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CN108977678A - 一种低钛高碳铬铁及其冶炼方法 - Google Patents

一种低钛高碳铬铁及其冶炼方法 Download PDF

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CN108977678A CN201810901976.4A CN201810901976A CN108977678A CN 108977678 A CN108977678 A CN 108977678A CN 201810901976 A CN201810901976 A CN 201810901976A CN 108977678 A CN108977678 A CN 108977678A
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Abstract

本发明涉及冶金工业技术领域，尤其是涉及一种低钛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≥1.6。所述低钛高碳铬铁包含以下成分：按重量百分比计，Cr 55‑60％，Si≤1.0％，C 4‑10％，P≤0.06％，S≤0.1％，Ti≤0.05％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明通过调控入炉原料及终渣渣型和碱度，控制Si的含量，抑制硅热法还原得到Ti的反应，降低Ti的含量，从而得到低钛高碳铬铁，提高钢铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。

Description

一种低钛高碳铬铁及其冶炼方法
技术领域
本发明涉及冶金工业技术领域，尤其是涉及一种低钛高碳铬铁及其冶炼方法。
背景技术
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。冶炼特殊钢除要求P、S杂质、气孔等要求外，不允许产生裂纹、白点。而随着工业的发展，对特殊钢的性能要求也更为严格。普通高碳铬铁冶炼得到的特殊钢的机械强度、耐磨性、抗疲劳等性能已无法满足使用需求。因而，急需研发一种具有优异机械性能、耐磨性、抗疲劳等性能的高碳铬铁，以满足特殊钢的使用需求。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种低钛高碳铬铁的冶炼方法，所述方法工艺简单，通过抑制硅的还原，得到低钛高碳铬铁，提高高碳铬铁的性能。
本发明的第二目的在于提供一种低钛高碳铬铁，所述高碳铬铁中钛含量低，避免其在特殊钢中出现坚晶点，改善高温、高强度下的抗疲劳性能以及耐磨性，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种所述低钛高碳铬铁的冶炼方法，包括如下步骤：
以铬铁矿、焦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≥1.6。
优选的，所述终渣的碱度为1.6-1.8。
优选的，所述终渣包含按质量百分比计的SiO2 30-33％、CaO 3-6％、MgO 38-43％和Al2O3 24-27％。
优选的，加入造渣剂使入炉的MgO/Al2O3为1.5-1.7。
通过铬铁矿与造渣剂复配，同时调整入炉的镁铝比以及终渣的碱度在上述范围内，以兼顾导电性能和炉渣活性。
优选的，所述终渣的熔点为1750-1850℃。在此范围内的终渣熔点温度，能够有效保证还原，Cr和Fe的还原率更高。
合金中Si的还原能力排列在Ti之前，能够通过硅热法还原得到Ti，因而，为控制高碳铬铁中的低钛含量，首先需要控制Si的含量，通过大量实验数据表明，需要控制高碳铬铁中Si的含量≤1.0％，能够极大的抑制硅热法还原得到Ti的反应，降低Ti的含量，从而得到低钛高碳铬铁，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。
而在碱性渣中生成的SiO2会与CaO反应进行下述反应，炉渣碱度的提高，有利于Si的氧化。并且，本发明采用高碳铬铁，在高碳的存在下，能够提高Si的活度系数，有利于Si的氧化。
SiO2+2CaO＝2CaO·SiO2 SiO2+3CaO＝3CaO·SiO2
根据入炉的镁铝比，对终渣进行调整，以使终渣型及碱度如上，通过高碱度操作，控制合金中Si的含量较低，并通过调整四元渣型使得渣的熔点适度降低，以在较低的温度下转变为均匀液体，改善渣的流动性，降低渣的黏度，加快物质在钢液及熔渣之间的传递；并同时避免熔点过低，黏度过小对炉衬的侵蚀。
优选的，所述铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为(40-80)﹕(5-20)﹕(1-10)，优选为(50-70)﹕(8-15)﹕(3-7)，更优选为60﹕12﹕5。
通过调控入炉比例，使得造渣剂的量适宜，避免渣量过大，虽然提高了杂质的去除率，但会降低合金元素的利用率。在上述造渣剂用量范围内，能够保证将磷、硫降低至符合要求的含量，同时得到高碱度的四元渣型。
优选的，所述铬铁矿中，MgO和Al2O3的质量百分比之和≤35％。
入炉MgO/Al2O3的质量比在上述范围内，提高了入炉原料的电导率，抑制了稀渣对炉衬的腐蚀；同时通过调整渣型，使得渣的熔点适度降低，以改善炉渣的流动性，提高产量，降低电耗。
