一种低磷高碳铬铁及其冶炼方法技术

本发明专利技术涉及冶金工业技术领域，尤其是涉及一种低磷高碳铬铁及其冶炼方法。所述冶炼方法包括如下步骤：以铬铁矿、焦炭、兰炭和造渣剂为主要原料进行冶炼，使终渣为SiO2‑CaO‑MgO‑Al2O3四元渣型，终渣的碱度为1.2‑1.5，所述入炉原料的MgO/Al2O3的比例为0.9‑1.1。所述低磷高碳铬铁包含以下成分：按重量百分比计，Cr 55‑60％，Si≤3.0％，C 4‑10％，P≤0.02％，S≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术调整碱度、渣型、入炉镁铝比以及冶炼温度，提高炉渣的脱磷能力和增加磷的分配系数；并避免在高碱度条件下导致的电弧炉的冶炼热区上移，生产技术指标差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低磷高碳铬铁及其冶炼方法
本专利技术涉及冶金工业
，尤其是涉及一种低磷高碳铬铁及其冶炼方法。
技术介绍
铬铁是生产不锈钢的重要的原料，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，决定不锈钢耐蚀属性的元素是铬，每种不锈钢都一定含有一定数量的铬。滚珠刚、轴承钢、工具钢等是特殊钢，要求耐磨性、抗疲劳、高硬度，并且具有良好的耐热性。而钢材中的P、S杂质制约了其发展。P在钢中是有害元素，易使钢发生“冷脆”现象，碳含量高时影响更为明显。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种低磷高碳铬铁的冶炼方法，所述方法工艺简单，通过配合调整渣型、碱度及入炉的MgO/Al2O3的比例，促进P入渣，降低合金中P的含量，得到低磷高碳铬铁，改善铬铁的性能。本专利技术的第二目的在于提供一种低磷高碳铬铁，所述高碳铬铁中磷含量低，提高刚的机械力学性能等。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种低磷高碳铬铁的冶炼方法，包括如下步骤：以铬铁矿、焦炭、兰炭和造渣剂为主要原料进行冶炼，使终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型，终渣的碱度为1.2-1.5；所述入炉原料的MgO/Al2O3的比例为0.9-1.1。优选的，所述终渣的碱度为1.4-1.5。优选的，所述入炉原料的MgO/Al2O3的比例为0.95-1.05。通过铬铁矿、造渣剂、焦炭和兰炭的复配，同时调整入炉的镁铝比以及终渣的碱度在上述范围内，在提高碱度脱除磷的同时，缩小入炉原料的MgO/Al2O3的比例，确保电极深插，避免在高碱度条件下，CaO导电性强，其含量过高会导致电弧炉的冶炼热区上移，造成的操作难度大，生产技术指标差的问题。优选的，所述终渣包含按质量百分比计的SiO226-32％、CaO7-12％、MgO28-34％和Al2O322-28％。通过调整上述终渣渣型，能够显著降低P2O5的活度系数，从而提高炉渣的脱磷能力和增加磷的分配系数。lgγP2O5＝-1.12(22xCaO+15xMgO-2xSiO2)-44600/T+23.80优选的，所述铬铁矿、兰炭、焦炭和造渣剂的质量比为100﹕(3-4)﹕(7-9)﹕(5-10)，优选为100﹕(3.2-3.6)﹕(7.6-8.4)﹕(6-7)。优选的，所述兰炭和焦炭的质量比为1﹕(2-3)，优选为3﹕7。兰炭中磷的含量低，成本合理，但兰炭的烧损率高，通过调整兰炭和焦炭的质量比在上述范围内，能够通过入炉原料降低磷的含量，同时保证碳含量。并且，在上述造渣剂用量范围内，能够保证得到一定碱度的四元渣型，将磷降低至符合要求的含量。优选的，所述造渣剂包括石灰石和/或硅石。石灰中，CaO的含量≥85％，SiO2的含量≤2％，MgO的含量≤5％。硅石的主要成分为SiO2，其含量不低于90％。优选的，所述冶炼温度为1580-1640℃，优选1610±10℃。更优选的，所述冶炼时间为3-5h，优选4h。优选的，调节二次电压，调节电压使冶炼还原区域不变，调节电压的幅度为±8V。二次电压调节，确保电极(冶炼还原区域)不动，调节档位上下二级。本专利技术以氧化钙脱除磷，氧化钙的碱性可以显著降低炉渣中P2O5的活度系数，从而提高炉渣的脱磷能力和增加磷的分配系数。碱度越高，渣中CaO的有效浓度越高，磷的分配系数越大，脱磷越完全。但是，碱度并非越高越好，加入过多的CaO会导致炉渣变粘，影响流动性，对脱磷反而不利。本专利技术通过兼顾调整冶炼温度在上述范围内，同时调整入炉镁铝比，确保电极深插，避免在高碱度条件下导致的电弧炉的冶炼热区上移，造成的操作难度大，生产技术指标差的问题。脱磷反应是强烈的放热反应，如温度降低，脱磷反应的平衡常数增加，磷的分配系数增加，因此，从热力学方面来讲，低温有利于脱磷。但由于脱磷采用含CaO的碱性渣，而加入的造渣剂需要有一定的温度才能形成液态渣，因此，上述温度是能够在保证炉渣具有一定碱度和流动性的较低温度，能够有效脱磷。优选的，所述铬铁矿中，MgO和Al2O3的质量百分比之和≤35％，优选≤25％。优选的，所述铬铁矿中，Cr2O3与FeO的质量比≥2。入炉铬铁比在上述范围内，能够保证冶炼得到的合金中Cr的含量在上述要求范围内。优选的，将所述铬铁矿预处理后再进行冶炼。优选的，所述预处理的方法包括：将铬铁矿预先浸泡于消石灰水中进行处理。通过将铬铁矿预先浸泡于消石灰水中，能够对铬铁矿进行脱磷预处理，降低原料的磷含量。优选的，浸泡后，将铬矿进行干燥、预热、均热处理。优选的，所述干燥的条件为：干燥温度为300-400℃，干燥时间为10-15min。