低钛高碳铬铁生产方式的探讨
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浅谈高碳铬铁各种成分的影响因素及控制浅谈高碳铬铁各种成分的影响因素及控制摘要铁合金是由一种或两种以上的金属或非金属元素与铁元素组成的,并作为钢铁和铸造业的脱氧剂、合金添加剂、复原剂等的合金。
铬是钢中功能最多、应用最广泛的合金化元素之一。
铬具有显著改变钢的抗腐蚀能力和抗氧化能力的作用,并有助于提高耐磨性和保持高温强度。
在各种不锈钢中,铬是一种必不可少的成分。
本篇文章就当今社会高碳铬铁中碳、硅、硫和铬回收率方面进行了简要论述。
主要从高碳铬铁中各种成分反响的机理和常见成分控制进行阐述,揭示了各种成分的控制方法和效果。
关键词:高碳铬铁;成分控制;铬回收率目录1. 前言 ........................................................ - 1 -2. 冶炼原理 .................................................... - 1 -2.1电炉熔池结构............................................. - 1 - 2.2铬的碳化物生成机理....................................... - 2 - 2.3影响合金含碳量的因素..................................... - 3 -2.3.1铬矿 ............................................... - 3 -2.3.2合金的含硅量 ....................................... - 3 - 2.3.3渣型 ............................................... - 4 - 2.3.4冶炼操作 ........................................... - 5 -3. 高碳铬铁冶炼中的硅行为浅析 .................................. - 5 -3.1高碳铬铁冶炼过程中合金含硅量的变化规律:................. - 5 - 3.2高碳铬铁冶炼过程中合金含硅量变化的影响因素:............. - 5 -4. 高碳铬铁合金降硫途径探讨 .................................... - 6 -4.1硫的来源及存在状态....................................... - 6 - 4.2降低高碳铬铁合金中硫含量主要有一下几种途径............... - 6 - 4.3原因分析................................................. - 7 -5. 高碳铬铁冶炼中铬元素的流向分析及提高铬回收率的途径探讨 ...... - 7 -5.1有关计算式............................................... - 7 - 5.2铬元素的流向分析......................................... - 8 - 5.3提高铬元素回收率的途径................................... - 8 -6. 结论 ....................................................... - 10 - 后记 .......................................................... - 12 - 参考文献 ...................................................... - 13 - 1. 前言我国国家标准规定高碳铬铁合金的含碳量为4一10% 。