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，所述铬铁中，TiO2的质量百分比≤0.5％。
采用上述成分的铬铁矿，能够有效保证对铬铁矿的选择性还原。
并且在冶炼过程中，渣金属接触层之间会形成残矿层区域，在该区域富集一定量的O2-，可以与钛的还原产物相互结合，重新生成钛的氧化物进入渣相。由于扩大了料层结构中的O2-的散布率，增强了残矿层的氧化气氛，促进该区域的O2-与钛的还原产物相互结合，生成稳定的氧化物进入渣相，同时避免了有益元素Cr和Fe的氧化损失。
优选的，所述造渣剂包括石灰、蛇纹石白云石和硅石中的一种或多种。
石灰中，CaO的含量≥85％，SiO2的含量≤2％，MgO的含量≤5％。镁质石灰中，MgO的含量为5-8％。
白云石的主要成分为CaCO3·MgCO3，MgO的含量≥35％，CaO和含量≥50％，SiO2的含量≤3％。
蛇纹石的主要成分为SiO2≥35％，MgO≥35％。
优选的，所述造渣剂为镁质石灰、蛇纹石和白云石的混合物。更优选的，所述镁质石灰、蛇纹石和白云石的质量比为(3-4)﹕(1-2)﹕2。
优选的，所述冶炼的温度为1780-1850℃，优选为1800-1850℃，进一步优选为1820-1850℃。
在上述温度下冶炼，能提高铬矿的选择还原的效果。
优选的，所述冶炼的时间为5h以上，优选为6-8h，进一步优选为7h。
优选的，将所述铬铁矿预处理得到氧化球团矿。
优选的，将所述铬铁矿预处理得到氧化球团矿的方法包括：
(A)将所述铬铁矿润磨成细粉，加入膨润土和石灰水，造球得到生球；
(B)将生球干燥、预热、焙烧、均热，得到所述氧化球团矿。
优选的，所述铬铁矿、膨润土和石灰水的质量比为100﹕(3-5)﹕(5-7)，优选100﹕4﹕6。
铬铁矿、膨润土和石灰水按上述比例混合，提供氧化气氛，能够钝化部分SiO和TiO，使得入炉冶炼的氧化球团矿增加还原难度，从而抑制Si和Ti的还原过程。
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，所述焙烧的条件为：焙烧温度为1270-1290℃，焙烧时间为10-15min。
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，出炉完成后，从铁包中放出铁水，浇铸，精整得到低钛高碳铬铁。
本发明还提供了一种低钛高碳铬铁，包含以下成分：
按重量百分比计，Cr 55-60％，Si≤1.0％，C 4-10％，P≤0.06％，S≤0.1％，Ti≤0.05％，其余为铁和不可避免的杂质。
普通的高碳铬铁中Ti的含量为0.1-0.3％。钛在特殊钢中存在坚晶点，易产生高温、高强度疲劳。本发明通过调控Ti含量在上述范围内，以改善其在高温、高强度下的抗疲劳性能以及耐磨性，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。而合金中Si的还原能力排列在Ti之前，能够通过硅热法还原得到Ti，因而，为控制高碳铬铁中的低钛含量，首先需要控制Si的含量，通过大量实验数据表明，需要控制高碳铬铁中Si的含量≤1.0％，能够极大的抑制硅热法还原得到Ti的反应，降低Ti的含量，从而得到低钛高碳铬铁，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。
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≤0.8％，优选≤0.5％，优选≤0.4％。
优选的，按重量百分比计，C的含量为6-10％，优选7-9％，优选8.3-8.8％。
优选的，按重量百分比计，P的含量≤0.055％，优选≤0.045％，优选≤0.04％。
优选的，按重量百分比计，S的含量≤0.09％，优选≤0.08％，优选≤0.07％。
优选的，按重量百分比计，Ti的含量≤0.04％，优选≤0.03％，优选≤0.01％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种所述低钛高碳铬铁的冶炼方法，利用氧化物稳定性顺序，通过抑制合金中的硅含量来控制钛的含量，并提高二氧化碳入渣比例，避免了合金硅含量偏低还原反应不充分造成的渣中Cr2O3含量高、成本升高的问题；
(2)本发明的冶炼方法通过调控入炉的渣相，提高入炉原料的电导率，抑制稀渣对炉衬的侵蚀，改良工艺性能；
(3)本发明的冶炼方法通过对入炉原料的预处理，钝化部分SiO和TiO，使得入炉冶炼的氧化球团矿增加还原难度，从而抑制Si和Ti的还原过程，降低钛的含量；
(4)本发明还提供了一种低钛高碳铬铁，所述低钛高碳铬铁中，Ti的含量≤0.05％，避免其在特殊钢中出现坚晶点，改善高温、高强度下的抗疲劳性能以及耐磨性，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，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方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供了一种所述低钛高碳铬铁的冶炼方法，包括如下步骤：
以铬铁矿、焦炭和蛇纹石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≥1.6。
在本发明一优选实施方式中，所述终渣的碱度为1.6-1.8。
在本发明一优选实施方式中，加入造渣剂使入炉的MgO/Al2O3为1.5-1.7。
在本发明一优选实施方式中，所述造渣剂的熔点为1750-1850℃。