优选的，所述预热的条件为：预热温度为1000-1100℃，预热时间5-10min。优选的，所述均热的条件为：1100-1150℃，均热时间为5-8min。优选的，冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，对铁水保温，在铁包中进行渗碳处理，从铁包中放出铁水，浇铸，精整得到低磷高碳铬铁。优选的，渗碳处理包括向铁水中喷增碳剂。优选的，所述增碳剂的用量为2-5kg/t铁水。优选的，所述增碳剂包括石墨粉。所述石墨粉的含碳量为99.9％，所述石墨粉的粒径为300-400目。本专利技术制备低磷高碳铬铁过程中，还原剂用量为微缺碳操作，合金中Si含量偏低，合金流动性差，易发生粘膜和结包，造成产品损失，提升成本。通过上述渗碳操作，可以改善产品外观质量和性能。本专利技术还提供了一种低磷高碳铬铁，包含以下成分：按重量百分比计，Cr55-60％，Si≤3.0％，C4-10％，P≤0.02％，S≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。在绝大多数的钢种中，磷都属于有害元素，本专利技术通过同步调整碱度、渣型、入炉镁铝比以及冶炼温度等，提高炉渣的脱磷能力和增加磷的分配系数，得到低磷高碳铬铁，提高高碳铬铁的力学机械强度，满足特殊钢的使用需求；并同时避免在高碱度条件下导致的电弧炉的冶炼热区上移，造成的操作难度大，生产技术指标差的问题。兼顾了产品质量、技术指标及生产成本等。优选的，按重量百分比计，P的含量≤0.015％，优选≤0.012％，优选≤0.010％。优选的，按重量百分比计，Cr的含量为56-59％，优选56.5-58.7％，优选57-58％。优选的，按重量百分比计，Si的含量≤3.0％，优选≤2.8％，优选≤2.5％。优选的，按重量百分比计，C的含量为6-10％，优选7-9％，优选8.1-8.5％。优选的，按重量百分比计，S的含量≤0.04％，优选≤0.03％，优选≤0.02％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了一种低磷高碳铬铁的冶炼方法，通过同步调整碱度、渣型、入炉镁铝比以及冶炼温度等，提高炉渣的脱磷能力和增加磷的分配系数，得到低磷高碳铬铁，提高高碳铬铁的力学机械强度，满足特殊钢的使用需求；(2)本专利技术的冶炼方法避免在高碱度条件下导致的电弧炉的冶炼热区上移，造成的操作难度大，生产技术指标差的问题；(3)本专利技术的冶炼方法兼顾了产品质量、技术指标及生产成本等；(4)本专利技术还提供了一种低磷高碳铬铁，所述低磷高碳铬铁中，P的含量≤0.02％，提高了机械力学性能等，满足特殊钢的使用需求。具体实施方式下面将结合具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：以铬铁矿、焦炭、兰炭和造渣剂为主要原料进行冶炼，使终渣为SiO2‑CaO‑MgO‑Al2O3四元渣型，终渣的碱度为1.2‑1.5；所述入炉原料的MgO/Al2O3的比例为0.9‑1.1。

【技术特征摘要】
1.一种低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：以铬铁矿、焦炭、兰炭和造渣剂为主要原料进行冶炼，使终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型，终渣的碱度为1.2-1.5；所述入炉原料的MgO/Al2O3的比例为0.9-1.1。2.根据权利要求1所述的低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述终渣的碱度为1.4-1.5；优选的，所述终渣包含按质量百分比计的SiO226-32％、CaO7-12％、MgO28-34％和Al2O322-28％。3.根据权利要求1所述的低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述入炉原料的MgO/Al2O3的比例为0.95-1.05；优选的，所述铬铁矿、兰炭、焦炭和造渣剂的质量比为100﹕(3-4)﹕(7-9)﹕(5-10)，优选为100﹕(3.2-3.6)﹕(7.6-8.4)﹕(6-7)；更优选的，所述兰炭和焦炭的质量比为1﹕(2-3)，优选为3﹕7；优选的，所述铬铁矿中，MgO和Al2O3的质量百分比之和≤25％；优选的，所述铬铁矿中，Cr2O3与FeO的质量比≥2。4.根据权利要求1所述的低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述造渣剂包括石灰石和/或硅石。5.根据权利要求1所述的低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼温度为1580-1640℃，优选1610±10℃；优选的，所述冶炼时间为3-5h，优选4h；优选的，调节二次电压为，调节电压使冶炼还原区域不变，调节电压的幅度为±8V。6.根据权利要求1所述的低磷高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，将所述铬铁矿预处理后再进行冶炼；优选的，所述预处理的方法包括：将铬铁矿预先浸泡于消石灰水中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵明阳，龚晓俅，邵珠航，陈付根，毕国军，
申请(专利权)人：徐州宏阳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32