真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法及頂吹噴粉槍技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及合金鋼精煉技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，在真空處理鋼水的過程中，通過真空加料斗向鋼包內(nèi)配加鉻礦和碳質(zhì)還原劑，或者利用頂吹噴槍產(chǎn)生的高溫還原性火焰將鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑粉噴入金屬熔池，同時(shí)底吹惰性氣體攪拌，利用真空環(huán)境降低CO分壓，促進(jìn)碳質(zhì)還原劑對鉻礦粉的充分還原，對鋼水進(jìn)行合金化；還提供了一種頂吹噴槍，包括中心噴粉管、氧氣噴吹管、燃?xì)鈬姶倒堋⑦M(jìn)水管和出水管。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果為：使用小粒度或粉狀鉻礦和碳質(zhì)還原劑在真空環(huán)境中進(jìn)行直接合金化，鋼水不發(fā)生二次氧化，鉻的收得率大于93%，還原時(shí)間縮短2min以上，渣量減少，鋼水潔凈度提高，噸鋼冶煉成本降低3元以上。

Steelmaking method and adding alloying of chromium in vacuum spray gun

The present invention relates to the technical field of alloy steel refining, provides a method of adding chromium alloyed steel in a vacuum environment, in the process of vacuum treatment of molten steel, through the vacuum hopper with chromium and carbon reducing agent to the ladle, or high temperature produced by the reduction of the top lance flame chromium ore powder and carbon reducing powder is sprayed into the molten pool, and blowing inert gas stirring, to reduce the partial pressure of CO by vacuum environment, promote the full reduction of the carbonaceous reducing agent chromium ore powder, alloying of molten steel; also provides a blowing lance, including the center of the gun tube, oxygen injection pipe, gas injection pipe, water inlet pipe and the water outlet pipe. The invention has the advantages that the use of granular or powdery chromite and carbonaceous reducing agent for direct alloying of molten steel in vacuum environment, no oxidation occurred two times, the yield of chromium is greater than 93%, the reduction time is more than 2min, the amount of slag is reduced, to improve the cleanliness of molten steel, steel smelting cost decreased by 3 yuan.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及合金鋼精煉
，特別涉及一種真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法及頂吹噴粉槍。
技術(shù)介紹
鉻是大量合金鋼中的重要合金元素，歷來含鉻合金鋼中的鉻元素是通過精煉過程中添加鉻鐵合金來冶煉的，目前生產(chǎn)鉻鐵合金的方法主要有電爐冶煉法和高爐冶煉法，根據(jù)合金中碳含量的不同分為高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵和微碳鉻鐵，鉻鐵合金的價(jià)格也隨著含碳量的降低而升高。我國含鉻合金鋼產(chǎn)量大，對鉻的需求巨大，但我國是個貧鉻國家，國際市場上鉻鐵價(jià)格逐漸走高，大大增加了我國含鉻合金鋼的生產(chǎn)成本；而且鉻鐵生產(chǎn)過程中能耗較高，對環(huán)境有較大污染。目前鉻礦山開采的鉻礦中粉礦比例較高，而且價(jià)格比塊礦便宜，在精煉過程中利用小粒度塊礦或粉礦進(jìn)行直接合金化，可大幅降低合金成本。