高碳铬铁的冶炼工艺

?原料破碎后，再筛分，经过称量配料，送到炉顶料仓，通过料管加入炉或送至加料平台。

?上料（即原料的输送）设备与称量必须简单可靠，目前采用的上料方式有以下两种：

?一种是用皮带运输机将料达到料仓，然后按配料比在配料车（又称作称量车）将料配好卸人炉顶料仓。配料车上装有可开式料斗和称料用的弹簧秤，配料车挂在电葫芦上。电葫芦沿着炉子周围的单轨运行，配料工借电钮装置开动料仓的给料机，依次将炉料按要求配比称好，送至一定的料仓。

?另一种上料方式是用上料小车沿斜桥将炉科送到炉顶平台。上料小车在原料仓，用杠杆式秤配料，配好的炉料卸入上料小车，然后用卷扬机从斜桥把炉料运到炉顶平台上，再用小车把料推到炉顶料仓。在用手工加料的小电炉上，配好的炉料直接送到加科平台上。配料时，称量的准确度要求达到5kg。

?炉料的混合是靠下料和倒运时进行的。所以在称量时，应当把密度较小的料配在底部，以便下料时达到混合均匀的目的。

? 2.2.5原料的预处理

?为降低高碳铬铁生产设备的造价，各厂都趋向使用大型还原封闭电炉，这些电炉必须使用硬块铬铁矿。由于硬块铬铁矿供应困难，这就迫使各厂使用价廉的碎铬铁矿和粉矿，但这类矿必须经过预处理才能人炉。因此铬矿粉的预处理是铬铁生产厂的重要环节：

?造球工艺：铬矿资源中块矿只占总量的20％，其余80％是粉矿。有相当一部分铬矿居于易碎矿石，在开采和贮存过程中极易碎裂成细小的颗粒。即使强度高的块矿在加工过程也产生大量的细粉。粉矿直接入炉不仅会造成大量有用元素随炉渣和炉气流失，还会直接威胁电炉的运行安全。此外，生产过程产生的大量粉尘也需要造块处理。目前球团和造块工艺已经成为铬铁生产工艺流程的重要组成部分，主要球团生产工艺有冷压块（又称冷固结球团）、热压块、蒸汽养生球团、碳酸化球团、烧结球团、预还原球团等。常用造球设备有压块机、圆筒造球机、因盘造球机等。

?焙烧工艺过程：原料矿石中通常含有大量的高价氧化物、化合水、碳酸盐和硫化物。焙烧是在适当温度和气氛条件下，使矿石发生脱水、分解、氧化、还原过程，改善入炉矿石的物理性质和化学组成。

?烧结工艺：烧结是利用矿石出现熔化或矿石与焙剂之间的固—固反应产生液相来润湿和粘结矿石颗粒，冷却后形成多孔的具有足够强度的烧结矿的工艺过程。烧结过程是物质表面能降低的过程。粉矿具有较高的分散度，其比表面积大于相同质量的块矿。烧结后的矿物表面积减少，体系的自由能ΔG降低。

这是—个自发进行的过程。

? 2.3 高碳铬铁的冶炼

? 2.3.1冶炼基本原理

?电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是在电弧加热的高温区用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物．称为电碳热法。埋弧还原电炉是电炉的一种，在铬铁生产中用于对矿石等炉料进行还原熔炼。其持点是正常熔炼过程中电弧始终埋在炉料之中。

?按炉口形式分为高烟罩敞口式、矮烟罩敞口式（将高烟罩降低后，短网由烟罩上部引入的一种改进型）、半封闭式和封闭式4种（见下图3）。前两种为早期使用的形式，日趋淘汰。目前广泛采用的是半封闭式和封闭式。

?其中半封闭式还原电炉应用最广，这种电炉（特别是中、小型的）便于观察和调整炉况，可适应不同原料条件，有利于改炼品种。电炉烟罩多为矮烟罩演变而成的半封闭罩，通常在其侧部设置若干个可调节启闭度的炉门，以便既可在需要加料、捣炉操作时开启，又可按要求控制进风量，调节炉气温度，实现烟气除尘甚至余热利用。封闭式还原电炉，亦即带炉盖的密闭电炉，炉内产生的煤气由导管引出，再经净化处理后可回收利用。为便于操作检修，并保证安全运行，封闭电炉炉盖上设置若干个带盖的窥视、检修和防爆孔。这类电炉操作和控制技术要求较高。图2所示则为全封闭式还原电炉冶炼车间剖面图，主要由配料站、主厂房及辅助设施等组成。

? 2.3.2 冶炼操作

?冶炼操作工艺：电炉熔剂法生产高碳铬铁采用连续式操作方法。原料按焦炭、硅石、铬矿顺序进行配料，以利混合均匀。敞口炉通过给料槽把料加到电极周围，料面呈大锥体。封闭炉由下料管直接把料加入炉内。无论是敞口炉还是封闭炉，均应随着炉内炉料的下沉而及时补充新料，以保持一定的料面高度。

?电炉内所发生化学反应生产高碳铬铁的主要过程是：碳还原氧化铬生成Cr3C2的开始温度为1385K，生成Cr7C3的反应开始温度1453K，而还原生成铬的反应开始温度为1520 K，因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。因此，只能得到含碳较高的高碳铬铁。而且铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。实际生产中，炉料在加热过程中先有部分铬矿与焦炭反应生成Cr3C2，随着炉料温度升高．大部分铬矿与焦炭反应生成Cr7C3，温度进一步升高，三氧化二铬对合金起精炼脱碳作用。

?氧化铁还原反应开始温度比三氧化二铬还原反应开始温度低，因而铬矿中的氧化铁在较低的温度下就充分地被还原出来，并与碳化铬互溶，组成复合碳化物，降低了合金的熔点。同时，由于铬与铁互相溶解，使还原反应更易进行。

1、牌号及用途

高碳铬铁(含再制铬铁)主要用途有： (1)用作含碳较高的滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂，提高钢的淬透性，增加钢的耐磨性和硬度； (2)用作铸铁的添加剂，改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐热性； (3)用作无渣法生产硅铬合金和中、低、微碳铬铁的含铬原料； (4)用作电解法生产金属铬的含铬原料； (5)用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。

2、冶炼工艺

高碳铬铁的冶炼方法有高炉法、电炉法、等离子炉法等。使用高炉只能制得含铬在30％左右的特种生铁。目前，含铬高的高碳铬铁大都采用熔剂法在矿热炉内冶炼。

电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物。碳还原氧化铬生成Cr2C2

的开始温度为1373K，生成Cr7C3的反应开始温度1403K，而还原生成铬的反应开始温度为1523K，因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。

3、炼高碳铬铁的原料

冶炼高碳铬铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。

铬矿中Cr2O3≥40％，Cr2O3/∑FeO≥2.5，S<0.05％，P<0.07％，MgO和Al2O3含量不能过高，粒度10～70mm，如是难熔矿，粒度应适当小些。

焦炭要求含固定碳不小于84％，灰分小于15％，S<0.6％，粒度3～20mm。

硅石要求含SiO2≥97％，Al2O3≤1.0％，热稳定性能好，不带泥土，粒度20～80mm。