一种精炼脱钛渣及低钛铬铁精炼脱钛方法技术

本发明专利技术公开了一种精炼脱钛渣，精炼脱钛渣的原料组成及重量份配比如下：石灰52

【技术实现步骤摘要】
一种精炼脱钛渣及低钛铬铁精炼脱钛方法

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[0001]本专利技术涉及低钛铬铁脱钛
，具体地说涉及一种用于铬铁铁水的精炼脱钛渣及低钛铬铁精炼脱钛方法。

技术介绍
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[0002]铬是生产不锈钢、轴承钢及高强结构钢的主要合金元素，铬铁是生产这些钢种的重要原材料。普通高碳铬铁中含钛0.2％
‑
0.3％,通常主要以TiC及TiN等高熔点非金属夹杂物形态存在。以高碳铬铁为原料，所冶炼出的低碳铬铁及各种合金钢中，不可避免的含有TiC及TiN等高熔点带棱角的非金属夹杂，会对金属基体具有强烈的割裂及应力集中作用，会严重损伤钢的力学性能及抗腐蚀性能，尤其是抗疲劳性能。其中最典型的实例，是使轴承钢的抗疲劳磨损性能大为下降，令轴承不耐磨，很快失去尺寸精度。研究表明当轴承钢中含钛量，由40ppm,降至10ppm以下时，轴承寿命提高约2倍。而我国由于铬铁含钛过高，所冶炼出的轴承钢经二次精炼后，含钛量在72—112ppm范围内，轴承抗疲劳磨损性能差，因此，大力研究与开发采用含钛较高原料，生产低钛铬铁的新方法，就成为当前迫切任务之一。
[0003]常规生产低钛铬铁的方法有两种：第一种是选用含钛量尽可能低的原料，并控制配碳量，限制原料中TiO2在电炉中的还原，在生产中要实现这二个措施，较为困难，首先是低钛优质原料日益匮乏，成本高；其次限制TiO2在炉内还原，难度较大。第二种是采用高温铬铁液炉外吹氧脱钛，不但设备复杂昂贵，成本高，而且操作中喷溅大，金属损失率高，安全风险大，生产中难以采用；同时吹氧脱钛，是利用CO气泡吸附含钛夹杂物，上浮至渣液中而去除；但与此同时高压氧气流不断击碎渣液与铁液，并发生相互混合，又会使部分含钛夹杂物返回铁液，呈现着一定的动平衡，当铁液中原始含钛量过高时，其平衡值(即残钛量)也比较高。
[0004]专利CN19784828A一种超低钛高碳铬铁合金及其生产方法，公开了在电炉内加入高碳铬铁、氧化剂和造渣剂，进行熔化精炼，利用氧化剂与矿石中的Ti金属单质结合，氧化生成TiO2进入渣中，随后进行扒渣处理，声称可以得到低于0.02％的超低钛高碳铬铁合金。但是铬铁中的钛未必是金属态，其理由如下：1)铬铁中的钛，来自冶炼铬铁原料中的TiO2，在矿热炉冶炼中，TiO2在高温还原区内，可能发生两个反应，即TiO2+3C
→
TiC+2CO及TiO2+2C
→
Ti+2CO,前者开始反应温度为1046℃，后者为1688℃，可见生成TiC的条件优于Ti。2)即使有少量Ti的生成，它亦无法以金属形式存在，因为含铬50％以上的铬铁铁水，具有强吸氮倾向，在出铁过程中会吸收空气中的氮，于1200℃以上温度下，即刻发生反应：Ti+N
→
TiN,生成氮化物。
[0005]所以，铬铁中的钛应当以TiC为主，TiN为辅的非金属夹杂物形式存在于铬铁中。以铬铁为原料生产的合金钢中，钛的危害也体现于含钛夹杂物对其性能影响上。脱除铬铁中的钛，就是脱除铬铁中的含钛夹杂物，无需加氧化剂，去将Ti氧化成TiO2,再进行去除。因此，该专利中氧化剂的加入对于脱钛起不到作用，而造渣剂的加入量较少，无法达到其声称的脱钛效果。另外，该专利中用到的电炉为中频感应电炉，以中频炉为精炼炉，添加铬铁矿
作氧化剂，以CaO为主要造渣剂，进行脱钛；由于它们的熔点高，要在1700℃左右，才参与反应，而中频炉采用中频线圈内打结炉衬，在如此高的温度下，维持时间过长，将出现炉衬进一步烧结，引起收缩开裂，发生事故，并且，要将铬铁铁水加热至如此高温，耗能大，何况其氧化剂及造渣剂，要制成粉状，经耐热搅拌器喷人铁水中，工艺与设备复杂，成本高，经济效益低。