專利申請CN201310459895.0公開了在LF爐中利用碳粉、硅粉或其它活躍金屬單質(zhì)粉末還原鉻礦中的（Cr2O3），為了防止鋼水裸露和二次氧化，LF爐的攪拌條件較差，而且硅粉或其它金屬單質(zhì)還原（Cr2O3）產(chǎn)生的非金屬氧化物或金屬氧化物會增加渣量和鋼水中的夾雜物數(shù)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種在真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法及頂吹噴粉槍，該方法使用小粒度或者粉狀鉻礦和碳質(zhì)還原劑在真空環(huán)境中進(jìn)行直接合金化，相比于硅粉或其他活躍金屬單質(zhì)粉末作為還原劑，碳粉的價(jià)格較低，而且碳質(zhì)還原劑還原鉻礦產(chǎn)生的CO氣體不會增加渣量和鋼水中的夾雜物；在真空環(huán)境中CO分壓極低，在熱力學(xué)上更加有利于碳對（Cr2O3）的還原，在真空環(huán)境中不會發(fā)生鋼水的二次氧化，可采用較大流量的底吹攪拌，在動力學(xué)上有利于鉻礦的還原。本專利技術(shù)一種真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，在真空處理鋼水的過程中，通過真空加料斗向鋼包內(nèi)配加鉻礦和碳質(zhì)還原劑，或者利用頂吹噴槍產(chǎn)生的高溫還原性火焰將鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑粉噴入金屬熔池，同時(shí)底吹惰性氣體攪拌，利用真空環(huán)境降低CO分壓，促進(jìn)碳質(zhì)還原劑對鉻礦粉的充分還原，對鋼水進(jìn)行合金化。進(jìn)一步的，所述通過真空加料斗加入鋼包的鉻礦為經(jīng)過選礦的鉻精礦，鉻礦中Cr2O3的質(zhì)量百分比大于等于40%，碳質(zhì)還原劑為焦粒或無煙煤，鉻礦和碳質(zhì)還原劑中不小于5mm的粒度率大于80%；所述通過頂吹噴粉槍噴入熔池的鉻礦粉為經(jīng)過選礦和細(xì)磨的鉻精礦粉，鉻礦粉中Cr2O3的質(zhì)量百分比大于等于40%，碳質(zhì)還原劑為含碳量高的碳粉，鉻礦粉和碳質(zhì)還原粉劑的粒度范圍為0.05~5mm。進(jìn)一步的，真空處理前的鋼水溫度為1630~1680℃；鋼包置入真空環(huán)境后，在真空泵啟動前底吹流量為50~250L/min，真空泵啟動后底吹流量增大至150~500L/min，底吹氣體為氬氣；真空加料斗的加料速度為150~300kg/min；頂吹噴粉槍的噴粉流量為80~150kg/min，氧氣流量為300~1500L/min，煤氣流量為500~1500L/min。進(jìn)一步的，在添加鉻礦和碳質(zhì)還原劑的同時(shí)加入化渣劑。進(jìn)一步的，所述化渣劑為石灰、螢石或其它。進(jìn)一步的，所述頂吹噴粉槍為水冷式噴槍，可同時(shí)噴吹煤氣、氧氣、鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑；煤氣、過剩的碳質(zhì)還原劑和全部的氧氣在噴槍出口發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫還原性火焰，粉劑由高溫還原性火焰攜帶并噴吹至熔池內(nèi)，鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑受到急速的加熱而發(fā)生熱破碎，高溫還原性煙氣和噴入熔池的碳質(zhì)還原劑還原鉻礦粉中的Cr2O3。一種頂吹噴粉槍，用于上述的真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法；所述頂吹噴粉槍包括中心噴粉管（1）、氧氣噴吹管（2）、燃?xì)鈬姶倒埽?）、進(jìn)水管（4）和出水管（5），其中中心噴粉管（1）以氮?dú)狻鍤饣蚨趸紴檩d氣噴吹鉻礦粉和碳質(zhì)還原粉劑，氧氣噴吹管（2）噴吹助燃氧氣，通過在氧氣噴吹管（2）中設(shè)置旋流筋板使氧氣以旋流形式噴吹，燃?xì)鈬姶倒埽?）噴吹煉鋼過程中產(chǎn)生的煤氣，包括焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣或真空合金化過程中回收的可燃煙氣。本專利技術(shù)的有益效果為：使用小粒度或者粉狀鉻礦和碳質(zhì)還原劑在真空環(huán)境中進(jìn)行直接合金化，相比于硅粉或其他活躍金屬單質(zhì)粉末作為還原劑，碳粉的價(jià)格較低，而且碳質(zhì)還原劑還原鉻礦產(chǎn)生的CO氣體不會增加渣量和鋼水中的夾雜物；在真空環(huán)境中不會發(fā)生鋼水的二次氧化；鉻的收得率大于93%，鉻礦的還原速率加快，還原時(shí)間縮短2min以上，渣量減少，鋼水潔凈度提高，噸鋼冶煉成本降低3元以上。附圖說明圖1所示為本專利技術(shù)實(shí)施例的頂吹噴粉槍。其中：1-中心噴粉管，2-氧氣噴吹管，3-燃?xì)鈬姶倒埽?-進(jìn)水管，5-出水管。具體實(shí)施方式下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本專利技術(shù)具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。在下述實(shí)施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實(shí)施例中。本專利技術(shù)實(shí)施例一種真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，其特征在于，在真空處理鋼水的過程中，通過真空加料斗向鋼包內(nèi)配加鉻礦和碳質(zhì)還原劑，或者利用頂吹噴槍產(chǎn)生的高溫還原性火焰將鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑粉噴入金屬熔池，同時(shí)底吹惰性氣體攪拌，利用真空環(huán)境降低CO分壓，促進(jìn)碳質(zhì)還原劑對鉻礦粉的充分還原，對鋼水進(jìn)行合金化。