專利名稱：直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金鋼冶煉方法，特別涉及一種直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合 金鋼的方法。
背景技術(shù)：
鎳、鉻是冶煉不銹鋼、耐熱鋼等合金鋼種必不可少的合金添加劑。根據(jù)礦石種類、 品位和用戶要求不同，鎳冶金產(chǎn)品通常有純鎳類的電鎳、鎳丸、鎳塊、鎳錠、鎳粉等，和非純 鎳類的燒結(jié)氧化鎳、鎳鐵；鉻有金屬鉻、微碳鉻鐵、低碳鉻鐵、中碳鉻鐵、高碳鉻鐵等產(chǎn)品。但是鎳、鉻礦品位一般比較低，而且國內(nèi)資源短缺，需要大量進(jìn)口 ；金屬鎳、鉻的傳 統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程長、工程投資大、生產(chǎn)成本高。因而金屬鎳、鉻等合金添加劑價(jià)格高昂，越來 越成為影響優(yōu)特鋼生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量、品種、效益的重要因素。其實(shí)大部分合金鋼都是含少量或微量鎳、鉻等元素，不一定用純鎳、鉻制品。例如 最常見的18-8型不銹鋼、耐熱鋼，含Crl7 19%，Ni8 10%;合金結(jié)構(gòu)鋼中的CrNi鋼，含 Cr 多在 0. 45 1. 65%，Nil. 0 3. 65% ；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，CrO. 30 0. 70%,Ni0. 7%0 這些鋼種完全可以直接用氧化鎳中、貧礦或低品位鎳、鉻共生鐵礦冶煉的合金鐵做基料，不 加或少加鎳、鉻和其他合金冶煉，既有效利用了鎳鉻等低品位多元素共生鐵礦寶貴資源，也 因縮短流程可大幅度降低特鋼生產(chǎn)成本，提高特鋼企業(yè)競爭力。目前地球上大部分紅土礦鎳含量只有左右，有些甚至只有0. 3 0. 7%，而且 不易用一般選礦方法富集；鐵含量在30 56%之間，鐵鎳比大於10。這種礦很難冶煉鎳含 量4%以上的鎳鐵，但作為生產(chǎn)含鎳鉻合金鋼的原料，恰好能發(fā)揮其資源優(yōu)勢。當(dāng)前用紅土礦冶煉鎳鐵的主要方法之一是高爐法，這種方法能耗高、污染嚴(yán)重，并 且必須以焦炭為主要能源。焦炭主要用焦煤煉制，但焦煤資源少、消耗大，而且煉焦生產(chǎn)污 染嚴(yán)重，徹底治理費(fèi)用巨大。因此發(fā)達(dá)國家大多已經(jīng)停止建設(shè)高爐和焦?fàn)t，注重發(fā)展直接還 原、熔融還原非焦煉鐵工藝和短流程電爐鋼廠。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)上述不足，本發(fā)明提供一種利用此類低品位共生礦的特征，通過非焦冶金 及其他常規(guī)冶金手段直接獲得合金鋼材料的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的 方法。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，具體為1)選用NiO. 5 2. 5%, CrO. 5 4%、TFe5 60%的低品位鎳鉻共生鐵礦為原 料；添加脫硫劑；在罐式爐中用非煉焦煤、煤氣或天然氣加熱并還原的非焦冶金技術(shù)，將礦石中鎳、 鉻、鐵90%以上金屬化鎳鉻合金鐵塊；2)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊直接加入電爐或轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)一步熔煉成合金鐵水；3)合金鐵水再經(jīng)過粗煉、精練、澆鑄、軋制成優(yōu)質(zhì)合金鋼。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中所述步驟2可用 以下幾個步驟替代1)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選，將鎳、鉻、鐵富 集，再重壓成富集鎳鉻合金鐵塊；2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進(jìn)一步熔分、富集成合金鐵水；3)鑄成較高品位的鎳鉻合金鐵錠，作為冶煉鎳鉻合金含量較高的合金鋼的添加 劑。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中所述步驟3可用 以下步驟替代1)直接將合金鐵水送到鐵水爐外精煉爐或煉鋼爐，冶煉鎳、鉻含量較高的清潔合 金鑄鐵。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中所述罐式爐所述 罐式爐裝置包括反應(yīng)罐預(yù)熱段和反應(yīng)罐還原段，反應(yīng)罐預(yù)熱段是。250 350耐熱鋼排管 或長方形耐熱鋼、耐火材料構(gòu)筑的豎罐，反應(yīng)罐還原段是用碳化硅或其他耐火磚砌筑的寬 300 500mm、長寬比大于3、高6 12米高的長方形豎罐。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中所述電爐包括礦 熱爐、電弧爐和感應(yīng)爐，所述轉(zhuǎn)爐包括頂吹型轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖?fù)吹型轉(zhuǎn)爐和側(cè)吹型轉(zhuǎn)爐，批量大、 合金含量低的用轉(zhuǎn)爐，批量小、合金含量較高的用電爐。