本发明涉及冶金工业
技术领域：
，具体而言，涉及一种高碳铬铁的冶炼方法及产品。
背景技术：
：铬铁是生产不锈钢的最重要的原料，主要应用于生产不锈钢、滚珠轴承钢、工具钢、渗氮钢、热强钢、调质钢、渗碳钢和耐氢钢，这是由于铬在不锈钢中的起决定作用，决定不锈钢属性的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都一定含有一定数量的铬。不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12％时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12％。所以铬铁矿的供需状况是和不锈钢市场的供需状况息息相关的。高碳铬铁主要用于不锈钢生产，其中200系不锈钢含铬量约在16％，300系不锈钢含铬量约在25％，400系不锈钢含铬量约在14％。铬铁需求量最大的300系不锈钢也是不锈钢生产中最大比例的产品。用作含碳较高的滚珠钢、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；用作铸铁的添加剂，改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐热性；用作无渣法生产硅铬合金和中、低、微碳铬铁的含铬原料；用作电解法生产金属铬的含铬原料；用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。高碳铬铁的冶炼方法有高炉法、电炉法、等离子炉法等。使用高炉只能制得含铬在30％左右得特种生铁。含铬高的高碳铬铁大都采用熔剂法在矿热炉内冶炼。电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物。碳还原氧化铬生成cr2c2的开始温度为1373k，生成cr7c3的反应开始温度1403k，而还原生成铬的反应开始温度为1523k，因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。相关技术中冶炼高碳铬铁的原料采用铬矿、焦炭和硅石，其中硅石作为造渣剂，原料配比上严格限定原料中mg和al的含量不能过高，而得到的高碳铬铁产品品质及性能不佳。此外，相关技术中高碳铬铁的冶炼采用传统的二次浇铸工艺，生产环节多，操作复杂，工人劳动强度大，铁水沾包导致的损失多，出炉浇铸时间长，加剧了铁成分的偏析，影响产品品质和性能，同时所产生的烟气较多，不易收集。相关技术中采用水淬方式进行炉渣冷却，易发生喷爆事故，也增加了烟气量。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种高碳铬铁的冶炼方法，该方法工艺简单，使用含镁助剂，在原料中补充了mg成分，能够起到造渣剂的作用，更为重要的是能够调节原料中的mg和al(铬铁矿中本身含al)的比例，有效改善了冶炼过程中的还原效果，能够提高所得产品的品质和性能。本发明的第二目的在于提供一种采用所述的高碳铬铁的冶炼方法制备得到的高碳铬铁产品，所述的高碳铬铁产品成本低，易于获得，具有优异的品质和性能。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种高碳铬铁的冶炼方法，在以铬铁矿、焦炭和含镁助剂作为主要原料进行冶炼。本发明高碳铬铁的冶炼方法工艺简单，使用含镁助剂，在原料中补充了mg成分，能够起到造渣剂的作用，更为重要的是能够调节原料中的mg和al(铬铁矿中本身含al)的比例，有效改善了冶炼过程中的还原效果，能够提高所得产品的品质和性能。可选地，所述含镁助剂包括含镁氧化物、含镁盐和含镁矿物中的一种或多种。可选地，所述含镁助剂包括含镁和硅的助剂中的一种或多种，优选包括含镁和硅的氧化物、含镁和硅的盐以及含镁和硅的矿物中的一种或多种。可选地，所述含镁助剂包括菱镁石、水镁石、海泡石、滑石、镁橄榄石、透闪石、石棉、蛇纹石和硅镁石中的一种或多种，优选包括滑石、镁橄榄石、透闪石、石棉、蛇纹石和硅镁石中的一种或多种，进一步优选包括蛇纹石和硅镁石中的一种或多种。优选地，所述含镁和硅的助剂中镁和硅的质量比为1-5：2-6，优选为2-4：3-5，进一步优选为3：4。可选地，所述铬铁矿、焦炭和含镁助剂的质量比为30-70：5-15：1-10，优选为40-60：8-14：3-7，进一步优选为50：11：5。可选地，所述冶炼的温度为1500℃以上，优选为1650-1800℃，进一步优选为1700℃。可选地，所述冶炼的时间为5h以上，优选为6-8h，进一步优选为6h。可选地，冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，浇铸，精整得到高碳铬铁产品。优选地，所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。优选地，所述铁包的容积为5m3以上，优选为5-10m3，进一步优选为8m3。优选地，从铁包中放出铁水的时间控制在20min以内，优选为10-20min，进一步优选为15min。