高碳铬铁/低硅高碳铬铁/ FeCr55C10002009-12-11 10:00高碳铬铁/低硅高碳铬铁/ FeCr55C1000高碳铬铁的冶炼工艺:高碳铬铁的冶炼方法有高炉法、电炉法、等离子法、熔融还原法等。
冶炼高碳铬铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。
铬矿中Cr2O3≥40%,Cr2O3/∑FeO≥2.5,S<0.05%,P<0.07%,MgO和Al2O3含量不能过高,粒度10~70mm,如是难熔矿,粒度应适当小些。
焦炭要求含固定碳不小于84%,灰分小于15%,S<0.6%,粒度3~20mm。
硅石要求含SiO2≥97%,Al2O3≤1.0%,热稳定性能好,不带泥土,粒度20~80mm。
高碳铬铁(含再铬铁)主要用途有:1、用作含碳较高的流通珠钢、工具钢和高速钢的合金剂,提高钢的淬透性,增加钢的耐磨性和硬度。
2、用作铸铁的添加剂,改善铸铁的而磨性和提高硬度,同时使铸铁具有良好的耐热性;3、用作无渣法生产硅铬合金和中、低、微碳铬铁和含铬原料;4、用作电解法生产金属铬的含铬原料;5、用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。
铬铁矿是我国的短缺矿种,储量少,产量低,每年消费量的80%以上依靠进口。
我国铬铁矿矿床保有储量的84.8%分布在西藏、新疆、甘肃、内蒙古这些边远省(区),运输线长,交通不便。
据美国矿业局统计,1995年世界铬铁矿储量为37亿t,储量基础为74亿t,主要集中在南非(储量30亿t、储量基础55亿t)、津巴布韦(储量1.4亿t、储量基础9.3亿t)、哈萨克斯坦(储量3.2亿t、储量基础3.2亿t)、俄罗斯(储量400万t、储量基础4.6亿t),其他储量比较多的国家还有芬兰、印度、巴西、土耳其等(表3.4.2)。
若以我国A+B+C级储量与这些国家的储量基础相比,我国远在它们之后。
图二:高碳铬铁牌号及化学成分表。
铬铁冶炼工艺铬铁是一种含有铬和铁的合金,具有优异的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能,被广泛应用于冶金、化工、机械制造等领域。
铬铁的生产离不开铬铁冶炼工艺,下面我们就来了解一下铬铁冶炼的过程和工艺。
铬铁冶炼的基本过程包括选矿、炼矿、熔炼和成品处理等环节。
首先是选矿,选矿是指从矿石中提取出含铬的矿石。
常见的铬矿有菱铁矿、黑云母铬矿等,其中含铬量较高的菱铁矿是主要的铬矿。
选矿过程主要通过破碎、磨矿、浮选等方法,将含铬矿石中的铬分离出来。
接下来是炼矿,炼矿是将选矿后的矿石进行炼制,去除杂质和提高铬的纯度。
炼矿通常包括矿石焙烧、还原和浸出等步骤。
矿石焙烧是将矿石在高温下加热,使其发生化学变化,便于后续的还原和浸出操作。
还原是指将焙烧后的矿石与还原剂在高温下反应,使铬的氧化物还原成金属铬。
浸出则是利用酸性溶液将铬从矿石中溶解出来。
炼矿完成后,就是熔炼阶段。
熔炼是将铬的氧化物与铁矿石一起放入高温熔炉中,进行熔炼反应,得到含有一定铬含量的铬铁合金。
熔炼过程中需要控制温度、氧气含量等参数,以确保合金的成分符合要求。
通常在炉中加入一定比例的焦炭作为还原剂,促使铬的还原反应进行。
最后是成品处理,经过熔炼后得到的铬铁合金需要经过一系列处理工艺,包括浇铸成型、冷却、切割等过程,最终得到规格符合要求的铬铁合金产品。
在成品处理过程中,需要注意控制冷却速度、成型温度等参数,以确保产品的质量和形状。
总的来说,铬铁冶炼工艺是一个复杂的过程,需要经过多个环节的处理才能得到优质的铬铁合金产品。
只有严格控制每个环节的参数,才能确保产品的质量和性能符合要求。
铬铁合金在现代工业中具有重要的应用价值,其生产工艺的不断改进和完善,将进一步推动铬铁合金产业的发展。
