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低碳烙鐵

來源:內蒙古日升智博有限責任公司 官網

時間:2021-11-17 14:55:29

低碳鉻鐵(含碳0.15~0.50%)的冶煉方法主要有兩種:高碳鉻鐵精煉法和電硅熱法。

高碳鉻鐵精煉法 又分為用鉻礦精煉高碳鉻鐵和用氧氣精煉高碳鉻鐵。用鉻礦精礦高碳鉻鐵時,精煉爐渣具有較大的粘度和較高的熔點,冶煉過程溫度必須是較高的。因此,電耗高,爐襯壽命短,含碳量也不易降下來。用氧氣吹煉高碳鉻鐵具有較大的優越性,如生產率高、成本低、回收率高等。

傳統的生產方法還是電硅熱法。電硅熱法就是在電爐內造堿性爐渣的條件下,用硅鉻合金中的硅還原中鉻和鐵的氧化物,從而制得中低碳鉻鐵。

氧氣吹煉低碳鉻鐵

吹氧法煉制中低碳鉻鐵使用的設備是轉爐,故稱轉爐法。按供氧方式不同,吹氧可分側吹、頂吹、底吹和頂底復吹四種。我國采用的是頂吹轉爐法。

吹氧法是將氧氣直接吹入液態高碳鉻鐵中使其脫碳而制得中低碳鉻鐵。

高碳鉻鐵中的主要元素有鉻、鐵、硅、碳,它們都能被氧化。氧化吹煉高碳鉻鐵的主要任務是脫碳保鉻。當氧氣吹入液態高碳鉻鐵后,由于鉻和鐵的含量占合金總量的90%以上,所以首先氧化的是鉻和鐵,然后,這些氧化物將合金中的硅氧化掉。由于鉻、鐵、硅的被氧化,熔池溫度迅速提高,脫碳反應迅速發展,溫度越高,越有利于脫碳反應,并能抑制鉻的氧化反應,合金中的碳可以降得越低。

氧氣頂吹煉制中低碳鉻鐵的原料為高碳鉻鐵、鉻礦、石灰和硅鉻合金。

對于轉爐的高碳鉻鐵液要求溫度要高,通常在1723~1873K之間。鐵水含鉻量要高于60%,含硅不超過1.5%,含硫量小于0.036%。鉻礦是用作造渣材料的,要求鉻礦中的SiO3含量要低,MgO、Al2O3含量可適當高些,其粘度不能過大。石灰也是作造渣材料,其要求與電硅熱法的相同。硅鉻合金用于吹煉后期還原高鉻爐渣,一般可用破碎后篩下的硅鉻合金粉末。

電硅熱法冶煉低碳鉻鐵

用電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵是在固定式三相電弧爐內進行的,可以使用自焙電極,爐襯是用鎂磚砌筑的(干砌)。爐襯壽命短是中低碳鉻鐵生產中的重要問題。由于冶煉溫度較高(達1650攝氏度),爐襯壽命一般較短。

冶煉中低碳鉻鐵的原料有鉻礦、硅鉻合金和石灰。鉻礦應是干燥純凈的塊礦或精礦粉,其中Cr2O3含量越高越好,雜質含量越低越好。鉻礦中磷含量不應大于0.03%,粒度小于60mm。硅鉻合金應是破碎的,粒度小于30mm,不帶渣子。石灰應是新燒好的,其CaO含量不少于85%。

鑒別方法:高碳鉻鐵(含碳為4~8%)、中碳鉻鐵(含碳為0.5~4%)、低碳鉻鐵(含碳0.15~0.50%)、微碳鉻鐵(含碳為0.06%)、超微碳鉻鐵(含碳小于0.03%)、金屬鉻、硅鉻合金。大量生產的含鉻50%的“裝料級鉻鐵”,用含Cr2O3和鉻與鐵比值較低的礦石。

