铬镍生铁在不锈钢生产中的应用_任选
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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
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
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Biblioteka Baidu 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。
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
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%。
（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
+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。
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1167/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
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@tisco.com.cn
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）
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 矿热炉
中镍高磷 4.0~10.0 ≥0.050 1.0~2.5 3.5~4.2 ≈3.0 高炉或矿热炉
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
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
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
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%
· 30 ·
山西冶金 E- mail:yejinsx@126.com
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
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
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Biblioteka Baidu 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。
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
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%。
（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
+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。
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1167/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
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@tisco.com.cn
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）
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 矿热炉
中镍高磷 4.0~10.0 ≥0.050 1.0~2.5 3.5~4.2 ≈3.0 高炉或矿热炉
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
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
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
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@126.com
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