优选地，所述浇铸采用单次浇铸。优选地，所述浇铸包括将铁水导入固定模具中进行。优选地，所述76精整过程中进行跳汰。可选地，冶炼完成后出炉，所得炉渣进行泡渣。优选地，所述泡渣包括炉渣经过渡包收集后，流入泡渣剂中，泡渣剂浸没炉渣。进一步优选地，所述泡渣剂与炉渣的体积比为2-10：1，优选为4-6：1，进一步优选为5：1。进一步优选地，所述泡渣剂包括冷却液，优选包括水。优选地，冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼。优选地，所述炉渣的粒径为5mm以下。可选地，所述铬铁矿和焦炭分别进行预处理。优选地，所述铬铁矿包括粉矿和块矿。进一步优选地，所述粉矿的预处理包括磨矿、配料、混矿、造球、焙烧、球团。更优选地，所述焙烧的温度为1000℃以上，优选为1000-1300℃以上，进一步优选为1100℃。进一步优选地，所述块矿的预处理包括破碎。优选地，所述焦炭的预处理包括干燥。采用上述的一种高碳铬铁的冶炼方法制备得到的高碳铬铁产品。本发明高碳铬铁产品成本低，易于获得，具有优异的品质和性能。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明高碳铬铁的冶炼方法使用含镁助剂，在原料中补充了mg成分，能够起到造渣剂的作用，更为重要的是能够调节原料中的mg和al(铬铁矿中本身含al)的比例，有效改善了冶炼过程中的还原效果，能够提高所得产品的品质和性能。本发明高碳铬铁的冶炼方法工艺简单，人工劳动强度低，损失少，产生烟气少，易收集处理，能够满足环保要求。本发明高碳铬铁产品成本低，易于获得，具有优异的品质和性能。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一种可选的具体实施方式的高碳铬铁冶炼方法工艺流程图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明具体实施方式提供了一种可选的高碳铬铁的冶炼方法，在以铬铁矿、焦炭作和含镁助剂作为原料进行冶炼。本发明高碳铬铁的冶炼方法工艺简单，使用含镁助剂，在原料中补充了mg成分，能够起到造渣剂的作用，更为重要的是能够调节原料中的mg和al(铬铁矿中本身含al)的比例，有效改善了冶炼过程中的还原效果，能够提高所得产品的品质和性能。本发明一种优选的具体实施方式中，所述含镁助剂包括含镁氧化物、含镁盐和含镁矿物中的一种或多种。本发明一种优选的具体实施方式中，所述含镁助剂包括含镁和硅的助剂中的一种或多种，优选包括含镁和硅的氧化物、含镁和硅的盐以及含镁和硅的矿物中的一种或多种。本发明一种优选的具体实施方式中，所述含镁助剂包括菱镁石、水镁石、海泡石、滑石、镁橄榄石、透闪石、石棉、蛇纹石和硅镁石中的一种或多种，优选包括滑石、镁橄榄石、透闪石、石棉、蛇纹石和硅镁石中的一种或多种，进一步优选包括蛇纹石和硅镁石中的一种或多种。采用特定成分的含镁助剂，有助于进一步调节原料中的mg和al的比例，进一步冶炼过程中的还原效果，提高所得产品的品质和性能。其中，采用蛇纹石等同时含有mg和si的助剂，在原料中补充了mg成分，能够起到造渣剂的作用，si也能起到相关技术中采用硅石做造渣剂的作用，能够进一步除去杂质，提高所得产品的品质和性能。优选地，所述含镁和硅的助剂中镁和硅的质量比为1-5：2-6，优选为2-4：3-5，进一步优选为3：4。采用特定镁和硅质量比的含镁和硅的助剂，有助于进一步改善冶炼过程中的还原效果和杂质的去除效率，提高所得产品的品质和性能。在分别选择仅含镁的助剂和仅含硅的助剂时，镁和硅的质量比以上述比例为宜，也可选择同时含有镁和硅的助剂即可，不需再添加其他助剂调整镁和硅的质量比。本发明一种优选的具体实施方式中，所述铬铁矿、焦炭和含镁助剂的质量比为30-70：5-15：1-10，优选为40-60：8-14：3-7，进一步优选为50：11：5。采用特定的铬铁矿、焦炭和含镁助剂的质量比，能够进一步改善冶炼过程中的还原效果和杂质的去除效率，进一步提高所得产品的品质和性能。本发明一种优选的具体实施方式中，所述冶炼的温度为1500℃以上，优选为1650-1800℃，进一步优选为1700℃。本发明一种优选的具体实施方式中，所述冶炼的时间为5h以上，优选为6-8h，进一步优选为6h。采用特定的冶炼温度和时间，相比相关技术工艺，提高了炉温，增加了炉次用电量，并延长的出炉时间(相关技术中一般为3h出炉)，铁水的流动性好，品质均匀，炉内还原效果大大改善。本发明一种优选的具体实施方式中，冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，浇铸，精整得到高碳铬铁产品。优选地，所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。在冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘能够有效去除烟气及其他颗粒污染物，满足环保要求。优选地，所述铁包的容积为5m3以上，优选为5-10m3，进一步优选为8m3。