優(yōu)選的，所述通過真空加料斗加入鋼包的鉻礦為經(jīng)過選礦的鉻精礦，鉻礦中Cr2O3的質(zhì)量百分比大于等于40%，碳質(zhì)還原劑為焦粒或無煙煤，鉻礦和碳質(zhì)還原劑中不小于5mm的粒度率大于80%；所述通過頂吹噴粉槍噴入熔池的鉻礦粉為經(jīng)過選礦和細(xì)磨的鉻精礦粉，鉻礦粉中Cr2O3的質(zhì)量百分比大于等于40%，碳質(zhì)還原劑為含碳量高的碳粉，鉻礦粉和碳質(zhì)還原粉劑的粒度范圍為0.05~5mm。優(yōu)選的，真空處理前的鋼水溫度為1630~1680℃；鋼包置入真空環(huán)境后，在真空泵啟動前底吹流量為50~250L/min，真空泵啟動后底吹流量增大至150~500L/min，底吹氣體為氬氣；真空加料斗的加料速度為150~300kg/min；頂吹噴粉槍的噴粉流量為80~150kg/min，氧氣流量為300~1500L/min，煤氣流量為500~1500L/min。優(yōu)選的，在添加鉻礦和碳質(zhì)還原劑的同時(shí)加入化渣劑。優(yōu)選的，所述化渣劑為石灰、螢石。優(yōu)選的，所述頂吹噴粉槍為水冷式噴槍，可同時(shí)噴吹煤氣、氧氣、鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑；煤氣、過剩的碳質(zhì)還原劑和全部的氧氣在噴槍出口發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫還原性火焰，粉劑由高溫還原性火焰攜帶并噴吹至熔池內(nèi)，鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑受到急速的加熱而發(fā)生熱破碎，高溫還原性煙氣和噴入熔池的碳質(zhì)還原劑還原鉻礦粉中的Cr2O3。本專利技術(shù)還提供了一種頂吹噴粉槍，用于上述的真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法；所述頂吹噴粉槍包括中心噴粉管1、氧氣噴吹管2、燃?xì)鈬姶倒?、進(jìn)水管4和出水管5，其中中心噴粉管1以氮?dú)狻鍤饣蚨趸紴檩d氣噴吹鉻礦粉和碳質(zhì)還原粉劑，氧氣噴吹管2噴吹助燃氧氣，通過在氧氣噴吹管2中設(shè)置旋流筋板使氧氣以旋流形式噴吹，燃?xì)鈬姶倒?噴吹煉鋼過程中產(chǎn)生的煤氣，包括焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣或真空合金化過程中回收的可燃煙氣。實(shí)施例1本實(shí)施例應(yīng)用在120噸真空合金化爐上，該真空合金化爐裝配有真空加料斗，真空加料斗為雙鐘閥形式，上料斗容積2m3，下料斗容積2m3；鉻礦選用破碎的土耳其塊礦，鉻本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，其特征在于，在真空處理鋼水的過程中，通過真空加料斗向鋼包內(nèi)配加鉻礦和碳質(zhì)還原劑，或者利用頂吹噴槍產(chǎn)生的高溫還原性火焰將鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑粉噴入金屬熔池，同時(shí)底吹惰性氣體攪拌，利用真空環(huán)境降低CO分壓，促進(jìn)碳質(zhì)還原劑對鉻礦粉的充分還原，對鋼水進(jìn)行合金化。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，其特征在于，在真空處理鋼水的過程中，通過真空加料斗向鋼包內(nèi)配加鉻礦和碳質(zhì)還原劑，或者利用頂吹噴槍產(chǎn)生的高溫還原性火焰將鉻礦粉和碳質(zhì)還原劑粉噴入金屬熔池，同時(shí)底吹惰性氣體攪拌，利用真空環(huán)境降低CO分壓，促進(jìn)碳質(zhì)還原劑對鉻礦粉的充分還原，對鋼水進(jìn)行合金化。2.如權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，其特征在于，所述通過真空加料斗加入鋼包的鉻礦為經(jīng)過選礦的鉻精礦，鉻礦中Cr2O3的質(zhì)量百分比大于等于40%，碳質(zhì)還原劑為焦粒或無煙煤，鉻礦和碳質(zhì)還原劑中不小于5mm的粒度率大于80%；所述通過頂吹噴粉槍噴入熔池的鉻礦粉為經(jīng)過選礦和細(xì)磨的鉻精礦粉，鉻礦粉中Cr2O3的質(zhì)量百分比大于等于40%，碳質(zhì)還原劑為含碳量高的碳粉，鉻礦粉和碳質(zhì)還原粉劑的粒度范圍為0.05~5mm。3.如權(quán)利要求1所述的真空環(huán)境中添加鉻礦進(jìn)行合金化的煉鋼方法，其特征在于，真空處理前的鋼水溫度為1630~1680℃；鋼包置入真空環(huán)境后，在真空泵啟動前底吹流量為50~250L/min，真空泵啟動后底吹流量增大至150~500L/min，底吹氣體為氬氣；真空加料斗的加料速度為150~300kg/min；頂吹噴粉槍的噴粉流量為80~150kg/min，氧氣流量為300~150...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱榮，胡紹巖，董凱，劉潤藻，魏光升，王云，馬國宏，王雪亮，李智崢，武文合，
申請(專利權(quán))人：北京科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11