一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法技术

一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，包括以下工序：①装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料；②初步熔化期，升温，造氧化渣；③吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；④吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；⑤碳化铁或石墨化。本发明专利技术利用吹入O2，提供氧化氛围，用于氧化杂质，在氧化与还原过程中生成大量的CO气体上浮携带杂质，利用吹入的N2、CO2、Ar，消除有害气体、上浮携带杂质。通过氧化还原的化学反应、各种高温搅拌、吹气净化、抽真空等方式，有效分解各种废钢铁，消除含铁原料、辅料及生产中产生的各种杂质，消除低熔点元素、高熔点元素、非金属夹杂物及气体的危害，扩大铸铁原料的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括以下工序：①装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料；②初步熔化期，升温，造氧化渣；③吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；④吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；⑤碳化铁或石墨化。本专利技术利用吹入O2，提供氧化氛围，用于氧化杂质，在氧化与还原过程中生成大量的CO气体上浮携带杂质，利用吹入的N2、CO2、Ar，消除有害气体、上浮携带杂质。通过氧化还原的化学反应、各种高温搅拌、吹气净化、抽真空等方式，有效分解各种废钢铁，消除含铁原料、辅料及生产中产生的各种杂质，消除低熔点元素、高熔点元素、非金属夹杂物及气体的危害，扩大铸铁原料的使用范围。【专利说明】
本专利技术涉及钢铁冶炼行业，具体属于冶炼净化工艺生产铸铁的范畴。
技术介绍
炼钢业与铸铁业的基本现状:欧美等发达国家主要以废钢铁为原料通过吹气冶炼电弧炉的氧化和还原工艺生产钢材，近年约占其钢材总产量的90%。2002年、2005年、2011年中国粗钢产量分别约为1.8、3.5、7亿吨，2011年约占世界的45%，主要以铁矿石为原料通过高炉、吹气冶炼转炉的氧化和还原工艺生产钢材，其中主要使用电弧炉生产特钢，仅约占中国的10%。2010年中国废钢产生量约1.1亿吨，其中钢厂自产废钢量为0.3亿吨，社会废钢产量在0.8亿吨左右。大型钢厂的转炉及电弧炉消耗废钢约为0.9亿吨，铸造、小五金、小钢厂消耗废钢约为0.3亿吨。2004年、2008年、2012年中国汽车产销量分别约500、1000、2000万辆。2010年汽车保有量约为58辆/千人，同期发达国家约为500辆/千人，中国汽车产量持续高速增幅还有很大的空间，当今中国粗钢增幅比汽车低，未来汽车废钢铁的总量及在钢铁原料中的比重会逐年增加。2012年中国铸铁件产量约为3500万吨，主要以铸造生铁及少量优质废钢为原料通过感应炉重熔及增碳工艺生产铸铁。 废钢铁一般分为重型废钢铁(重废)，厚度≥6mm,中型废钢铁(中废)，厚度≥4mm,统料型废钢铁(统废)，厚度> 2mm,是各种工业废钢铁的混合体，轻料型废钢铁(轻废)，是各种工业及生活废钢铁的混合体，焚烧废铁指焚烧垃圾后产生的废钢铁。还有马达铁、冲花铁、钢铁屑、机件废铁、钢铁生产的回炉料等。特殊废钢铁分3类，高熔点合金废钢铁，如不锈钢、轴承等，电镀废钢铁，汽车废钢铁。重废、中废、冲花铁、铸铁回炉料等成分一致性较好，杂质含量低，价格高，是优质废钢铁。统废、轻废及焚烧废铁的成分复杂，杂质含量高，可以有部分铁的氧化物，可以含有少量的油污及泥沙，价格低，供应量大，是低质废钢铁。一般废铁中含有较高C、S1、Mn、S、P，废钢中会含有较高C、S1、Mn、N1、Cu、Cr、Sn，及其他众多的微量元素，所有元素分布极不均匀。废钢铁以杂质的类型可分为三类，一是低熔点的元素，如 Hg、As、Cd、Zn、Mg、Ce、B1、Pb、Sb、Sn、Al、Cu、S、P 等，二是高熔点元素，如 Ni,Co,Ti,Cr,V、B、Nb、Mo、W等，三是非金属夹杂物及气体，如氧化物、硫化物、02、N2, H2、等。低熔点的元素及化合物易在较低的温度下受热膨胀造成材料的“热脆”，部分元素相对活跃易形成夹杂物，部分元素在重熔工艺中很难挥发及氧化。高熔点元素熔点很高，易残留在铸件中形成加工硬点，在重熔工艺中不易分解。