在本发明一优选实施方式中，所述铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为(40-80)﹕(5-20)﹕(1-10)，优选为(50-70)﹕(8-15)﹕(3-7)，更优选为60﹕12﹕5。
在本发明一优选实施方式中，所述铬铁矿中，MgO和Al2O3的质量百分比之和≤35％。
在本发明一优选实施方式中，所述铬铁矿中，Cr2O3与FeO的质量比≥2。
在本发明一优选实施方式中，所述铬铁中，TiO2的质量百分比≤0.5％。
采用上述成分的铬铁矿，能够有效保证对铬铁矿的选择性还原。
并且在冶炼过程中，渣金属接触层之间会形成残矿层区域，在该区域富集一定量的O2-，可以与钛的还原产物相互结合，重新生成钛的氧化物进入渣相。由于扩大了料层结构中的O2-的散布率，增强了残矿层的氧化气氛，促进该区域的O2-与钛的还原产物相互结合，生成稳定的氧化物进入渣相，同时避免了有益元素Cr和Fe的氧化损失。
在本发明一优选实施方式中，优选的，所述造渣剂包括石灰、蛇纹石、白云石和硅石中的一种或多种。
在本发明一优选实施方式中，所述造渣剂为镁质石灰、蛇纹石和白云石的混合物。更优选的，所述镁质石灰、蛇纹石和白云石的质量比为(3-4)﹕(1-2)﹕2。
在本发明一优选实施方式中，所述冶炼的温度为1780-1850℃，优选为1800-1850℃，进一步优选为1820-1850℃。
在上述温度下冶炼，能提高铬矿的选择还原的效果。
在本发明一优选实施方式中，所述冶炼的时间为5h以上，优选为6-8h，进一步优选为7h。
在本发明一优选实施方式中，将所述铬铁矿预处理得到氧化球团矿。
在本发明一优选实施方式中，将所述铬铁矿预处理得到氧化球团矿的方法包括：
(A)将所述铬铁矿润磨成细粉，加入膨润土和石灰水，造球得到生球；
(B)将生球干燥、预热、焙烧、均热，得到所述氧化球团矿。
在本发明一优选实施方式中，所述铬铁矿、膨润土和石灰水的质量比为100﹕(3-5)﹕(5-7)，优选100﹕4﹕6。
铬铁矿、膨润土和石灰水按上述比例混合，提供氧化气氛，能够钝化部分SiO和TiO，使得入炉冶炼的氧化球团矿增加还原难度，从而抑制Si和Ti的还原过程。
在本发明一优选实施方式中，所述干燥的条件为：干燥温度为300-400℃，干燥时间为10-15min。
在本发明一优选实施方式中，所述预热的条件为：预热温度为1000-1100℃，预热时间5-10min。
在本发明一优选实施方式中，所述焙烧的条件为：焙烧温度为1270-1290℃，焙烧时间为10-15min。
在本发明一优选实施方式中，所述均热的条件为：1100-1150℃，均热时间为5-8min。
在本发明一优选实施方式中，冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，浇铸，精整得到低钛高碳铬铁。
本发明实施例中采用的铬铁矿中，Cr2O3的含量为40-42％，MgO和Al2O3的质量百分比之和≤35％，并且Cr2O3与FeO的质量比≥2，TiO2的质量百分比≤0.5％。
本发明还提供了一种低钛高碳铬铁，包含以下成分：
按重量百分比计，Cr 55-60％，Si≤1.0％，C 4-10％，P≤0.06％，S≤0.1％，Ti≤0.05％，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明通过调控Ti含量在上述范围内，以改善其在高温、高强度下的抗疲劳性能以及耐磨性，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。而合金中Si的还原能力排列在Ti之前，能够通过硅热法还原得到Ti，因而，为控制高碳铬铁中的低钛含量，首先需要控制Si的含量，通过大量实验数据表明，需要控制高碳铬铁中Si的含量≤1.0％，能够极大的抑制硅热法还原得到Ti的反应，降低Ti的含量，从而得到低钛高碳铬铁，提高高碳铬铁的机械强度、耐磨性和抗疲劳性能，满足特殊钢的使用需求。
在本发明一优选实施方式中，按重量百分比计，Cr的含量为56-59％，优选56.5-58.7％，优选57-58％。
在本发明一优选实施方式中，按重量百分比计，Si的含量≤0.8％，优选≤0.5％，优选≤0.4％。
在本发明一优选实施方式中，按重量百分比计，C的含量为6-10％，优选7-9％，优选8.3-8.8％。
在本发明一优选实施方式中，按重量百分比计，P的含量≤0.055％，优选≤0.045％，优选≤0.04％。
在本发明一优选实施方式中，按重量百分比计，S的含量≤0.09％，优选≤0.08％，优选≤0.07％。
在本发明一优选实施方式中，按重量百分比计，Ti的含量≤0.04％，优选≤0.03％，优选≤0.01％。
实施例1
本实施例提供了一种低钛高碳铬铁的冶炼方法，步骤如下：
(1)按照铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为60﹕12﹕5的比例分别配料；
其中铬铁矿的粉矿先经预处理得到氧化球团矿再进行冶炼，具体步骤为：将所述铬铁矿润磨成细粉，平均细度为200目，按铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕4﹕6混合均匀，于400-500℃烘干，送入圆盘造球机，造球得到生球；将生球于350℃干燥10min，再于1000℃预热5min，然后入炉焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧10min，焙烧气氛为空气；然后于1100℃均热处理5min，冷却得到所述氧化球团矿；
所述造渣剂为质量比为3﹕1﹕2的镁质石灰、蛇纹石和白云石。
