[发明专利]生产铸铁的方法

说明书

发明领域

本发明关于用废铁和/或废钢生产铸铁的方法，本发明特别导向一种在埋弧电炉中用废铁或废钢作主要铁源生产铸铁的方法。发明背景

用作铸造和炼钢的铸铁，是在制铁工业中用多种方法生产出来的。所用的方法通常取决于输入材料和铸铁的潜在用途。

一种生产铸铁的方法采用标准的化铁炉。多种铁源如废铁、废钢和生铁垂直进入炉中由燃烧焦炭作燃料、并鼓入空气。加到炉中的装填物通常包括若干添加剂，如加入硅铁以增加硅含量，加入如石灰石类的炉渣成形材料以除去硫类的杂质。用这种方法生产的铁通常含有约1～3％的硅和约2～4％的碳。

化铁炉的不足之处在于采用纯硅氧化剂导致30％的可用硅通过氧化而损失并排放在炉渣中。通常仅有70％的可用硅与铁结合。由于硅是铸铁的基本元素，硅铁中的硅容易与铁结合，因而常常以硅铁形式加入。而硅铁是昂贵的硅源，所以通过氧化而损失的硅可大大增加生产成本。

化铁炉在很多方法中是需要的，这是由于它的能量效率高，并要求较低的资金投入。化铁炉也易于用单个设备进行大批量生产，并可连续进行装料和排出工序。由于熔化的铁和钢的熔液通过热焦炭上方并熔化了碳，因此在化铁炉中碳很容易与铁结合并可被很自然地摄取。

生产铸铁的现实性部分取决于所用方法的效率和装填材料的成本。废铁和废钢的成本取决于若干因素：铁含量、必要的和不必要的合金成分量和颗粒尺寸。非常细小而重量轻的废钢铁和铁屑或切削物的成本通常比较重的废料要小，所以要求尽量采用轻的废料。在化铁炉中使用轻的废料要求进行团聚或烧结，这是因为存在于化铁炉中的气体体积太大，不能装入大量的料。非常细小或重量轻的铁废料将收集在集尘室或洗涤塔内，从而导致铁回收低，因此增加了操作成本。

铸铁亦可由电感应炉方便而经济地进行生产。在电感应炉中，可能是铁废料、钢废料和生铁之类的装填料送入炉子熔化，然后将包含硅、碳和包含铁的炉渣成形材料的添加剂装入。铁装填料由涡流电流加热，涡流电流是由交流电流过环绕装填料的线圈产生电磁感应而产生的。通常加硅是用硅铁、加碳是用低硫含量的石墨材料。产品铁通常含有1～3％的硅和2～4％的碳。

电感应炉的缺点是仅限于批量生产法，其中单台设备的生产能力通常为每小时生产少于20吨。此外，由于批量方法的效率低，耗费了相当贵的电能。另一些缺点包括中等到高的难以控制的成本、高资金投入、高的劳动力成本、硅铁和碳化物添加剂的成本高和受限制的规模生产能力。

另一种生产铸铁的方法是在埋弧电炉中熔化铁矿石。埋弧电炉具有直接熔化矿石生产出铁中所要求的碳和硅的含量，用电弧加热并同时由焦炭和煤那样的含碳还原剂进行金属氧化物的碳热化学还原。这样安排允许电弧和装料之间的有效的热传导。然而，埋弧电炉的加热性质要求控制装料的导电性，从而使电极及时地沉浸到装料中而又避免电极中的过量电流，过量电流会使电极过热。

铁矿具有低的导电性，这使它适于在埋弧电炉中熔化。过去在埋弧电炉中生产铸铁已限于使用粉状、团块或颗粒形式的铁矿来作为主要铁源。利用埋弧电炉以熔化铁矿的一个例子公开在授予威纳特的美国专利No.4,613,363中。通常的利用埋弧电炉来生产铁的方法的缺点是生产铁的矿石的碳热还原要求大量的电能，因此增加了成本。另外，生产铸铁广泛采用的方法(化铁炉和感应炉)要求比较昂贵的起动材料，诸如厚镀层热浸镀锌铁皮或废钢；还要求如碳化硅或硅铁那样的还原前的碳源，它们是比较昂贵的硅源。所有这些特性均对用这些先有的方法来生产铸铁构成限制。因此制铁工业一直要求有一种经济而有效的方法来生产铸铁。发明概述

因此，本发明的目的是提供一种采用易于得到的便宜的输入材料生产铸铁的有效而经济的方法。

本发明的进一步的目的是提供一种采用废铁和废钢作为主要铁源来生产铸铁的方法。

本发明的另一目的是提供一种在埋弧电炉中生产铸铁的方法。

本发明还有一个目的是提供一种在埋弧电炉中熔化废铁或废钢的方法。

本发明的进一步的目的是提供一种同时熔化硅石和熔化废铁或钢以生产铸铁的方法。

本发明的另一目的是提供一种生产铸铁的方法，其中基本无炉渣形成。

本发明的进一步的目的是提供一种在埋弧电炉中熔化废铁或钢并增加生产铸铁的铁的硅和碳的含量的方法。