用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法及所用的電弧爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及不銹鋼生產技術領域，尤其是涉及一種用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法。本發明還涉及該方法中使用的電弧爐。
【背景技術】
[0002]鉻是不銹鋼的主要組成元素之一。在不銹鋼冶煉中，鉻主要來源于不銹廢鋼、鉻鐵以及鉻鎳鐵水，尤其來源于高碳鉻鐵。高碳鉻鐵通過礦熱爐電熱法冶煉出來，一般是鉻塊礦或鉻礦粉通過造塊，配以還原劑在礦熱爐中冶煉而得。
[0003]目前，為數不少的大型不銹鋼生產企業通過鐵水(普通鐵水、鎳鉻鐵水等)加高碳鉻鐵進行不銹鋼生產，易于造成不銹鋼生產中碳量過剩，而脫碳過程必然會產生大量的煤氣，從而不僅不夠環保，且成本上也造成浪費。同時，在生產高碳鉻鐵過程中，礦熱爐對原材料要求嚴格，且流程長、碳排放高、對環境污染嚴重。故，業界趨向于研究各種形式的鉻的熔融還原技術。
[0004]純的Cr203是一個高熔點物質，在鉻的熔融還原中，可以選擇一定的渣系，使得鉻礦中的Cr203在一定的溫度下進行渣化，融入爐渣中的Cr203和鐵水的碳以及渣層的焦碳進行還原反應，從而達到鉻的還原，避免了生產高碳鉻鐵的中間環節。
[0005]日本川崎鋼鐵千葉不銹鋼廠曾經在頂底復吹轉爐中，將鉻礦粉噴入轉爐中，并配入焦碳和石灰，通過超音速氧槍進行吹煉，使鉻礦粉熔入爐渣，并和焦碳以及鐵水中的碳進行還原反應，生產含鉻的不銹母液。其優點在于可以直接采用廉價的鉻礦粉在轉爐上生產不銹鋼含鉻母液，減少了生產鉻鐵的中間環節，且減少了碳排放，也降低不銹鋼成本;缺陷在于轉爐內完全靠氧氣脫碳升溫，使渣中氧含量較高，對鉻的還原不徹底，且這種冶煉方法在其它地方沒有使用過，其可行性尚需進一步驗證。
[0006]煉鋼電弧爐是一種能夠提供電爐加熱和實現吹氧脫碳升溫的冶煉爐，但一般煉鋼電弧爐中，熔池比較淺，熔池的深度和爐膛的直徑的比值一般在0.2左右，這種電弧爐不足于提供足夠的鉻礦粉在電爐里熔融還原反應的熔池空間，而提供足夠的反應空間以及良好的動力學條件，才能使鉻礦粉在電弧爐中進行熔融還原。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法，它能夠直接使用鉻礦粉在裝有高爐鐵水的電弧爐中進行鉻的熔融還原，生產含鉻的不銹鋼母液，且具有流程短、成本低、鉻還原較為完全的特點。本發明還公開了一種該方法中所用的電弧爐。
[0008]本發明所采用的第一個技術方案是:
用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法，所述方法為:將高爐鐵水作為還原母液添加至電弧爐中，采用常規方法進行造渣，升溫加熱后，采用噴吹的方式向鐵水或渣層噴入粒度不超過2mm的鉻礦粉；同時，噴吹鉻礦粉的過程中，添加常規量的石灰和焦炭；以及，電弧爐的底部設有底吹透氣元件以全程吹入惰性氣性或氮氣。
[0009]所述升溫加熱的方式為:通電加熱和/或向電弧爐內的鐵水和爐渣噴入氧氣脫碳加熱。
[0010]本發明的用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法優點是:
1、可以直接使用較為廉價的鉻礦粉，不需要造粒、燒結等工序，從而降低了鉻的生產成本。
[0011]2、在鉻的還原過程中，可以吹入氧氣，利用碳氧反應的化學能升溫加熱，降低了電耗，總體上降低了冶煉鉻的能耗成本。
[0012]3、可以利用不銹鋼生產線現在設備進行改造，無需投資建設高碳鉻鐵生產線，從而降低了投資成本。
[0013]4、從實際實驗，鉻的回收率可達98%以上，回收率較高，爐渣含鉻量低，使得爐渣處理更加環保。
[0014]5、該方法對工藝參數沒有過分的要求，且所用設備較為簡單，易于實現。
[0015]本發明所采用的第二個技術方案是:
用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法中所用的電弧爐，包括熔池、爐蓋，以及下端部插在該熔池中的石墨電極，且該電弧爐具有進料口和爐門，該熔池的底部設有出鐵口，所述熔池的底部設有出氣端伸在該熔池內的底吹透氣元件，同時，有一噴吹管經該爐門伸至該熔池內。
[0016]所述電弧爐的側壁上設有超音速射流氧槍。
[0017]所述的熔池的深度Η與直徑D的關系為:H:D=0.25-0.4。
[0018]本發明的電弧爐的優點是:采用常用的電弧爐進行改進后即可滿足生產含鉻不銹鋼母液的要求，較為簡單、方便。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明:
圖1是本發明的實施例1的電弧爐的主視剖視圖；
圖2是本發明的實施例1的電弧爐的熔池的左視剖視圖。
[0020]圖中:
10、熔池，11、出鐵口；
20、爐蓋，21、進料口，22、爐門；