(2)将上述原料上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1830℃，冶炼时间为7h，终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型。
(3)冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为2：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为5m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在10min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。
实施例2
本实施例提供了一种低钛高碳铬铁的冶炼方法，步骤如下：
(1)按照铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为50﹕8﹕3的比例分别配料；
其中铬铁矿的粉矿先经预处理得到氧化球团矿再进行冶炼，具体步骤为：将所述铬铁矿润磨成细粉，平均细度为200目，按铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕4﹕6混合均匀，于400-500℃烘干，送入圆盘造球机，造球得到生球；将生球于350℃干燥10min，再于1000℃预热5min，然后入炉焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧10min，焙烧气氛为空气；然后于1100℃均热处理5min，冷却得到所述氧化球团矿；
所述造渣剂为质量比为3﹕1﹕2的镁质石灰、蛇纹石和白云石。
(2)将上述原料上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1830℃，冶炼时间为7h，终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型。
(3)冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为2：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为5m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在10min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。
实施例3
本实施例提供了一种低钛高碳铬铁的冶炼方法，步骤如下：
(1)按照铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为70﹕15﹕7的比例分别配料；
其中铬铁矿的粉矿先经预处理得到氧化球团矿再进行冶炼，具体步骤为：将所述铬铁矿润磨成细粉，平均细度为200目，按铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕4﹕6混合均匀，于400-500℃烘干，送入圆盘造球机，造球得到生球；将生球于350℃干燥10min，再于1000℃预热5min，然后入炉焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧10min，焙烧气氛为空气；然后于1100℃均热处理5min，冷却得到所述氧化球团矿；
所述造渣剂为质量比为3﹕1﹕2的镁质石灰、蛇纹石和白云石。
(2)将上述原料上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1830℃，冶炼时间为7h，终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型。
(3)冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为2：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为5m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在10min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。
实施例4
本实施例提供了一种低钛高碳铬铁的冶炼方法，步骤如下：
(1)按照铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为40﹕5﹕1的比例分别配料；
其中铬铁矿的粉矿先经预处理得到氧化球团矿再进行冶炼，具体步骤为：将所述铬铁矿润磨成细粉，平均细度为200目，按铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕4﹕6混合均匀，于400-500℃烘干，送入圆盘造球机，造球得到生球；将生球于350℃干燥10min，再于1000℃预热5min，然后入炉焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧10min，焙烧气氛为空气；然后于1100℃均热处理5min，冷却得到所述氧化球团矿；
所述造渣剂为质量比为3﹕1﹕2的镁质石灰、蛇纹石和白云石。