夹杂物及气体含量过多，夹杂物颗粒过大，会使铸件致密度下降，易产生偏析、缩松、裂纹等，如> 1um的夹杂物易产生疲劳裂纹。重熔工艺以重新熔化的物理过程为基础，清除的难度较大或者成本很高，上述三类元素及化合物有一些对铸铁的影响很大，故只有把有害杂质的含量控制在一定的范围内，才能生产品质一致的铸铁产品。含铁原料的种类及成分十分复杂，它虽然都是吹气冶炼炉氧化、还原化学反应过程下的良好原料，但在传统铸铁业使用重熔工艺的条件下，各类含铁原料是无法广泛使用的。汽车废钢含有常用的有色金属有Al、Cu、Zn、Mg、Sn、Pb、Hg、N1、T1、W、Ag、Cr、Be等，如果有害元素超标将严重影响铸铁品质的稳定性，是铸铁业使用传统重熔工艺最大的障碍。德国的宝马公司在全国范围内建立起类似连锁销售及回收的网络，汽车厂参与对废旧汽车的发动机等进行分类的检测，为部件的再生利用及相同物料的回炉处理创造了有利的条件，但是在实际操作过程中，像发动机、车桥等各种复杂的汽车总成，如果总成部分锈死或没有再生利用的价值，分解总成中含有电镀及高熔点合金等的部件，清除铸铁重熔工艺原料中的有害成分是十分不经济的。同时中国地域广阔，汽车零部件的生产厂家众多，同类部件的钢铁成分差异很大，使中国的汽车厂很难全面向德国一样参与汽车部件的再生利用，随着中国汽车报废量的增加，汽车零部件中钢铁的再生利用，有效消除地下拼装市场的部分隐患，是急待解决的重要课题。 传统铸铁业以铸造生铁及优质废钢铁为原料，主要使用两种炼铁流程:冲天炉+重熔感应炉双联和重熔感应炉单炼。冲天炉+重熔感应炉双联的流程主要为:冲天炉一重熔感应炉。一般使用重废、中废等杂质含量稍低的含铁原料与焦炭或天然气等，在冲天炉中通过燃烧、氧化与还原反应，生成脱硫的铁水，再经过感应炉单炼一样的处理。重熔感应炉单炼，主要使用铸造生铁、重废等杂质含量较低的含铁原料。通过感应加热，既可以使用生铁的遗传晶核，也可以通过增碳及孕育技术等完成石墨化的过程。在使用重熔工艺生产缸体、缸盖时，如果工人把维修设备更换下来的轴承、齿轮等含高熔点合金及电镀钢铁等含铁原料误入炉中，会造成发动机铸造厂的重大事故，因为传统铸铁重熔工艺很难快速分解高熔点合金及电镀金属等。冲天炉或重熔工艺生产铸铁无法使用成分复杂、杂质含量高、供应量大、价格低的低质废钢铁 ，如统废、轻废及焚烧废铁等。也无法有效的清除重熔工艺中使用铸造生铁产生的气体及夹杂物，提高铸铁的牌号及降低贵重金属的添加数量。 扩大铸铁原料中含铁原料及辅料的范围，降低铸铁原料对杂质的要求，降低铸铁原料的成本，相同含铁原料还可以提高产品的品质，对铸铁业来说是一个革命性的变革。
技术实现思路
本专利技术提供一种采用电炉吹气冶炼和净化工艺生产铸铁的方法，本专利技术的方法能有效使用低质、低价的废钢铁及辅料，扩大铸铁原料的使用范围，有效分解高熔点合金、电镀废钢铁、汽车废钢铁，对含铁原料不需严格的控制，对汽车业回收的废钢铁不需要进行十分严格的分类，均可成为铸铁业的含铁原料。 本专利技术的技术方案是，包括以下工序::￡.装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料；I初步熔化期，升温，造氧化渣；f 吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；?:吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；+f碳化铁或石墨化。 本专利技术使用碱性冶炼电炉工艺时，辅料的添加方式为:在工序?.和工序f或/和工序言中的扒渣前添加辅料的量为含铁原料总量的7~27% (W);在工序I；.的含铁原料中混入辅料，投入的辅料为辅料投料总量的20~90% ;在工序f或/和工序言中的扒渣前添加或分批添加余下的辅料；所述辅料为石灰基类、锰的氧化物类、增碳剂类、铁的氧化物类。其中石灰基类为石灰、萤石、白云石、石英砂或/和碳化硅，其比例为萤石10~20% (W)、白云石5~15% (W)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用电炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，其特征在于包括以下工序：装料配料期，在炉体中添加含铁原料及辅料；初步熔化期，升温，造氧化渣；吹氧升温氧化期，对熔体吹入气体，造氧化渣；吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；碳化铁或石墨化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠民，卢峰，陆文华，万仁芳，
申请(专利权)人：襄阳康捷飞龙电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42