技术实现思路
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[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种熔点低的精炼脱钛渣。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种脱钛率高的低钛铬铁精炼脱钛方法。
[0008]本专利技术的第一个目的由如下技术方案实施：一种用于铬铁铁水的精炼脱钛渣，所述精炼脱钛渣的原料组成及重量份配比如下：
[0009]石灰52
‑
56份，
[0010]硅石20
‑
23份，
[0011]铁矾土20
‑
25份，
[0012]其中，石灰、硅石、铁矾土的粒度为5mm
‑
10mm。
[0013]进一步的，所述石灰按重量百分比含：CaO＞90％,SiO2＜2％,MgO＜3％。
[0014]进一步的，所述硅石按重量百分比含：SiO2＞97％。
[0015]进一步的，所述铁矾土按重量百分比含：Al2O
3 45％
‑
55％,SiO218％
‑
30％，Fe2O
3 8％
‑
17％。由于Fe2O3分解成2个FeO和一个O，铬对氧的结合力比铁的强，因此，Fe2O3分解出的氧被铬结合，最终形在液态渣中形成两个FeO。
[0016]上述各个原料混合加入铬铁铁水后，会使高熔点的CaO与SiO2及Al2O3反应生成低熔点化合物，如CaO+SiO2→
CaSiO3，其熔点为1436℃，再添加适量Al2O3,组成CaO
‑
SiO2‑
Al2O3熔融体，其熔点在1300℃左右；精炼脱钛渣中还引入了铁矾土，在高温铬铁铁水中，铁矾土中的Fe2O3分解成2个FeO，所以，在铬铁铁水中，精炼脱钛渣在脱钛时形成的液态渣包括如下成分：CaO 50％
‑
55％,SiO
2 25％
‑
30％,Al2O312％
‑
16％,FeO 6
‑
10％。
[0017]本专利技术的第二个目的由如下技术方案实施：低钛铬铁精炼脱钛方法，其特征在于，其包括如下过程：
[0018](1)加入铬铁铁水和精炼脱钛渣
[0019]将铬铁铁水和精炼脱钛渣加入精炼炉内，精炼脱钛渣的加入量为铬铁铁水重量的3％
‑
3.5％；
[0020](2)熔渣
[0021]在步骤(1)结束后，控制精炼炉以中等功率送电在5
‑
8分钟，使精炼脱钛渣熔融成液态渣；
[0022](3)脱钛
[0023]在步骤(2)结束后，采用低功率送电，保持炉温在1580℃
‑
1600℃范围内，持续30
‑
40分钟，含钛夹杂物上浮至铬铁铁水及液态渣界面，被液态渣吸附固定于液态渣中形成液态渣层；期间发生如下两个过程：其一由于TiC与TiN的密度远低于铬铁铁水密度(TiC和TiN密度分别为4.93g/cm3和5.43g/cm3,铬铁铁水密度为6.80g/cm3)，铁水产生的浮力，促使它们上浮至金渣界面；其二由于夹杂物
‑
铬铁铁水界面能大于夹杂物
‑
液态渣界面能，据热力
12％,FeO 6.7％。
[0037]实施例4：以实施例1的精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精炼脱钛渣，其特征在于，所述精炼脱钛渣的原料组成及重量份配比如下：石灰52
‑
56份，硅石20
‑
23份，铁矾土20
‑
25份，其中，石灰、硅石、铁矾土的粒度为5mm
‑
10mm。2.根据权利要求1所述的一种精炼脱钛渣，其特征在于，所述石灰按重量百分比含：CaO＞90％,SiO2＜2％,MgO＜3％。3.根据权利要求1所述的一种用于铬铁铁水的精炼脱钛渣，其特征在于，所述硅石按重量百分比含：SiO2＞97％。4.根据权利要求1所述的一种精炼脱钛渣，其特征在于，所述铁矾土按重量百分比含：Al2O
3 45％
‑
55％,SiO
2 18％
‑
30％，Fe2O
3 8％
‑
17％。5.根据权利要求1至4任一所述的一种精炼脱钛渣，其特征在于，所述精炼脱钛渣在脱钛时形成的液态渣包括如下成分：CaO 50％
‑
55％,SiO
2 25％
‑
30％,Al2O
3 12％
‑
16％,FeO 6％
‑
10％。6.一种利用权利要求1至5任一所述的精炼脱钛渣进行的低钛铬铁精炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀忠，
申请(专利权)人：包头洪盛化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：