现对钢液的直接合金化，方法存在着合金化作业繁琐、过程时间长，特别是溶解渣化后存在的铬元素钢渣平衡使得铬收得率低且不稳定，以及还原过程成本高等问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中尝试对钢液进行直接铬微合金化存在需要使用专门的装备与设施、工艺操作复杂繁琐、合金化过程时间较长、微合金化程度难以保证、收得率较低且收得率不稳定的问题，本发明提供一种用于对钢液直接进行铬合金化的产品及方法。本发明通过将该产品直接加入等待出钢的钢包内或正在出钢的钢包内，从而实现了采用铬化合物对钢液进行即时直接铬合金化，无需任何额外的相关辅助设施或额外辅助操作。同时，在特定钢种条件下，根据还原剂中碳素与金属配比以及加入方式的变化，能够实现从高碳到微碳成品铬铁合金替代。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种用于对钢液直接进行铬合金化的产品，其采用铬化合物作为金属铬源，与还原剂、结合剂细粉混匀后压制成块状单体。

更进一步的，所述铬的化合物为氧化铬、铬酸盐、铬硅酸盐中的一种或多种组合，折合Cr₂O₃含量大于30％。

更进一步的，所述还原剂采用碳素还原剂或金属还原剂的一种或两种组合。

更进一步的，所述金属还原剂包括含硅、钙、铝的金属或合金中的一种或多种组合。

更进一步的，所述还原剂的总用量超过铬化合物中铁元素结合氧还原及铬元素结合氧还原所需的总平衡量之和。