铬铁冶炼工艺技术铬铁冶炼工艺技术是指将铬矿石和铁矿石进行冶炼,将铬和铁合金化的一种工艺。
铬铁是一种重要的冶金材料,被广泛应用于不锈钢、合金钢等行业。
下面将介绍铬铁冶炼工艺技术。
铬铁冶炼的第一步是选矿,通过对铬矿石进行选矿,将其中的有用成分分离出来。
一般来说,铬矿石中的铬含量较低,需要进行多次分离提纯。
选矿的方法主要有磁选、重选、浮选等。
通过这些方法,可以将铬矿石中的杂质去除,提高铬的含量。
选矿结束后,将铬矿石与铁矿石混合,进行冶炼。
铬铁的常用冶炼方法有电炉法和高炉法。
其中,电炉法是常用的冶炼方法之一。
电炉法利用高温电弧对混合料进行加热,使其熔化。
铬在高温下分离出来,与铁形成铬铁合金。
而高炉法则是利用高温和高压气流对混合料进行冶炼,使矿石中的铬逐渐分离出来。
冶炼后得到的铬铁合金还需要进行处理,以提高其纯度和合金含量。
一般来说,铬铁合金中的铬含量较低,需要利用冶金反应控制,将铬含量提高到要求的水平。
此外,还可以进行其他针对性的处理,如加入一定数量的其他合金元素,以改变铬铁合金的性质。
铬铁冶炼工艺技术的发展使得铬铁合金的质量和生产效率得到了显著提高。
目前,铬铁冶炼过程中的主要问题是能源消耗和环境污染。
为了降低能源消耗,可以采用先进的电炉技术和能源回收技术。
为了降低环境污染,可以采用先进的废气处理和废水处理技术,减少排放。
此外,还可以进行资源综合利用,将冶炼过程中产生的废料进行合理利用。
总之,铬铁冶炼工艺技术是将铬矿石和铁矿石进行冶炼,将铬和铁合金化的一种工艺。
通过选矿、冶炼和处理等步骤,可以得到高质量的铬铁合金。
为了提高冶炼效率,降低能源消耗和环境污染,需要不断研究和应用先进的技术。
铬铁冶炼工艺技术的发展对于提高冶金产业的发展水平和资源利用效率具有重要意义。
低碳铬铁规格摘要:一、低碳铬铁简介1.低碳铬铁的定义2.低碳铬铁的用途二、低碳铬铁的规格1.低碳铬铁的牌号2.低碳铬铁的化学成分3.低碳铬铁的物理性质三、低碳铬铁的生产工艺1.低碳铬铁的生产方法2.低碳铬铁的生产流程四、低碳铬铁的市场前景1.低碳铬铁的市场需求2.低碳铬铁的产能情况3.低碳铬铁的发展趋势正文:低碳铬铁是一种含碳量较低的铬铁合金,具有高强度、高硬度、耐磨性好等优点,广泛应用于不锈钢、耐磨钢、合金结构钢等钢铁材料的制造。
在我国,低碳铬铁的生产和应用已经取得了显著成果,为钢铁行业的发展做出了重要贡献。
一、低碳铬铁简介低碳铬铁,顾名思义,是一种含碳量较低的铬铁合金。
它具有高强度、高硬度、耐磨性好等特点,因此被广泛应用于不锈钢、耐磨钢、合金结构钢等钢铁材料的制造。
低碳铬铁不仅可以提高钢铁材料的耐磨性、抗腐蚀性等性能,还可以提高钢铁材料的抗氧化性和耐热性。
二、低碳铬铁的规格1.低碳铬铁的牌号我国低碳铬铁的牌号主要有FeCr55C6、FeCr50C6、FeCr60C7 等。
这些牌号的低碳铬铁在成分、性能等方面有所不同,但都具有优良的耐磨性、抗腐蚀性等特点。
2.低碳铬铁的化学成分低碳铬铁的化学成分主要包括铁、铬、碳等元素。
其中,铁是低碳铬铁的主要成分,铬是低碳铬铁的关键元素,碳是低碳铬铁的合金元素。
根据不同的牌号,低碳铬铁的化学成分有所不同。
3.低碳铬铁的物理性质低碳铬铁的物理性质主要包括密度、熔点、硬度等。
低碳铬铁的密度较大,熔点较高,硬度较高。
这些物理性质使其在耐磨、抗腐蚀等方面具有优良的性能。
三、低碳铬铁的生产工艺1.低碳铬铁的生产方法低碳铬铁的生产方法主要有高炉法、电炉法、真空法等。
这些方法在生产工艺、成本、环保等方面有所不同,但都可以生产出优质的低碳铬铁。
2.低碳铬铁的生产流程低碳铬铁的生产流程主要包括原料准备、熔炼、精炼、铸造等步骤。
在这些步骤中,需要严格控制熔炼温度、熔炼时间等条件,以确保低碳铬铁的质量和性能。
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高碳铬铁的生产需要多种原料,包括铬矿石、焦炭、硅石等。
