铬镍生铁在不锈钢生产中的应用_任选

对于中镍高磷铬镍生铁的使用，最佳的方式是 通过一定手段对其进行脱磷处理，这样在使用中镍 高磷铬镍生铁时，就不会受磷含量制约。
1）中镍高磷铬镍生铁在转炉脱磷使用。在 BOF 为 电炉冶炼脱磷熔液过程时，使用的金属料除铁水外可 以使用一定数量的冷料，这些冷料用中镍高磷铬镍生 铁代替，即可以实现中镍高磷铬镍生铁在转炉的脱磷， 中镍高磷铬镍生铁在转炉脱磷不受磷含量限制，同时 可将磷脱到极低水平，使用中镍高磷铬镍生铁在转炉 脱磷可以用中镍高磷铬镍生铁生产成品磷含量要求低 的钢种。但转炉使用冷料的数量会受到工艺本身的限 制，目前，国内某大型不锈钢企业转炉脱磷时，中镍高 磷铬镍生铁入炉比例已达到入炉钢铁料质量的 27%。
DOI:10.16525/14-1167/tf.2012.04.027
总第 138 期 2012 年第 4 期
文章编号：1672-1152（2012）04-0029-02
山西冶金 SHANXI METALLURGY
铬镍生铁在不锈钢生产中的应用
Total 138 No.4，2012
任选
2）中镍高磷铬镍生铁在电炉脱磷使用。从中镍 高磷铬镍生铁主要成分可以看出，中镍高磷铬镍生 铁在电炉的脱磷实际是含铬铁水在电炉的脱磷。含 铬铁水在电炉的脱磷有氧化法和还原法两种，由于 还原性脱磷的生成物为 Ca3P2 无害化处理过程操作
很不方便，因此，中镍高磷铬镍生铁在电炉的脱磷需 要使用氧化法脱磷。目前大多数钢铁厂的炼钢渣系 都是 CaO 渣系，从热力学来说，一般认为用石灰渣 系在将含铬铁水在电炉中脱磷是困难的，但由于电 炉脱磷过程中炉渣在电弧的作用下流动性增加，吹 氧过程对炉渣和钢液搅动，使脱磷过程动力学条件 增强，从而在实际生产中能够用 CaO 渣系实现中镍 高磷铬镍生铁在电炉的脱磷。
低镍高磷 ≤4.0 ≥0.050 ≤2.5 ≈4.0 ≈3.0
高炉
目前，国标中大多数不锈钢要求成品 w（P）≤ 0.035%，而国外标准要求成品 w（P）≤0.045%，从表 1 可以看出，从磷元素考虑，大量高镍低磷铬镍生铁 熔化后直接使用可以满足国外标准的不锈钢要求 外，其他种类的铬镍生铁都难以大量直接使用。 2 铬镍生铁的使用
通过对铬镍生铁的合理使用，不仅降低了不锈 钢的冶炼成本，而且对资源和环境也得到了保护，所 以对铬镍生铁合理使用的研究意义重大。
（编辑：苗运平）
Production on Cr-Ni Pig Iron in the Application of Stainless Steel
REN Xuan
（Shanxi Taigang Stainless Steel Co., Ltd., Taiyuan 030003, China）
（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）
摘 要：通过对铬镍生铁性质的分析，提出铬镍生铁不同的镍含量、硅含量和不同的磷含量对应的使用方法不
同。并简单说明了当前铬镍生铁使用的影响。
关键词：铬镍生铁 脱磷 渣系 红土矿 环保
中图分类号：TF764+.1
文献标识码：B
收稿日期：2012- 04- 11
对于使用 AOD 冶炼不锈钢来说，入 AOD 的预 熔液要求硅含量尽量低，而一般情况下高镍低磷铬 镍生铁的 w（Si）≥2.50%，大量的高镍低磷铬镍生 铁在电炉中熔化后硅含量较高，因此,高镍低磷铬镍 生铁不宜大量直接熔化后供 AOD 冶炼不锈钢，它需 要配加其他炉料来稀释硅含量，或熔化后对其进行 粗脱硅后再使用。 2.2 低镍高磷铬镍生铁的使用
铬镍生铁主要是用作冶炼不锈钢原料，目前， Cr- Ni 系 不 锈 钢 的 主 要 冶 炼 工 艺 流 程 为 ：（BOF）
作者简介：任选（1973—），男，现在山西太钢不锈钢股 份有限公司第二炼钢厂，从事不锈钢冶炼工艺研究，工程师。 Tel：13007026942，E- mail：renxuan@
经中国金属材料流通协会不锈钢分会初步统计 结 果 显 示 ，2011 年 中 国 不 锈 钢 粗 钢 产 量 总 计 达 1 575 万 t，其中 Cr- Ni 系不锈钢（300 系）约占不锈 钢总产量的 48%。在 Cr- Ni 系不锈钢中镍原料成本 约占总原料成本的 70%以上，因此，降低镍成本是降 低 Cr- Ni 系不锈钢成本的有效途径。在不锈钢生产 过程中使用的镍原料主要有纯镍、高品位镍、镍铁和 铬镍生铁，其中铬镍生铁由于制备工艺简单、镍含量 低及其他杂质元素含量高，其折算镍价格较低，是不 锈钢生产过程中理想的廉价镍原料。 1 铬镍生铁的特性