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中鋼水精煉爐用于 對經(jīng)過煉鋼爐熔化和初步冶煉的合金鋼水進(jìn)行精煉，不加或少加合金調(diào)整成分，主要是進(jìn) 行冶煉優(yōu)特鋼需要的脫氣、除夾雜、精確調(diào)整合金成分等作業(yè)。根據(jù)產(chǎn)品用途和性能，分別 選用LF爐、A0D爐、V0D爐等設(shè)備。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中所述磁選和熔化 分離出的雜質(zhì)，主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物，收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔料。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其中所述爐外精煉在 魚雷罐車、鐵水包、或LF爐等設(shè)備上進(jìn)行，根據(jù)產(chǎn)品用途、材料要求調(diào)整合金化學(xué)成分和溫 度，生產(chǎn)清潔合金鑄鐵件。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，是直接使用NiO. 5 2. 5%、CrO. 5 4%、TFe5 60%的共生鐵礦，生產(chǎn)各種鎳鉻合金鋼的新工藝，流程短、能耗 物耗低，降低了生產(chǎn)線工程投資和生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益。


圖1是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法中罐式爐的示意 圖。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步闡述本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，下面結(jié)合 實(shí)施例作更詳盡的說明。圖2是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法中罐式爐的示意 圖，這是本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法的關(guān)鍵設(shè)備。罐式爐包括1組以上的反應(yīng)豎罐，每組反應(yīng)豎罐包括上下連接的預(yù)熱段3和還原 段4，反應(yīng)罐預(yù)熱段是①250 350耐熱鋼排管或長方形耐熱鋼、耐火材料構(gòu)筑的豎罐，反應(yīng) 罐還原段是用碳化硅或其他耐火磚砌筑的寬300 500mm、長寬比大于3、高6 12米高的 長方形豎罐。爐體固定不動，爐料用機(jī)械提升到頂部料斗后靠自重下落、通過控制排料速度，控 制爐料在反應(yīng)室的物理化學(xué)變化過程。精心設(shè)計(jì)的6 12層水平迷宮式火道迫使高溫?zé)煔忭樦竭\(yùn)行，到一端后再 升到上一層繼續(xù)前進(jìn)，直至排出罐外進(jìn)入煙道。這種火道結(jié)構(gòu)便于熱能充分利用，并且豎罐 內(nèi)溫度均勻，還能起到加強(qiáng)罐壁強(qiáng)度的作用。罐式爐是一種內(nèi)外混合加熱、煤氣循環(huán)利用的豎爐，豎罐內(nèi)還原氣氛、罐外火道氧 化氣氛，罐內(nèi)爐料邊下降邊還原，高溫爐氣則邊上升邊對爐料加熱、還原，到喉部借負(fù)壓引 出、在燒嘴中與空氣混合噴入火道燃燒，提供罐內(nèi)直接還原鐵過程需要補(bǔ)充的熱量，不足部 分由焦?fàn)t或發(fā)生爐煤氣系統(tǒng)提供。煤干餾或由外部壓入煤氣在上升過程中與下降爐料一起 被加熱、發(fā)生氧化還原反應(yīng)。上升到反應(yīng)室上部后CO和H2分壓降低，還原性減弱，利用其 顯熱對爐料預(yù)熱，然后再引入罐外火道燃燒發(fā)熱供給反應(yīng)罐。熱煙氣在罐外火道也是由下 至上，加熱反應(yīng)罐之后又加熱預(yù)熱段，出爐后又用來加熱助燃空氣或爐料，煤氣的化學(xué)能和 熱能都能得到充分利用，而結(jié)構(gòu)簡單可靠，工程投資少、生產(chǎn)成本低。罐式爐，使用m > 0. 5 %、Cr 1 4 %、TFe20 50 %的氧化鎳礦為原料，800 1000 "C 直接還原，使附大部分被還原，Cr、Fe部分被還原，生成金屬化鎳鉻合金鐵塊(簡稱為DRI)。所生成鎳鉻合金鐵塊可以采用多種方法進(jìn)行再加工(見圖1)，其一是鐵鎳鉻合金鐵塊直接加入電爐或轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)一步熔煉成合金鐵水，合金鐵水再經(jīng) 過粗煉、精練、澆鑄、軋制成優(yōu)質(zhì)合金鋼。電爐包括礦熱爐、電弧爐和感應(yīng)爐，轉(zhuǎn)爐包括頂吹型轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖?fù)吹型轉(zhuǎn)爐和側(cè)吹 型轉(zhuǎn)爐，批量大、合金含量低的用轉(zhuǎn)爐，批量小、合金含量較高的用電爐。鋼水精煉爐用于對經(jīng)過煉鋼爐熔化和初步冶煉的合金鋼水進(jìn)行精煉，不加或少加 合金調(diào)整成分，主要是進(jìn)行冶煉優(yōu)特鋼需要的脫氣、除夾雜、精確調(diào)整合金成分等作業(yè)，可 分別選用LF爐、A0D爐、V0D爐。其二是1)鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選，將鎳、鉻、鐵富集，再重壓成富集鎳鉻合金 鐵塊；2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進(jìn)一步熔分、富集成合金鐵水；3)鑄成較高品位的鎳鉻合金鐵錠，作為冶煉鎳鉻合金含量較高的合金鋼的添加劑 磁選和熔化分離出的雜質(zhì)，主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物，收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔料。其三是