第1篇一、引言铬铁是一种重要的合金材料,广泛应用于不锈钢、高速钢、模具钢、耐热钢等合金钢的生产中。
铬铁的生产工艺主要包括铬铁矿石的选矿、熔炼和精炼等环节。
本报告以我国某铬铁生产企业为例,对冶炼铬铁的生产实践进行详细分析,以期为铬铁生产提供参考。
二、生产流程1. 铬铁矿石的选矿(1)原料准备:将铬铁矿石破碎至一定粒度,以满足后续选矿工艺的要求。
(2)选矿工艺:采用浮选法进行选矿,将铬铁矿石中的有益成分与有害成分分离。
(3)精矿制备:通过磁选、重选等方法,进一步富集铬铁精矿。
2. 铬铁熔炼(1)原料准备:将选矿得到的铬铁精矿与适量的焦炭、石灰石等熔剂混合。
(2)熔炼工艺:采用电炉熔炼,将混合原料加热至熔化状态,进行熔炼。
(3)炉前操作:根据生产要求,对熔炼过程进行调节,确保铬铁质量。
3. 铬铁精炼(1)原料准备:将熔炼得到的铬铁熔体进行浇铸,得到初炼铬铁。
(2)精炼工艺:采用真空精炼、脱硫、脱磷等方法,提高铬铁的纯度。
(3)炉后操作:对精炼后的铬铁进行检验,确保其质量符合标准。
三、生产实践分析1. 生产设备(1)选矿设备:主要包括颚式破碎机、球磨机、浮选机等。
(2)熔炼设备:主要包括电炉、配料系统、炉前操作设备等。
(3)精炼设备:主要包括真空精炼炉、脱硫设备、脱磷设备等。
2. 生产工艺(1)选矿工艺:采用浮选法进行选矿,具有较高的选矿效率。
(2)熔炼工艺:采用电炉熔炼,具有较高的熔炼效率。
(3)精炼工艺:采用真空精炼、脱硫、脱磷等方法,确保铬铁质量。
3. 生产管理(1)人员管理:加强员工培训,提高员工操作技能和安全生产意识。
(2)设备管理:定期对生产设备进行维护保养,确保设备正常运行。
(3)质量管理:严格执行生产工艺和质量标准,确保产品质量。
四、存在问题及改进措施1. 存在问题(1)选矿效率有待提高:部分选矿设备老化,影响选矿效率。
(2)熔炼过程能耗较高:电炉熔炼过程中,能耗较高。
(3)精炼过程存在污染:真空精炼过程中,可能产生有害气体。
烧结铬矿冶炼高碳铬铁的探索摘要:论述了矿热炉冶炼商碳铬铁炉内炉料和炉气的基本运动规律。
实践表明,通过选择合适的烧结铬矿的配入量和搭配铬矿的类型生产高碳铬铁,可以有效地调节和控制炉况。
获得好的生产技术经济指标。
关键词:烧结铬矿、高碳铬铁、冶炼1、前言我国属于铬矿资源贫乏地区,大部分铬矿依靠国外之口。
因此,研究供应充足、价格便宜的粉状铬矿生产高碳铬铁的工艺流程具有重要意义。
目前.粉状铬矿冶炼高碳铬铁的工艺流程主要有直接入炉冶炼和预处理——冶炼两种。
前一种根据冶炼设备不同,有矿热炉冶炼和等离子扩冶炼两种不同工艺;后一种根据预处理方式不同,有烧结——冶炼、制球——冶炼和压块——冶炼三种不同工艺。
比较而言.烧结铬矿的热稳定性和还原性较好,烧结——冶炼流程的工艺成熟,矿耗和能耗低,经济效益好,各广家采用较多。
文献[1]对烧结工艺和烧结矿的物化性能进行了详细的论述;本文着重介绍不同配比方案的试验情况。
并旦在此基础上。
对烧结铬矿冶炼高碳铬铁的炉内状况作一分析。
2、矿热炉冶炼高碳铬铁炉内基本状况2.1 炉内物料特征区域根据文献[2][3],在正常的冶炼情况下,矿热炉冶炼高碳铬铁炉内有八大物料特征区域。
从上至下分别是散料层、融熔层、残焦层、带焦渣层、炉渣层、残矿层、出炉金属层和积铁层。
各区域的化学反应类型强度,炉料和炉气的组成、状态不同,并且在一个冶炼周期内其变化是时间的函数。
2.2 炉内主要化学反应根据文献[3],矿热炉冶炼高碳铬铁所涉及的主要化学反应可概括为三种类型:它们是矿物氧化成份的还原反应、成渣反应和金属液的脱碳、脱硅反应。
2.2.1还原反应2.2.2成渣反应2.2.3脱碳、脱硅反应2.3 炉料和炉气运动规律在矿热炉内炉料和炉气相向运动.互为阻力,彼此依存,互为消长。
