本發明涉及鉻鐵合金，特指一種用CO2使高碳鉻鐵粉固態脫碳制備優質低碳鉻鐵的方法，屬于冶金領域。
背景技術：
鉻是鋼鐵材料中的重要合金元素之一。鉻能夠改變鋼鐵材料的強度、硬度、耐磨性和耐熱性等多種性能，其來源主要是通過在鋼鐵熔體中加入含鉻的鐵合金而獲得。低碳鉻鐵是生產不銹鋼、耐熱鑄鋼、耐熱鑄鐵、耐磨鋼和結構鋼的重要原料。低碳鉻鐵目前的生產工藝主要有液態電硅熱法、轉爐法和氬、氧精煉法以及固態真空脫碳法。由于液態法生產低碳鉻鐵伴隨產生大量地精煉鉻渣，在降低鉻收得率的同時也會對生態環境會造成嚴重地污染。采用氧化鉻為固相脫碳劑也可以生產低碳鉻鐵，但該方法生產工藝復雜，成本高。因此，尋求一種簡便地制備低碳鉻鐵的方法，無疑會對鉻鐵生產企業的生產成本和生態環境的保護具有非常積極的意義。
轉底爐是近幾年發展起來的一種主要用于處理鋼鐵企業除塵灰和制備還原鐵的重要設備。轉底爐生產具有爐膛加熱溫度高、還原鐵球團反應速度快、爐內氣氛可控、自動化程度高、產能高、生產成本低和對環境污染可控等突出優點。過去轉底爐都是使用還原性氣氛處理鋼鐵原料的，而采用氧化性氣氛進行處理還很少涉及。所以，研究采用弱氧化性的CO2為轉底爐氣氛通過高溫脫除高碳鉻鐵中的碳以制備低碳鉻鐵對于降低低碳鉻鐵的生產成本和減少環境污染具有重要地意義。
本發明專利分兩個工藝階段。第一個階段是在轉底爐中把高碳鉻鐵冷固結球用CO2脫碳成為含有大量氧化鈣的低碳鉻鐵球團；第二階段是在電爐中熔煉低碳鉻鐵球團，脫除球團中的氧化鈣以及其他雜質。同時，使鉻鐵熔液的成分得到均勻化。
技術實現要素：
本發明的目的在于在轉底爐中用CO2氣體使高碳鉻鐵粉固態脫碳制備低碳鉻鐵的工藝，其特征為：
(1)采用的原料為：55-65wt％Cr的高碳鉻鐵粉，粒度-50目大于80％；碳酸鈣含量≥90wt％的石灰石粉，粒度-50目大于50％，石灰石粉使用前需要在200℃-250℃進行脫水處理。
(2)高碳鉻鐵粉和石灰石粉按照1：2.5-3的重量比例配料、稱重。配好后的粉料加入球磨機中進行混合和研磨，料、球重量比8-12:1。原料在球磨機中混合1-1.5小時后加入到混砂機中，同時加入原料量1-2wt％的膨潤土、4-6wt％的水和1-2wt％的糖漿拌成濕料。
(3)將濕料運輸至壓球機進行壓球處理。成品球呈橢圓狀，橢圓球的尺寸為：長度23-27mm×長半軸直徑18-22mm×短半軸直徑10-14mm。
(4)將成品球送入鏈篦機中進行烘干，烘干氣體溫度250℃-270℃，烘干至水分低于≤3wt％后送入轉底爐系統。在轉底爐中控制爐內氣氛CO2氣體含量≥85wt％，高溫段的溫度為1250℃-1300℃，球團在高溫段的運行時間6-8分鐘，整個球團在轉底爐中運行的時間為20-25分鐘；
(5)紅熱的脫碳球團出爐溫度≤900℃。出爐后直接排入運輸鋼包中或排入冷卻池中冷卻。
(6)在電爐中加入脫碳球團或團塊使之熔化。熔化結束后，徹底倒掉爐渣；
(7)取樣化驗，當鉻鐵熔液的溫度達到1630℃-1650℃時出鐵鑄錠。
本發明以弱氧化性的CO2氣體為氧化劑，以轉底爐為加熱手段，通過在轉底爐中加熱高碳鉻鐵冷固結球團并使其所含有的碳酸鈣在加熱和保溫過程中發生分解產生CO2氣體，以及人工控制轉底爐中CO2含量為氧化性氣氛使高碳鉻鐵球團在高溫下被快速氧化而脫碳，從而，制備出低碳鉻鐵球團。之后，在電爐中熔化低碳鉻鐵球團，脫除球團中所含的氧化鈣以及其他雜質，并且，使鉻鐵熔液成分均勻化。鉻鐵熔液經過鑄錠、冷卻和破碎后即可獲得優質的低碳鉻鐵。本發明與傳統的高碳鉻鐵熔液液態氧化法生產低碳鉻鐵和采用氧化鉻為氧化劑固相脫碳法生產低碳鉻鐵等方法相比，具有轉底爐自動化控制程度高、產品產能高、生產成本低和對環境無污染等突出優點。
