由于原料成本約占不銹鋼(gang)生產成本的70%,而原料中鉻和鎳的費用占比很大,因此采用鉻礦或鎳礦取代含鉻或鎳鐵合金直接冶煉不銹鋼是降低不銹鋼原料成本的有效手段。日本川崎制鐵研究開發轉爐熔融還原技術制備含鉻母液,1994年已成功實現了不銹鋼工業化生產,形成了獨有的不銹鋼冶煉工藝,生產400系列不銹鋼。
該工藝用2座(zuo)頂(ding)(ding)底復(fu)吹轉爐,原料(liao)采用鉻礦(kuang)砂(sha)取代高(gao)碳鉻鐵(tie)直(zhi)接冶煉(lian)不(bu)銹鋼(gang),主要包括STAR 豎爐型鼓風爐內(nei)熔(rong)融還(huan)原煉(lian)鋼(gang)產(chan)生(sheng)含鉻粉塵和(he)(he)轉爐產(chan)生(sheng)的(de)爐渣生(sheng)產(chan)再生(sheng)金(jin)屬(shu),第一座(zuo)SR-KCB(熔(rong)融還(huan)原鉻礦(kuang)砂(sha))-第二(er)座(zuo)DC-KCB(頂(ding)(ding)底復(fu)吹轉爐內(nei)脫(tuo)碳)-VOD爐內(nei)深(shen)脫(tuo)碳。其(qi)配料(liao)為:鉻礦(kuang)和(he)(he)廢鋼(gang)分別為230~280千克(ke)/噸和(he)(he)190~130千克(ke)/噸,由STAR供給再生(sheng)金(jin)屬(shu)250~50千克(ke)/噸,其(qi)他(ta)為鐵(tie)水(shui)。
國內鉻礦熔融法生產不銹鋼還處在的還原機理研究及工業性試驗階段。在還原機理研究領域,有研究推測鉻礦還原分兩個階段,第一階段鉻礦通過CO氣體間接還原;第二階段鉻礦逐步向渣相中溶解,而被固體碳直接熔融還原,這兩個反應與溫度密切相關。在試驗條件下,鉻礦在CaO-SiO2-Mg0-Al2O3渣系中熔解反應為整個過程的限制性環節。到目前為止,尚未對鉻礦熔融還原機理形成一致觀點,研究成果的應用具有局限性。
此外,工(gong)業試(shi)驗(yan)方面,據報道(dao)1992年在15噸轉(zhuan)爐中進行(xing)了鐵浴熔融(rong)還原制備不(bu)銹鋼(gang)母(mu)(mu)液的工(gong)業試(shi)驗(yan),試(shi)驗(yan)原料(liao)為含碳(tan)鉻礦(kuang)團塊(kuai)和氧化鎳(nie)礦(kuang),煉成Cr13、Cr18Ni8 兩種不(bu)銹鋼(gang)母(mu)(mu)液。鉻的熔融(rong)還原速率(lv)0.16%~0.25%Cr/分(fen)鐘(zhong),鉻的收得率(lv)85%,但(dan)磷含量超標。2000年在255立方米高爐進行(xing)了不(bu)銹鋼(gang)母(mu)(mu)液直接冶煉的工(gong)業試(shi)驗(yan),共(gong)生產(chan)出含鉻為5%~21.3%不(bu)銹鋼(gang)母(mu)(mu)液近千噸。
但是由于鉻(ge)(ge)礦(kuang)粉制備、還原效率、鉻(ge)(ge)收得率等因素,鉻(ge)(ge)熔(rong)融還原直接冶煉不(bu)銹(xiu)鋼技(ji)術(shu)未大范(fan)圍推廣(guang)使用(yong)。
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