2.3.1炉料下降取决于如下力学关系 P=P 有效—△P式中P 为决定炉料下降的力; P 有效为有效重力,由下式决定: P 有效=P 料-(P 摩+P 液) P 料为炉料拄本身重力;P 摩为炉衬对炉料和料块内部之间的磨擦阻力;△P 为炉气通过炉料的总压差, 近似表示上升炉气对炉料的阻力或支撑力.其影响因素可概括为如下通式:△P=f ×Dw ρ×22×H f 为阻力系数,在矿热炉条件下.其为无因次常数;w 为一定温度和压力下,炉气通过炉料层的实际流速,m /s ; ρ为气体实际密度,Kg/m 3; H 为炉料层的高度.m ;D 为散料颗粒间通道的当量直径,由下式决定: D=4ε/s ,(m)S 为单位容积散料总表面积.即此表面积:ε为料层空隙率,即料层空隙体积与散料堆体积之比。
高碳铬铁渣型的探讨将上表中的SiO2含量和MgO/Al2O3的比值在SiO2—MgO—Al2O3三元图中标出方法是:先由SiO2的含量作一平行于MgO—Al2O3的直线,再由SiO2顶点出发,按照MgO/ Al2O3的比值向MgO—Al2O3画一条直线,两直线的交点即为该矿在三元图中的位置。
二.高碳铬铁的终渣组成高碳铬铁的的渣型位于下图中ABCD中一个较宽的范围,在SiO2为26—40%,MgO/Al2O3为0.68—2.61的范围内都能生产出合格的高碳铬铁。
这四个顶点分别是:A点,SiO2=40%,MgO/Al2O3=2.61;B点,SiO2=26%,MgO/Al2O3=2.61;C点:SiO2=26%,MgO/Al2O3=0.68;D点:SiO2=40%,MgO/Al2O3=0.68。
高碳铬铁的渣型有人提出用∑RO·SiO2+ R2O3表达式表示,其中∑RO为CaO,FeO,MgO的摩尔数之和,R2O3为Al2O3和Cr2O3摩尔数之和。
终渣碱度为1.0—1.7之间,仅个别情况为酸性渣。
SiO2MgO+CaOAl2O3A BCD O HI既然终渣在上述范围同波动,那么是否存在一点是最理想的渣型?可以设想其交点即为此点,此点的组成为SiO 235%,MgO/Al 2O 3为1.22。
而另外有人认为,在选择高碳铬铁渣最佳组成部时,炉渣的MgO/Al 2O 3的值应与待熔铬矿尖晶石中的该比值相同,SiO 2则根据三元相图确定。
同时,根据国内外资料分析,渣中的MgO/Al 2O 3值一般为在1.0—2.55,而以1.3为宜。
三.高碳铬铁的配料铬矿、熔剂、还原剂的配比是按三元熔度图熔点约为1700℃考虑的,但总的都有个趋向是向上图中交点靠边近。
当然,在实际配料过程中,交点会有所漂移,为了控制合金含碳量,需要调整炉渣成分,因而改变炉料配比。
为提高炉渣碱度,可适量配入石灰(石),这样有利于提高炉渣流动性和脱硫能力、增强炉渣导电性。
铬铁工艺技术铬铁是一种重要的合金材料,广泛应用于制造业中。
铬铁具有许多显著的特性,如高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等,因此在制造机械零件、汽车零部件、刀具、模具等方面有着重要的应用。
而铬铁的生产则需要借助合适的工艺技术来实现。
铬铁的生产需要经过以下几个步骤:选材、熔化、浇铸、热处理和机械加工。
首先,选材是铬铁生产的第一步。
在选材过程中,需要确定合适的铬铁合金配比。
通常,铬铁的含铬量在14%至30%之间,含铬量越高,铬铁的硬度和强度也就越高。
此外,还可以根据具体需求添加其他元素,如镍、钢等,以进一步改善铬铁的性能。
接下来是熔化。
选好的原材料需要投入熔炼炉中进行熔化。
熔炼炉通常采用电炉或感应炉等高温设备,将原材料加热到合适的温度。
在熔炼过程中,需要控制炉温和材料的加入量,以确保合金配比的精确性和铬铁的质量。
此外,熔化过程还需要进行氧化还原反应,以使金属氧化物还原为金属。
熔化后的合金液倾倒到浇铸模具中进行浇铸。
浇铸是将合金液倒入模具中,待合金液冷却凝固后,取出模具,得到成品的过程。
