[发明专利]直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金钢冶炼方法，特别涉及一种直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法。

背景技术

镍、铬是冶炼不锈钢、耐热钢等合金钢种必不可少的合金添加剂。根据矿石种类、品位和用户要求不同，镍冶金产品通常有纯镍类的电镍、镍丸、镍块、镍锭、镍粉等，和非纯镍类的烧结氧化镍、镍铁；铬有金属铬、微碳铬铁、低碳铬铁、中碳铬铁、高碳铬铁等产品。

但是镍、铬矿品位一般比较低，而且国内资源短缺，需要大量进口；金属镍、铬的传统生产工艺流程长、工程投资大、生产成本高。因而金属镍、铬等合金添加剂价格高昂，越来越成为影响优特钢生产质量、产量、品种、效益的重要因素。

其实大部分合金钢都是含少量或微量镍、铬等元素，不一定用纯镍、铬制品。例如最常见的18-8型不锈钢、耐热钢，含Cr17～19％，Ni8～10％；合金结构钢中的CrNi钢，含Cr多在0.45～1.65％，Ni1.0～3.65％；低合金高强度结构钢，Cr0.30～0.70％，Ni0.7％。这些钢种完全可以直接用氧化镍中、贫矿或低品位镍、铬共生铁矿冶炼的合金铁做基料，不加或少加镍、铬和其他合金冶炼，既有效利用了镍铬等低品位多元素共生铁矿宝贵资源，也因缩短流程可大幅度降低特钢生产成本，提高特钢企业竞争力。

目前地球上大部分红土矿镍含量只有1％左右，有些甚至只有0.3～0.7％，而且不易用一般选矿方法富集；铁含量在30～56％之间，铁镍比大於10。这种矿很难冶炼镍含量4％以上的镍铁，但作为生产含镍铬合金钢的原料，恰好能发挥其资源优势。

当前用红土矿冶炼镍铁的主要方法之一是高炉法，这种方法能耗高、污染严重，并且必须以焦炭为主要能源。焦炭主要用焦煤炼制，但焦煤资源少、消耗大，而且炼焦生产污染严重，彻底治理费用巨大。因此发达国家大多已经停止建设高炉和焦炉，注重发展直接还原、熔融还原非焦炼铁工艺和短流程电炉钢厂。

发明内容

为弥补上述不足，本发明提供一种利用此类低品位共生矿的特征，通过非焦冶金及其他常规冶金手段直接获得合金钢材料的直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，具体为：

1)选用Ni0.5～2.5％、Cr0.5～4％、TFe5～60％的低品位镍铬共生铁矿为原料；

添加脱硫剂；

在罐式炉中用非炼焦煤、煤气或天然气加热并还原的非焦冶金技术，将矿石中镍、铬、铁90％以上金属化镍铬合金铁块；

2)非焦冶金生产的直接还原铁镍铬合金铁块直接加入电炉或转炉中，进一步熔炼成合金铁水；

3)合金铁水再经过粗炼、精练、浇铸、轧制成优质合金钢。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，其中：所述步骤2可用以下几个步骤替代：

1)非焦冶金生产的直接还原铁镍铬合金铁块经冷却、粉碎、磁选，将镍、铬、铁富集，再重压成富集镍铬合金铁块；

2)将富集镍铬合金铁块置入矿热炉或高炉进一步熔分、富集成合金铁水；

3)铸成较高品位的镍铬合金铁锭，作为冶炼镍铬合金含量较高的合金钢的添加剂。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，其中：所述步骤3可用以下步骤替代：

1)直接将合金铁水送到铁水炉外精炼炉或炼钢炉，冶炼镍、铬含量较高的清洁合金铸铁。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，其中：所述罐式炉所述罐式炉装置包括反应罐预热段和反应罐还原段，反应罐预热段是Φ250～350耐热钢排管或长方形耐热钢、耐火材料构筑的竖罐，反应罐还原段是用碳化硅或其他耐火砖砌筑的宽300～500mm、长宽比大于3、高6～12米高的长方形竖罐。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，其中：所述电炉包括矿热炉、电弧炉和感应炉，所述转炉包括顶吹型转炉、顶底复吹型转炉和侧吹型转炉，批量大、合金含量低的用转炉，批量小、合金含量较高的用电炉。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，其中：钢水精炼炉用于对经过炼钢炉熔化和初步冶炼的合金钢水进行精炼，不加或少加合金调整成分，主要是进行冶炼优特钢需要的脱气、除夹杂、精确调整合金成分等作业。根据产品用途和性能，分别选用LF炉、AOD炉、VOD炉等设备。

本发明直接利用低品位镍铬共生铁矿生产合金钢的方法，其中：所述磁选和熔化分离出的杂质，主要是硅、铝、镁、钙等氧化物，收集作为其他产业原辅料。