采用大型铁包盛装铁水，减少了相关技术中使用多个铁包反复盛装、排出铁水造成的铁水沾包浪费，避免对铁水流动性产生影响，有效减少了热损失，避免对所得产品品质和性能造成影响。优选地，从铁包中放出铁水的时间控制在20min以内，优选为10-20min，进一步优选为15min。采用相比相关技术(一般为30min以上)更快的铁包出铁水时间，能够有效控制铁成分的偏析，提高所得产品的品质和性能。优选地，所述浇铸采用单次浇铸。采用单次浇铸，即直接将出炉铁水，经铁包完全收集后直接导入模具中进行浇铸，相比传统的二次浇铸，工人的劳动强度大大减少，同时减少了相关辅材、生产备件，节省了砌包、修包等环节，工序简单也降低了安全事故的发生频率。优选地，所述浇铸包括将铁水导入固定模具中进行。采用固定模具进行浇铸，相比相关技术中采用的移动模具，能够更快的完成浇铸工艺，有效减少了铁成分的偏析。优选地，所述精整过程中进行跳汰。在精整过程中进行跳汰，能够进一步除去产品中的颗粒杂质或残渣，所述跳汰可采用现有跳汰机完成。可选地，冶炼完成后出炉，所得炉渣进行泡渣。优选地，所述泡渣包括炉渣经过渡包收集后，流入泡渣剂中，泡渣剂浸没炉渣。采用泡渣工艺，能够有效控制相关技术中采用水淬工艺导致的喷爆安全事故的发生。进一步优选地，所述泡渣剂与炉渣的体积比为2-10：1，优选为4-6：1，进一步优选为5：1。采用特定泡渣剂与炉渣的体积比，能够有效防止喷爆安全事故的发生。进一步优选地，所述泡渣剂包括冷却液，优选包括水，成本低，易得。经泡渣处理后的炉渣，收集进行后续处理。优选地，冶炼完成后出炉，所得硬渣可作为原料回炉进行重新冶炼。优选地，所述炉渣的粒径为5mm以下。将炉渣的粒径控制在5mm以下，能够有效防止喷爆安全事故的发生，结合上述冶炼、出炉工艺能够有效控制所得炉渣的粒径，并可根据实际情况采用破碎等手段控制泡渣前炉渣的粒径。本发明一种优选的具体实施方式中，所述铬铁矿和焦炭分别进行预处理。优选地，所述铬铁矿包括粉矿和块矿。进一步优选地，所述粉矿的预处理包括磨矿、配料、混矿、造球、焙烧、球团。更优选地，所述焙烧的温度为1000℃以上，优选为1000-1300℃以上，进一步优选为1100℃。采用特定焙烧的温度，有助于得到适于冶炼的炉料结构，所得球团矿的粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布；球团矿的冷态强度(抗压和抗磨)高，便于运输、装卸和贮存，粉末少；球团矿的铁份高和堆密度大，有利于增加高炉料柱的有效重量，提高产量和降低焦比；球团矿的还原性好，有助于提高所得产品的品质和性能。进一步优选地，所述块矿的预处理包括破碎。优选地，所述焦炭的预处理包括干燥。上述各原料的用量比例可根据原料成分、性质以及实际需要进一步调整。图1为本发明一种可选的具体实施方式的高碳铬铁冶炼方法工艺流程图。本发明各实施例中铬铁矿主要购于南非和土耳其，cr2o3≥40％，cr2o3/∑feo≥1.6，s≤0.05％，p≤0.013％、入炉粒度10-80mm(球团为10-20mm)；焦炭为国产，含固定碳不小于84％，灰分小于15％，s≤0.8％，粒度8-30mm；蛇纹石为国产，不带泥土，粒度20-60mm。采用上述的一种高碳铬铁的冶炼方法制备得到的高碳铬铁产品。本发明高碳铬铁产品成本低，易于获得，具有优异的品质和性能。实施例1一种高碳铬铁的冶炼方法，包括：按照铬铁矿、焦炭和硅镁石的质量比为30：5：1的比例分别备料，铬铁矿、焦炭和硅镁石的总重量为20t；铬铁矿中的粉矿依次经磨矿、配料、混矿、造球、焙烧和球团的预处理工艺，其中焙烧温度为1000℃；铬铁矿中的块矿经破碎预处理；焦炭经烘干预处理；按比例将预处理后的铬铁矿、焦炭和硅镁石配料后上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1500℃，冶炼的时间为5h；冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为2：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为5m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在10min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。实施例2一种高碳铬铁的冶炼方法，包括：按照铬铁矿、焦炭和硅镁石的质量比为70：15：10的比例分别备料，铬铁矿、焦炭和硅镁石的总重量为25t；铬铁矿中的粉矿依次经磨矿、配料、混矿、造球、焙烧和球团的预处理工艺，其中焙烧温度为1300℃；铬铁矿中的块矿经破碎预处理；焦炭经烘干预处理；按比例将预处理后的铬铁矿、焦炭和硅镁石配料后上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1650℃，冶炼的时间为6h；冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为10：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为8m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在20min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。