浇铸过程是铬铁生产中的一个关键步骤,需要控制好浇注温度、浇注速度等参数,以确保铬铁的凝固过程均匀,从而避免产生缺陷和应力。
浇铸后,需要进行热处理。
热处理是通过加热和冷却的方法,改变铬铁的组织结构和性能。
热处理过程中需要控制温度、时间等参数,以使铬铁获得理想的硬度和强度。
常用的热处理方法有淬火、回火、正火等,根据具体需求选择合适的热处理方法进行处理。
最后是机械加工。
机械加工是对铬铁进行修整和加工,使其达到设计要求的形状和尺寸。
机械加工包括铣削、车削、切割、钻孔等操作,需要使用相应的机床和工具进行。
总结起来,铬铁的生产需要经过选择材料、熔炼、浇铸、热处理和机械加工等一系列工艺技术。
只有在掌握了合适的工艺技术后,才能够生产出具有良好性能的铬铁产品。
因此,对于铬铁制造企业来说,熟悉和掌握铬铁工艺技术是至关重要的。
高碳铬铁可行性研究报告一、引言高碳铬铁是一种重要的合金材料,具有硬度高、耐磨性好以及抗腐蚀的特点,被广泛应用于不锈钢、合金钢等领域。
随着现代工业的发展,对高碳铬铁的需求日益增加,市场潜力巨大。
因此,针对高碳铬铁的生产技术、市场需求和生产成本等方面进行可行性研究,对于企业决策和产业发展具有重要意义。
二、研究目标本报告旨在通过对高碳铬铁生产技术、市场需求和生产成本等方面的调研分析,全面了解高碳铬铁的生产和销售情况,评估高碳铬铁的生产可行性,并提出相关建议。
三、研究方法1.文献调研:通过查阅相关文献、资料,了解高碳铬铁的生产技术和市场需求等情况。
2.实地调研:走访高碳铬铁生产企业,了解其生产工艺、设备情况,以及市场销售情况。
3.统计分析:采用统计学方法,对市场需求量、价格走势、生产成本等数据进行统计分析。
四、高碳铬铁生产技术高碳铬铁是一种冶金合金,主要由铁、铬和碳组成。
其生产技术主要包括矿石选矿、还原熔炼等过程。
在生产过程中,需要掌握矿石的选择和还原熔炼的工艺,保证产品的质量和产量。
矿石选矿:高碳铬铁的主要原料是铬铁矿石,矿石中含有较高的铬和铁元素。
在选矿过程中,需要对矿石进行破碎、磨砂和选矿,提高矿石的纯度和品位。
还原熔炼:选矿后的矿石将进行还原熔炼,将铁和铬从矿石中提取出来,再经过淬火和铸造等过程,制成高碳铬铁成品。
五、高碳铬铁市场需求高碳铬铁是一种重要的冶金合金,具有硬度高、耐磨性好的特点,被广泛应用于不锈钢、合金钢等领域。
随着不锈钢、合金钢等行业的快速发展,对高碳铬铁的需求也在不断增加。
目前,高碳铬铁的市场需求量大,市场前景广阔。
六、高碳铬铁生产成本高碳铬铁的生产成本主要包括原材料成本、劳动力成本、能源成本和设备折旧等方面。
在生产过程中,需要耗费大量的电力和燃料,因此能源成本占据了较大的比重。
此外,劳动力成本和设备折旧也是影响生产成本的重要因素。
七、高碳铬铁生产可行性分析1.市场需求:高碳铬铁具有广泛的市场需求,应用领域广泛,市场前景广阔。
低钛高碳铬铁生产方式的探讨
冶炼轴承钢时高碳铬铁作为主要的合金添加剂,而轴承钢中含有少量的钛元素后,由于氧化物系的夹杂物较硬,易在钢材表面产生“轧制缺陷”,影响轴承钢的产品质量。
从国内外高碳铬铁标准检索可知,均未将钛元素列入化学成份表中,个别标准仅在附加其它元素含量表中反映,如瑞典标准钛含量低于0.05%,美国标准钛含量低于0.5%和0.10%两个级别。因此,高碳铬铁中含有一定的钛含量。
高碳铬铁生产是以碳质还原剂与铬矿中Cr2O3、FeO及少量的SiO2发生还原反应,生成各种形态的铁、铬复合碳化物。铬矿与碳质还原剂中含有一定比例的钛的氧化物,一般以TiO2形式存在于原辅料中,见表一。
表一、 冶炼高碳铬铁原辅料中TiO2的含量(%)
名称 巴矿 印粉 印块 伊块 伊粉 澳矿 焦碳 硅石 TiO2 0.18 0.13 0.11 0.08 0.09 0.28 0.08 0.02
从上表可知,铬矿含TiO2的比例较高,且铬矿属自然资源,存在一定的分布不均匀性,同时与铬矿中简单氧化物的组份差异有关,这样铬矿中TiO2的比例会有所不同。一般情况下,铬矿中镁、铁、铬的离子较多时,该矿的TiO2比例较少。