30、石墨電極；
40、底吹透氣元件；
50、噴吹管；
60、超音速射流氧槍；
H:熔池的深度；
D:熔池的直徑。
【具體實施方式】
[0021 ] 實施例1
見圖1和圖2所示，電弧爐，包括熔池10、爐蓋20，以及下端部插在該熔池10中的石墨電極30。當然，石墨電極30通常為3個，且均連接至電源。該電弧爐具有進料口 21和爐門22。比如，該進料口 21位于該爐蓋20上、該爐門22開設于該熔池10的爐壁上。該熔池10的底部設有出鐵口 11。
[0022]更具體的講:
該熔池10的底部設有上端伸在該熔池10內的底吹透氣元件40，該底吹透氣元件40的出氣端最好位于該熔池10內熔融液體的液面之下，且該底吹透氣元件40用于通入惰性氣體或氮氣。比如，該底吹透氣元件40為底吹管。
[0023]有一噴吹管50經該爐門22伸至該熔池10內。即，該噴吹管50的一端位于該熔池10的外部、另一端位于該熔池10內部。該噴吹管50用于噴吹入鉻礦粉。
[0024]該熔池10的側壁上設有超音速射流氧槍60。該超音速射流氧槍60用于吹入氧氣。
[0025]該熔池10的深度Η與直徑D的關系為:Η: D=0.25?0.4。比如，該熔池10的深度Η為1700mm、爐膛直徑直徑D為5100mm，Η: D=0.33。這樣，有足夠的爐膛容積使得鉻礦渣在吹煉過程中泡沫化時，不至于從爐膛溢出。
[0026]實施例2
在實施例1所述的電弧爐中生產含鉻不銹鋼母液的方法:
將高爐鐵水作為還原母液添加至電弧爐的熔池中，采用常規方法加入石灰和其它渣料進行造渣。通常，所造的渣料為高爐鐵水總重量的5?10%，爐渣堿度(Ca0/Si02)控制在1.0?2.0。升溫加熱后，比如，升溫加熱至1450°C后，采用噴吹的方式向鐵水或渣層噴入粒度不超過2mm的鉻礦粉；根據所噴入的鉻礦粉的成份，添加一定量石灰，以保證爐渣堿度(CaO/Si02)為1.0-2.0，并同時加入焦炭，添加的焦炭為噴入鉻礦粉量的15%?25%。以及，電弧爐的底部設有底吹透氣元件以全程吹入惰性氣性或氮氣進行攪拌，增大鐵水和爐渣反應界面。
[0027]所述升溫加熱的方式為通電加熱和/或向電弧爐內的鐵水和爐渣噴入氧氣脫碳加熱。
[0028]當鐵水鉻含量還沒有達到所要求成份之前，鉻礦粉噴入量可以根據熔池中爐渣液面來決定，以使爐渣不能從爐門溢出，停止噴入鉻礦粉，停止吹氧，進入終還原，使爐渣的鉻含量降到要求值以下，可以出渣，留下部份爐渣供下次噴入鉻礦粉使用。當鐵水達到所需要的鉻的要求后，可以出鐵水。
[0029]經測算，采用前述方法后，鉻的回收率能夠達到98%以上。
[0030]以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法，其特征在于:所述方法為:將高爐鐵水作為還原母液添加至電弧爐中，采用常規方法進行造渣，升溫加熱后，采用噴吹的方式向鐵水或渣層噴入粒度不超過2_的鉻礦粉;同時，噴吹鉻礦粉的過程中，添加常規量的石灰和焦炭；以及，電弧爐的底部設有底吹透氣元件以全程吹入惰性氣性或氮氣。2.根據權利要求1所述的用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法，其特征在于:所述升溫加熱的方式為:通電加熱和/或向電弧爐內的鐵水和爐渣噴入氧氣脫碳加熱。3.根據權利要求1或2所述的用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法中所用的電弧爐，包括熔池、爐蓋，以及下端部插在該熔池中的石墨電極，且該電弧爐具有進料口和爐門，該熔池的底部設有出鐵口，其特征在于:所述熔池的底部設有出氣端伸在該熔池內的底吹透氣元件，同時，有一噴吹管經該爐門伸至該熔池內。4.根據權利要求3所述的用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法中所用的電弧爐，其特征在于:所述熔池的側壁上設有超音速射流氧槍。5.根據權利要求3所述的用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法中所用的電弧爐，其特征在于:所述熔池的深度Η與直徑D的關系為:H:D=0.25-0.4。
【專利摘要】本發明公開了一種用電弧爐生產含鉻不銹鋼母液的方法，所述方法為：將高爐鐵水作為還原母液添加至電弧爐中，采用常規方法進行造渣，升溫加熱后，采用噴吹的方式向鐵水或渣層噴入粒度不超過2mm的鉻礦粉；同時，噴吹鉻礦粉的過程中，添加常規量的石灰和焦炭；以及，電弧爐的底部設有底吹透氣元件以全程吹入惰性氣性或氮氣。本發明的優點是：鉻的回收率較高。本發明還公開了一種前述方法中使用的電弧爐。
【IPC分類】C21C5/54, C21C5/52
【公開號】CN105483325
【申請號】CN201610008605
【發明人】張昌劍, 師磊
【申請人】張昌劍
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月8日