1)鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選，將鎳、鉻、鐵富集，再重壓成富集鎳鉻合金 鐵塊；2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進(jìn)一步熔分、富集成合金鐵水；3)直接將合金鐵水送到鐵水爐外精煉爐或煉鋼爐，冶煉鎳、鉻含量較高的清潔合 金鑄鐵。磁選和熔化分離出的雜質(zhì)，主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物，收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔 料。爐外精煉在魚雷罐車、鐵水包、或LF爐等設(shè)備上進(jìn)行，根據(jù)產(chǎn)品用途、材料要求調(diào)整合 金化學(xué)成分和溫度，生產(chǎn)清潔合金鑄鐵件。
權(quán)利要求
一種直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在于1)選用Ni0.5～2.5％、Cr0.5～4％、TFe5～60％的低品位鎳鉻共生鐵礦為原料；添加脫硫劑；在罐式爐中用非煉焦煤、煤氣或天然氣加熱并還原的非焦冶金技術(shù)，將礦石中鎳、鉻、鐵90％以上金屬化生成鎳鉻合金鐵塊；2)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊直接加入電爐或轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)一步熔煉成合金鐵水；3)合金鐵水再經(jīng)過粗煉、精練、澆鑄、軋制成優(yōu)質(zhì)合金鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在 于所述步驟2可用以下幾個步驟替代1)非焦冶金生產(chǎn)的直接還原鐵鎳鉻合金鐵塊經(jīng)冷卻、粉碎、磁選，將鎳、鉻、鐵富集，再 重壓成富集鎳鉻合金鐵塊；2)將富集鎳鉻合金鐵塊置入礦熱爐或高爐進(jìn)一步熔分、富集成合金鐵水；3)鑄成較高品位的鎳鉻合金鐵錠，作為冶煉鎳鉻合金含量較高的合金鋼的添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在 于所述步驟3可用以下步驟替代1)直接將合金鐵水送到鐵水爐外精煉爐或煉鋼爐，冶煉鎳、鉻含量較高的清潔合金鑄鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征 在于所述罐式爐所述罐式爐裝置包括反應(yīng)罐預(yù)熱段和反應(yīng)罐還原段，反應(yīng)罐預(yù)熱段是 Φ250 350耐熱鋼排管或長方形耐熱鋼、耐火材料構(gòu)筑的豎罐，反應(yīng)罐還原段是用碳化硅 或其他耐火磚砌筑的寬300 500mm、長寬比大于3、高6 12米高的長方形豎罐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在 于所述電爐包括礦熱爐、電弧爐和感應(yīng)爐，所述轉(zhuǎn)爐包括頂吹型轉(zhuǎn)爐、頂?shù)讖?fù)吹型轉(zhuǎn)爐和 側(cè)吹型轉(zhuǎn)爐，批量大、合金含量低的用轉(zhuǎn)爐，批量小、合金含量較高的用電爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在 于鋼水精煉爐用于對經(jīng)過煉鋼爐熔化和初步冶煉的合金鋼水進(jìn)行精煉，不加或少加合金 調(diào)整成分，主要是進(jìn)行冶煉優(yōu)特鋼需要的脫氣、除夾雜、精確調(diào)整合金成分等作業(yè)，可分別 選用LF爐、AOD爐、VOD爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在 于所述磁選和熔化分離出的雜質(zhì)，主要是硅、鋁、鎂、鈣等氧化物，收集作為其他產(chǎn)業(yè)原輔 料。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，其特征在 于所述爐外精煉在魚雷罐車、鐵水包、或LF爐等設(shè)備上進(jìn)行，根據(jù)產(chǎn)品用途、材料要求調(diào) 整合金化學(xué)成分和溫度，生產(chǎn)清潔合金鑄鐵件。全文摘要
直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，選用Ni0.5～2.5％、Cr0.5～4％、TFe5～60％的低品位鎳鉻共生鐵礦為原料，添加脫硫劑，在罐式爐中用非煉焦煤、煤氣或天然氣加熱并直接還原的非焦冶金技術(shù)，將礦石中鎳、鉻、鐵金屬化成鎳鉻合金鐵塊；對鐵鎳鉻合金鐵塊再進(jìn)行多種方式的加工制得優(yōu)質(zhì)合金鋼。本發(fā)明直接利用低品位鎳鉻共生鐵礦生產(chǎn)合金鋼的方法，是直接使用Ni0.5～2.5％、Cr0.5～4％、TFe5～60％的共生鐵礦，生產(chǎn)各種鎳鉻合金鋼的新工藝，流程短、能耗物耗低，降低了生產(chǎn)線工程投資和生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
文檔編號C22C38/40GK101892414SQ20091014284
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者董書通, 趙平 申請人:鄭州永通特鋼有限公司