铬的熔点较高,粘度大,为使铬铁顺利地从坩埚内流出,必须提高炉温,一般情况下冶炼温度达到1883-1923K。随着冶炼温度的上升和还原剂用量的增加,炉料中的SiO2和TiO2与碳反应生成Si和Ti以及TiC并进入合金,其反应如下:
SiO2+2C=Si+2CO „„„„„„„„„„„(1) TiO2+2C=Ti+2CO „„„„„„„„„„„(2) TiO2+3C=TiC+2CO „„„„„„„„„„(3) 由于TiC的熔点约为2273K以上,因此高碳铬铁冶炼中会有一定的Si和Ti含量。正常生产情况下,高碳铬铁成份区间为,[Cr]60-65%,[Si]0.8-1.8%,[C]7.5-10%,[P]0.02-0.03%,[S]0.02-0.05%,[Ti]0.2-0.3%。
本文仅对低钛高碳铬铁生产方式的探讨,分析和掌握高碳铬铁中钛的行为,形成多渠道生产方式。
一、电炉冶炼低钛铬铁原理分析 1、选择性还原 铬矿中的主要氧化物基本上同时被还原,其它氧化物由于还原度的不同,氧化物被还原的数量是不相同的,而氧化物的还原度随着温度的升高而增加,这样温度愈低,选择还原的效果就愈明显。氧化物稳定性大小依次为CaO、MgO、Al2O3、TiO2、SiO2、Cr2O3、FeO,为了有效地控制钛的含量,必须降低SiO2的还原度,减少碳质还原剂的用量。
结合理论与实际数据的对比,碳质还原剂用量控制可参照纯碳量比值,一般情况其比值为0.4。随着碳质还原剂用量的确定,可抑制TiO2的还原比例。
碳质还原剂量值与矿的物化性能存在一定的关系,一般情况下与粒度、MgO/Al2O3、Cr/Fe等因素存在正比关系。入炉镁铝比上升后,渣型控制上(SiO2)宜在33-34%之间,纯碳比值控制在0.42的水平。随着镁铝比的下降,该料组易形成低熔点熔渣,坩埚区温度较低,此时还原温度明显高于熔化温度,高温区上移,在料柱上水平形成的熔渣逐渐上移,引起“翻渣”现象,导致料层表面积块,形成不规则的气腔,在渣金相间的残矿层厚度变薄或处于不均匀状态,缩小了氧化气氛区域。渣型控制上可将(SiO2)调整至30%左右,纯碳比值控制在0.38的水平。
2、氧化去钛 抑制TiO2的比例从实际操作角度分析,存在一定的局限性,会引起一系列的炉况波动,甚至对技术经济指标带来较大的影响。
高碳铬铁冶炼时,在渣金接触层之间会形成残矿层区域,该区域能富集一定量的有游氧,与钛的还原产物相互结合,重新生成钛的氧化物进入渣相。同时从氧化物稳定性角度分析,以TiO2为基准,在一定温度条件下,TiO2较SiO2、Cr2O3、FeO等氧化物来得稳定,在1600℃时,SiO2与Ti共存时可自发地进行反应,该反应是不可逆的。 由氧化物离子间作用力的大小可知,碱性氧化物的作用强度(I)越小,阳离子对O2- 的吸引力越小,越容易贡献出O2- ,见表二。
表二、 氧化物的作用强度值
氧化物 CaO MnO FeO MgO TiO2 SiO2 P2O5 (I) 0.7 0.83 0.87 0.95 1.89 2.44 3.31
提高炉料中MgO、CaO、FeO、MnO含量,坩埚内O2- 浓度会增加,同时这些氧化物的离子半径大,且作用强度较小,一般易形成Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+ 、Mn2+ 及O2- 简单的阴阳离子结构,而TiO2的作用强度较大,Ti2+ 与O2- 的吸引力大,越容易与O2- 结合,形成稳定的TiO2。
从边界层效应分析,随着残矿层O2- 的弥散,可能存在如下反应。 [Ti]+O2- (TiO2)+M+ [P]+O2- (PO4- )+M+ [Ti]+(SiO2)(TiO2)+[Si] [Ti]+(Cr2O3)(TiO2)+[Cr] 不管上述反应如何进行,由于扩大了料层结构O2- 的散布率,增强了残矿层的氧化气氛,促进该区域O2- 与酸性氧化物的还原产物相互结合,生成稳定的氧化物或复杂氧化物进入渣相。