实施例3一种高碳铬铁的冶炼方法，包括：按照铬铁矿、焦炭和硅镁石的质量比为40：8：3的比例分别备料，铬铁矿、焦炭和蛇纹石的总重量为30t；铬铁矿中的粉矿依次经磨矿、配料、混矿、造球、焙烧和球团的预处理工艺，其中焙烧温度为1200℃；铬铁矿中的块矿经破碎预处理；焦炭经烘干预处理；按比例将预处理后的铬铁矿、焦炭和硅镁石配料后上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1800℃，冶炼的时间为8h；冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为4：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为10m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在12min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。实施例4一种高碳铬铁的冶炼方法，包括：按照铬铁矿、焦炭和硅镁石的质量比为60：14：7的比例分别备料，铬铁矿、焦炭和蛇纹石的总重量为30t；铬铁矿中的粉矿依次经磨矿、配料、混矿、造球、焙烧和球团的预处理工艺，其中焙烧温度为1150℃；铬铁矿中的块矿经破碎预处理；焦炭经烘干预处理；按比例将预处理后的铬铁矿、焦炭和硅镁石配料后上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1750℃，冶炼的时间为7h；冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为6：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为6m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在18min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。实施例5一种高碳铬铁的冶炼方法，包括：按照铬铁矿、焦炭和硅镁石的质量比为50：11：5的比例分别备料，铬铁矿、焦炭和蛇纹石的总重量为30t；铬铁矿中的粉矿依次经磨矿、配料、混矿、造球、焙烧和球团的预处理工艺，其中焙烧温度为1100℃；铬铁矿中的块矿经破碎预处理；焦炭经烘干预处理；按比例将预处理后的铬铁矿、焦炭和硅镁石配料后上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1700℃，冶炼的时间为6h；冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为5：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为8m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在15min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。对本发明各实施例所得高碳铬铁分别进行主要元素分析(化学分析法)，结果如表1所示(表1中数据为该元素在检测样品中的质量百分数)：表1本发明高碳铬铁产品成品元素检测分析结果实施例cr/％si/％p/％c/％s/％实施例153.450.740.0138.100.024实施例253.100.610.0148.010.027实施例353.330.720.0138.270.026实施例453.170.730.0158.390.029实施例553.850.760.0138.350.022现有技术相关产品(gb/t5683-1987)的牌号和化学成分如表2所示(表2中数据为该元素在检测样品中的质量百分数)：表2现有技术高碳铬铁产品牌号及成分含量通过表1和表2的对比，本领域技术人员可以看出，高碳铬铁产品中cr和c的含量主要与所使用的原料成分以及用量配比有关，而si、p和s作为杂质元素，gb/t5683-1987对应的最高品级要求依次分别为3％以下、0.03％以下和0.04％以下。相比之下，采用本发明方法制备得到的高碳铬铁产品中si、p和s的含量依次分别为0.8％以下、0.015％以下和0.03％以下，分别能够满足gb/t5683-1987的要求，并且具有更低的si、p和s含量。现有技术中相关产品的si、p和s的含量一般依次为2.5％以上、0.022％以上和0.06％以上，采用本发明方法制备得到的高碳铬铁产品的品质同样优于现有技术中的相关产品。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。当前第1页12