(2)将上述原料上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1830℃，冶炼时间为7h，终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型。
(3)冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为2：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为5m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在10min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。
实施例5
本实施例提供了一种低钛高碳铬铁的冶炼方法，步骤如下：
(1)按照铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为8﹕2﹕1的比例分别配料；
其中铬铁矿的粉矿先经预处理得到氧化球团矿再进行冶炼，具体步骤为：将所述铬铁矿润磨成细粉，平均细度为200目，按铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕4﹕6混合均匀，于400-500℃烘干，送入圆盘造球机，造球得到生球；将生球于350℃干燥10min，再于1000℃预热5min，然后入炉焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧10min，焙烧气氛为空气；然后于1100℃均热处理5min，冷却得到所述氧化球团矿；
所述造渣剂为质量比为3﹕1﹕2的镁质石灰、蛇纹石和白云石。
(2)将上述原料上料至电炉中进行冶炼，冶炼的温度为1830℃，冶炼时间为7h，终渣为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣型。
(3)冶炼完成后出炉，所得炉渣经过渡包收集后，流入水中，水与炉渣的体积比为2：1；冶炼完成后出炉，所得硬渣作为原料回炉进行重新冶炼；所述炉渣的粒径控制在5mm以下；冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，铁包的容积为5m3，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，从铁包中放出铁水的时间控制在10min，将铁水导入固定模具中进行单次浇铸，精整，精整过程中采用跳汰机进行跳汰，得到高碳铬铁产品；所述冶炼、出炉和浇铸过程中分别进行除尘。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：铬铁矿预处理得到氧化球团矿时，铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕3﹕5混合均匀。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：铬铁矿预处理得到氧化球团矿时，铬铁矿、膨润土和饱和石灰水的质量比为100﹕5﹕7混合均匀。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：冶炼温度为1800℃，冶炼时间为8h。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：冶炼温度为1850℃，冶炼时间为6h。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：所述造渣剂为质量比为3﹕1﹕2的镁质石灰、硅石和白云石。
实施例11
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：调整铬铁矿、焦炭及造渣剂的比例为4﹕1﹕1。
实施例12
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：调整铬铁矿、焦炭及造渣剂的比例为50﹕8﹕2。
实施例13
本实施例与实施例1基本相同，其区别在于，调整铬铁矿、焦炭及造渣剂的比例为5﹕1﹕1。
比较例1
比较例1参考实施例1，其区别在于，调整铬铁矿、焦炭及造渣剂的比例为30﹕6﹕1。
比较例2
比较例2参考实施例1，其区别在于，以质量比为3﹕1石灰和硅石配比作为造渣剂，调整终渣为CaO-SiO2-Al2O3三元渣型。
实验例1
为了对比说明本发明各实施例及比较例的冶炼方法，对冶炼中入炉原料的MgO/Al2O3比及终渣碱度进行测试，具体测试结果如下表1。
表1不同冶炼方法的入炉原料的MgO/Al2O3比及终渣碱度表
为了对比说明本发明各实施例及比较例的冶炼方法，对各实施例和比较例制备得到的低钛高碳铬铁的主要成分含量进行测试，具体测试结果如下表2。
表2不同冶炼方法的产品成分测试结果(余量为Fe及不可避免杂质)
编号 Cr/％ Si/％ C/％ P/％ S/％ Ti/％
实施例1 57.61 0.35 8.42 0.04 0.03 0.008
实施例2 57.14 0.48 8.36 0.06 0.03 0.012
实施例3 58.23 0.46 8.57 0.05 0.04 0.015
实施例4 56.26 0.62 8.74 0.05 0.04 0.031
实施例5 55.75 0.53 8.12 0.04 0.03 0.036
实施例6 57.29 0.47 8.23 0.04 0.04 0.017
实施例7 56.98 0.49 8.15 0.04 0.03 0.021