Abstract:Through the analysis for the characteristics about Cr-Ni pig iron, put forward different nickel content, silicon content and different phosphorus content on Cr-Ni pig iron on the use of the corresponding different methods. Simple and showing the effect of using Cr-Ni pig iron Key words：Cr-Ni pig iron, dephosphorization, slag series, laterite nickel ore environmental protection
铬镍生铁的生产由于制备方式不同，按生铁中 磷和镍含量大致可分为：高镍低磷、中镍高磷和低镍 高磷三种，其相关特性见表 1。
表 1 铬镍生铁特性
w(Ni)/% w(P)/% w(Si)/% w(C)/% w(Cr)/% 生产方式
高镍低磷 ≥10.0 ≤0.040 ≥2.5 ≈2.5 ≈2.0 1.0~2.5 3.5~4.2 ≈3.0 高炉或矿热炉
由于原料及生产工艺不同，中镍高磷铬镍生铁 的磷含量波动范围较大，但对于不锈钢生产过程来 说，不同的磷含量对不锈钢的炉料结构影响不同，因 此，在使用中镍高磷铬镍生铁时，首先需要对其按磷 含量不同进行分级管理，根据使用方式不同，按最大 量使用确定分级磷含量，磷含量相对较低的，可以通 过赔加适量其他磷含量更低的炉料，稀释中镍高磷 铬镍生铁中的磷。 2.3.2 中镍高磷铬镍生铁的脱磷使用
目前，市场上使用最广泛的是中镍高磷铬镍生 铁，中镍高磷铬镍生铁的镍含量一般在 6.0%~8.0%
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山西冶金 E- mail:yejinsx@
第 35 卷
间，w（P）>0.050%，最高甚至达到 0.120%，相对于不 锈钢成品磷含量的要求，必须通过一系列手段消除 中镍高磷铬镍生铁的磷影响，才能在不锈钢冶炼过 程中大规模使用。 2.3.1 中镍高磷铬镍生铁的直接使用
在红土矿中除镍元素外还伴生有钴元素和铬元 素，在制备铬镍生铁过程中钴和铬会同镍一起进入 铬镍生铁中，而不锈钢中钴元素是不需要的元素，有 时甚至是有害的，因此大量的使用铬镍生铁其实也 是在大量的浪费自然界中的钴元素。而在对中镍高 磷铬镍生铁脱磷使用时，炉渣中会包含大量 Cr2O3， 如果对这种炉渣处理不当，会对环境造成严重污染， 而目前国内大多数中小型不锈钢生产企业缺乏系统 的炉渣处理方法，有的甚至直接外排，这种企业对铬 镍生铁的使用从环保角度考虑时不应该的。 4 结语
由于电炉在生产过程中可以通过电极加热、熔 化炉料，因此，中镍高磷铬镍生铁在电炉的脱磷的入 炉原料可以是 100%的中镍高磷铬镍生铁。也就是说 在不锈钢冶炼过程中可以实现全部使用中镍高磷铬 镍生铁和高碳铬铁的最优成本方式。 3 使用铬镍生铁的影响
不锈钢冶炼过程中大量使用铬镍生铁替代纯镍 或其他高品位镍，可以降低不锈钢冶炼成本，但使用 方法不同对资源及环境的影响也不同。
对于 Cr- Ni 系不锈钢也就是通常所说的 300 系 不锈钢，比如 304 系列，其最低要求 w（Ni）≥8.0%， 如果使用低镍高磷铬镍生铁，再加入其他合金后，当 钢种物料中铁平衡后，镍含量严重不足，需要补加大 量其他高品位镍或纯镍才能满足 300 系不锈钢成分 需求，因此，在冶炼 Cr- Ni 系不锈钢时，如果使用低 镍高磷铬镍生铁，其镍质量分数比较低，对于降低 Cr- Ni 系不锈钢成本作用较小。目前，市场上的低镍高 磷铬镍生铁主要用来冶炼 200 系不锈钢，200 系不 锈钢对不锈钢资源会带来污染，因此，在这里不讨论 低镍高磷铬镍生铁在 200 系不锈钢上的冶炼作用。 2.3 中镍高磷铬镍生铁的使用
+EAF+AOD（+VOD）。在整个不锈钢冶炼流程中，显 然作为精炼工序的 AOD 和 VOD 工序很难直接使用 块状铬镍生铁，块状铬镍生铁主要在 BOF 和 EAF 工序使用。 2.1 高镍低磷铬镍生铁的使用
从不锈钢冶炼对磷要求和高镍低磷铬镍生铁的 特性看，高镍低磷铬镍生铁的磷含量可以满足大多数 国外标准的不锈钢要求，因此，磷含量不是影响高镍 低磷铬镍生铁在不锈钢冶炼中大量使用的制约因素。