鉻鐵按不同含碳量分為碳素鉻鐵(包括裝料級鉻鐵)、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵、微碳鉻鐵等。常用的還有硅鉻合金、氮化鉻鐵等。鉻鐵主要用作煉鋼的合金添加劑,過去都在煉鋼的精煉后期加入。冶煉不銹鋼等低碳鋼種,必須使用低、微碳鉻鐵,因而精煉鉻鐵生產一度得到較大規模的發展。由于煉鋼工藝的改進,現用AOD法(見爐外精煉)等生產不銹鋼等鋼種時,用碳素鉻鐵(主要是裝料級鉻鐵)裝爐,因而只需在后期加低、微碳鉻鐵調整成分,所以現鉻鐵生產重點是煉制碳素鉻鐵。

碳素鉻鐵用還原電爐冶煉,采用焦炭作還原劑,硅石或鋁土礦作熔劑。爐渣成分一般為SiO227~33%,MgO30~34%, Al2O326~30%,Cr2O3~9.0%。由于形成碳化鉻,產品含碳4~9%。現代冶煉鉻鐵的還原電爐容量為10000~48000千伏安,一般采用封閉固定式,冶煉電耗3000~4000千瓦·時/噸。冶煉硅鉻合金的電爐與鉻鐵還原電爐相似,冶煉方法有一步法和二步法兩種。一步法用鉻鐵礦、硅石、焦炭配加熔劑冶煉。二步法采用碳素鉻鐵、硅石、焦炭作原料進行無渣法冶煉,冶煉過程大體與硅鐵生產相仿。冶煉電耗每噸3000~4000千瓦·時左右。

中、低、微碳鉻鐵一般以硅鉻合金、鉻鐵礦和石灰為原料,用1500~6000千伏安電爐精煉脫硅,采用高堿度爐渣操作(CaO/SiO2為1.6~1.8)。低、微碳鉻鐵還大規模地采用熱兌法進行生產。生產時用兩臺電爐,一爐冶煉硅鉻合金,一爐熔化由鉻礦和石灰組成的熔渣。精煉反應分兩個階段在兩個盛桶內進行:①熔渣爐的熔渣注入第一盛桶后,把另一盛桶中已經初步脫硅的硅鉻合金兌入,由于熔渣氧化劑過剩量很大,脫硅充分,可獲得含硅低于0.8%、含碳低達 0.02%的微碳鉻鐵。②第一盛桶內反應后的熔渣(含Cr2O3約15%)移至第二個盛桶后,把硅鉻電爐煉就的硅鉻合金(含硅45%)熱兌入渣內,反應后得到初步脫硅的硅鉻合金(含硅約25%),兌入第一盛桶進一步脫硅,熔渣含Cr2O3低于2~3%可拋棄。

吹氧法精煉中、低碳鉻鐵,用液態碳素鉻鐵做原料,吹煉時向熔池中加入少量石灰、螢石造渣,出鐵前加硅鉻合金或硅鐵以回收渣中的鉻。微碳鉻鐵的吹煉則在一定真空度下才有可能。

真空固態脫碳法精煉,用磨細的高碳鉻鐵為原料,其中磨細的高碳鉻鐵的一部分經氧化焙燒作氧化劑,配加水玻璃或其他粘合劑,壓成團塊,經低溫干燥后,在車底式真空爐內,于真空度0.5~10毫米汞柱、溫度1300~1400℃下加熱還原35~50小時,可得到含碳低于0.03%甚至低于0.01%的微碳鉻鐵。

大堆驗證取樣:批量不足10噸時,應從不同部位隨機采取不少于10個小樣;批量為10噸以上,不足30噸時,應從不同部位隨機采取不少于20個小樣;批量為30噸以上時,應從不同部位隨機采取不少于30個小樣。每個小樣重量應大約相等,其塊度不小于20*20mm。取樣總量應不少于批量的0.03%。所取小樣應全部破碎至10mm以下,用四分法縮分至1-2kg,混勻后分成兩等份,一份制樣作分析用,一份作保留樣。

一般情況下都是檢驗鉻的含量,其次是化驗碳的含量,正常情況下鉻含量都應在60%±0.5.

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