实施例8 58.24 0.37 8.53 0.06 0.06 0.011
实施例9 56.31 0.34 8.38 0.04 0.05 0.010
实施例10 57.12 0.40 8.36 0.04 0.03 0.009
实施例11 55.38 0.76 7.59 0.04 0.03 0.041
实施例12 55.67 0.84 8.76 0.06 0.06 0.048
实施例13 55.13 0.89 9.12 0.03 0.03 0.050
比较例1 55.34 1.04 8.62 0.08 0.08 0.083
比较例2 53.21 1.12 8.75 0.09 0.08 0.145
由上表1和2可知，本发明通过调整入炉的镁铝比以及终渣的渣型和碱度，配合一定的冶炼温度，控制合金中的Si含量在较低范围内，抑制硅热法还原得到Ti的反应，降低Ti的含量，从而得到低钛高碳铬铁；并且，通过调整四元渣型使得渣的熔点适度降低，以在较低的温度下转变为均匀液体，改善渣的流动性，降低渣的黏度，加快物质在钢液及熔渣之间的传递，提高金属收得率；并同时避免熔点过低，黏度过小对炉衬的侵蚀。
并且本发明通过上述调控方法，能有效提高金属元素的收得率，提高经济效益。
实验例2
为了对比说明本发明各实施例及比较例的冶炼方法制备得到的低钛高碳铬铁产品性能进行测试，测试结果显示，本发明各实施例制备得到的低钛高碳铬铁的合金机械强度优于普通的铬铁。并且配合其中的高碳成分，降低了产品的破碎成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低钛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≥1.6。
2.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述终渣的碱度为1.6-1.8；
优选的，所述终渣包含按质量百分比计的SiO2 30-33％、CaO 3-6％、MgO38-43％和Al2O3 24-27％。
3.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，加入造渣剂使入炉的MgO/Al2O3为1.5-1.7；
优选的，所述终渣的熔点为1750-1850℃。
4.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述铬铁矿、焦炭和造渣剂的质量比为(40-80)﹕(5-20)﹕(1-10)，优选为(50-70)﹕(8-15)﹕(3-7)，更优选为60﹕12﹕5；
优选的，所述铬铁矿中，MgO和Al2O3的质量百分比之和≤35％；
优选的，所述铬铁矿中，Cr2O3与FeO的质量比≥2；
优选的，所述铬铁中，TiO2的质量百分比≤0.5％。
5.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述造渣剂包括石灰、蛇纹石、白云石和硅石中的一种或多种；
优选的，所述造渣剂为镁质石灰、蛇纹石和白云石的混合物；
更优选的，所述镁质石灰、蛇纹石和白云石的质量比为(3-4)﹕(1-2)﹕2。
6.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼的温度为1780-1850℃，优选为1800-1850℃，进一步优选为1820-1850℃；
优选的，所述冶炼的时间为5h以上，优选为6-8h，进一步优选为7h。
7.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，将所述铬铁矿预处理得到氧化球团矿；
优选的，将所述铬铁矿预处理得到氧化球团矿的方法包括：
(A)将所述铬铁矿润磨成细粉，加入膨润土和石灰水，造球得到生球；
(B)将生球干燥、预热、焙烧、均热，得到所述氧化球团矿；
更优选的，所述铬铁矿、膨润土和石灰水的质量比为100﹕(3-5)﹕(5-7)，优选100﹕4﹕6；
更优选的，所述干燥的条件为：干燥温度为300-400℃，干燥时间为10-15min；
更优选的，所述预热的条件为：预热温度为1000-1100℃，预热时间5-10min；
更优选的，所述焙烧的条件为：焙烧温度为1270-1290℃，焙烧时间为10-15min；
更优选的，所述均热的条件为：1100-1150℃，均热时间为5-8min。
8.根据权利要求1所述的低钛高碳铬铁的冶炼方法，其特征在于，冶炼完成后出炉，用铁包收集出炉铁水，对铁水保温，出炉完成后，从铁包中放出铁水，浇铸，精整得到低钛高碳铬铁。
9.权利要求1-8任一项所述低钛高碳铬铁的冶炼方法冶炼得到的低钛高碳铬铁，其特征在于，包含以下成分：
按重量百分比计，Cr 55-60％，Si≤1.0％，C 4-10％，P≤0.06％，S≤0.1％，Ti≤0.05％，其余为铁和不可避免的杂质。
10.根据权利要求9所述的低钛高碳铬铁，其特征在于，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≤0.8％，优选≤0.5％，优选≤0.4％；
优选的，按重量百分比计，C的含量为6-10％，优选7-9％，优选8.3-8.8％；
优选的，按重量百分比计，P的含量≤0.055％，优选≤0.045％，优选≤0.04％；
优选的，按重量百分比计，S的含量≤0.09％，优选≤0.08％，优选≤0.07％；
优选的，按重量百分比计，Ti的含量≤0.04％，优选≤0.03％，优选≤0.01％。
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