附圖說明
圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1
將高碳鉻鐵(58.25wt％Cr，8.3wt％C,32.5wt％Fe)和石灰石(碳酸鈣90.2wt％)大塊用顎式破碎機逐級破碎至粒度小于15mm的小塊。然后，將小塊料加入球磨機中研磨制粉。過篩后使高碳鉻鐵粉粒度-50目大于80％，使石灰石粉粒度-50目大于50％。石灰石粉使用前需要在250℃的干燥窯內進行脫水處理24小時。
高碳鉻鐵粉和石灰石粉按照1:2.5的重量比例配料、稱量，并連續加入球磨機中混合和研磨，原料在球磨機中混合90min，料球比10:1。
將混合后的原料加入到混砂機中再進行機械混合，同時，加入2wt％的膨潤土、1wt％的糖漿結劑和4wt％的水攪拌將料拌濕，原料的總體水分控制在≤9wt％；之后，將濕料連續加入到雙輥壓球機中壓制成長度25mm×長半軸直徑20mm×短半軸直徑12mm的橢圓冷固結球團，將冷固結球團送入鏈篦機中進行烘干，烘干氣體溫度265℃。烘干后(水分低于3wt％)的干球送入轉底爐系統。在轉底爐中控制爐內氣氛CO2氣體含量90wt％，高溫段的溫度為1250℃。球團在高溫段的運行時間8分鐘，整個球團在轉底爐中運行的時間為25分鐘。紅熱的脫碳球團出爐溫度850℃。出爐后直接排入運輸鋼包中或排入冷卻池中冷卻。
將干燥后的脫碳球團或碎塊加入電弧爐中使之熔化。熔化過程中，爐體向爐門一側傾斜排渣。熔化結束后，徹底倒掉熔渣。
取樣化驗，當鉻鐵熔液的溫度達到1650℃時出鐵鑄錠。鑄錠冷卻至室溫后用顎式破碎機破碎至小于50mm的小塊。
經檢測：生產的低碳鉻鐵的化學成分為：68.4wt％Cr，0.23wt％C，0.012wt％S，0.025wt％P,是生產不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鑄鐵的優質原料。
實施例2
將高碳鉻鐵(62.3wt％Cr，7.8wt％C,30.2wt％Fe)和石灰石(碳酸鈣93.5wt％)大塊用顎式破碎機逐級破碎至粒度小于15mm的小塊。然后，將小塊料加入球磨機中研磨制粉。過篩后使高碳鉻鐵粉粒度-50目大于80％，使石灰石粉粒度-50目大于50％。石灰石粉使用前需要在250℃的干燥窯內進行脫水處理24小時。
高碳鉻鐵粉和石灰石粉按照1:2.5的重量比例配料、稱量，并連續加入球磨機中混合和研磨，原料在球磨機中混合90min，料球比10:1。
將混合后的原料加入到混砂機中再進行機械混合，同時，加入2wt％的膨潤土、1wt％的糖漿結劑和4wt％的水攪拌將料拌濕，原料的總體水分控制在≤9wt％；之后，將濕料連續加入到雙輥壓球機中壓制成長度25mm×長半軸直徑20mm×短半軸直徑12mm的橢圓冷固結球團，將冷固結球團送入鏈篦機中進行烘干，烘干氣體溫度265℃。烘干后(水分低于3wt％)的干球送入轉底爐系統。在轉底爐中控制爐內氣氛CO2氣體含量90wt％，高溫段的溫度為1250℃。球團在高溫段的運行時間8分鐘，整個球團在轉底爐中運行的時間為25分鐘。紅熱的脫碳球團出爐溫度850℃。出爐后直接排入運輸鋼包中或排入冷卻池中冷卻。
將干燥后的脫碳球團或碎塊加入中頻感應電爐中使之熔化。熔化過程中，爐體向爐門一側傾斜排渣。熔化結束后，徹底倒掉熔渣。
取樣化驗，當鉻鐵熔液的溫度達到1650℃時出鐵鑄錠。鑄錠冷卻至室溫后用顎式破碎機破碎至小于50mm的小塊。
經檢測：獲得的低碳鉻鐵的化學成分為：70.5wt％Cr，0.28wt％C，0.01wt％S，0.022wt％P,是生產不銹鋼、耐磨鋼和耐熱鑄鐵的優質原料。