二、纯氧顶吹低钛铬铁工艺分析 从氧势图可知,Ti优先于Si氧化,Ti在高氧位气氛下易与纯氧结合生成TiO2,随着纯氧浓度的增加,Cr、C等元素的氧化量急剧上升,必须确定一个含钛符合要求的终点值,以减少有益元素的进一步氧化。
将3.2吨液态高碳铬铁,按20立方/吨组织吹炼,吹炼前的含钛量从0.17%下降至0.065%,其平均降钛速度为0.015%/分,按此值计算含钛控制在0.03%所需要的吨耗氧为33立方。
下面对吹炼不同含钛量的高碳铬铁工艺进行对比分析。 ⑴、吹炼含钛0.03%的高碳铬铁 随着入炉高碳铬铁含钛浓度的下降,其平均降钛速度有所减缓,也就是说当纯氧浓度增加后,钛的氧化较为缓慢,此时铬和碳的氧化急剧上升,见表三。
表三、吹炼含钛0.03%高碳铬铁成份对比(%) 成份% Cr Si C S Ti 前 62.51 0.10 8.0 0.073 0.032 1 后 62.12 0.05 5.96 0.080 0.025 前 63.04 0.70 7.48 0.082 0.032 2 后 60.37 0.125.34 0.10 0.028 ⑵、吹炼含钛0.06%的高碳铬铁 当入炉高碳铬铁含钛浓度的上升,经吹氧后其降钛幅度较大,而铬和碳的氧化基本未受到较大的影响,见表四。
表四、吹炼含钛0.06%高碳铬铁成份对比(%) 成份% Cr Si C S Ti 吹炼前 61.54 0.51 8.14 0.050 0.057 吹炼后 61.17 0.10 6.29 0.054 0.030
纯氧顶吹低钛铬铁,从工艺上是可行的。采用无渣法吹炼时,含钛未出现明显的下降趋势。
在高氧位条件下,炉内形成液-气状态,而生成的TiO2大部份呈液态,缺乏了渣金之间的相互传质,降钛效果不够明显。 鉴于纯氧顶吹低钛铬铁工艺分析,纯氧顶吹降钛的工艺关键是扩大渣金的传质速度,加快TiO2等氧化物向渣相转移。
三、炉外精炼低钛铬铁可行性分析 1、预熔渣 我们将炼钢用的预熔渣运用至高碳铬铁降钛,因为预熔渣内配有一定量的氧化铁、氧化钙等氧化物,且熔点约为1200℃左右,见表五。预熔渣成渣速度快,而钛与氧的亲和力大,在一定的温度条件下,易与预熔渣内的氧结合,通过改善动力学条件,扩大渣-金之间的界面,使合金中的钛不断向渣面运动。
表五、 预熔渣成份 (%)
FeO CaO Al2O3 SiO2 MgO MnO 单价 备注 48 33 6 -- 少许 少许 1400 供方 53.54 28 8.69 3.8 1.3 0.77 1400 公司
由于预熔渣与铁液的绝对比例相差较大,形成的渣量偏小。该熔渣可能含有一定量的碳酸钙,相互作用后铁液温降较为明显,反应不够充分,减缓了Ti与O2-的结合力。 2、铬铁精炼 将电炉冶炼制得的高碳铬铁放在熔炼炉内,用CaO-Cr2O3系熔剂精炼,待铁与熔剂熔化后,[Ti]和[Si]达到新的平衡。
CaO-Cr2O3系熔剂,主要来自于铬矿与石灰,该工艺的关键是氧化剂中能产生一定量的氧离子比例,将基准氧量比确定为1.4。
据此为计算条件,实际每吨铁形成CaO-Cr2O3系熔剂所消耗的矿和石灰量为: 铬矿=基准氧量比*吨金属*(2*O/Si*△Si%+2*O/Ti*△Ti%)/ (O/FeO*FeO%+3*O/Cr2O3*Cr2O3%) 石灰=铬矿*0.5 该工艺可使合金中的含钛量下降至0.01%以下,合金含碳约在5-6%之间,铬的回收率大于90%。
四、结论 利用现有的生产条件,通过对低钛高碳铬铁电炉冶炼的原理、纯氧顶吹工艺和炉外精炼方式可行性的分析,采用不同冶炼方式探讨如何抑制高碳铬铁中钛的含量,虽然尚属工艺试验阶段,但从铁合金新品开发角度分析,打破了原有工艺的框架,对进一步掌握铬铁中钛的行为十分有利。
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