[发明专利]一种利用电弧炉冶炼生产碳化铬的方法

说明书

一种利用电弧炉冶炼生产碳化铬的方法，将氧化铬和碳粉按比例充分混合均匀，喷洒结合剂木质素，压柱烘干，装入电弧炉中，并加入熔剂二铝酸钙或铝酸钙，引弧冶炼，冶炼温度控制在1500℃～2000℃，冶炼时间控制在3h～12h，将冶炼完毕的液态混合熔体倾倒在容器中，将容器中的碳化铬与二铝酸钙/铝酸钙缓慢降温200℃以下，保证晶格生长时间控制在24h～96h；渣铁分离，破碎、精整，得到碳化铬。优点是：以氧化铬和碳粉为原料，采用电弧炉冶炼生产，获得的碳化铬为斜方晶系，密度为6.68g/cm³，且工艺简单，对原料要求不高，无游离碳生成，无需严格控制配碳量，且产品内的金属Al、Si和非金属杂质S、P含量较低。

技术领域

本发明涉及一种利用电弧炉冶炼生产碳化铬的方法。

背景技术

碳化铬，斜方晶系，含碳量13.3％，结晶结构：a＝2.821，b＝5.52，c＝11.46，相对密度6.68g/cm³、熔点1890℃、沸点3800℃、热膨胀系数10.3×10^-6/K。斜方晶系碳化铬在1000℃～1100℃高温环境下具有良好的耐磨、耐腐蚀、抗氧化的高熔点的材料，与镍铬合金制得的硬质合金颗粒，采用等离子喷涂法，可作为耐高温、耐磨、耐氧化与耐酸涂层，广泛用在飞机发动机和石油化工机械器件上，可大大提高机械的寿命。

目前，碳化铬的生产主要采用真空炉，其生产工艺主要有以下两种：一种是用氧化铬为原料与碳粉混合压柱，装入真空炉内，温度控制1100～1600℃，压力10～60Pa，冶炼时间8～60h。得到含碳12～13.2％，游离碳≤0.3％，含铬88～85.8％，相对密度6.613g/cm³，斜方晶系。缺点是：1.由于是真空条件下的固态反应，游离碳不能剔除，影响使用效果；2.因碳化铬生成是柱体的颗粒状态，磨粉时只能将粒度控制在≥200目，不能磨粉至＜200目，使用范围窄；3.非金属杂质高，如：S、P含量高；4.密度小于6.613g/cm³，未达到优质碳化铬6.68g/cm³。另一种是用粉状金属铬为原料与碳粉混合压柱，装入真空炉内，温度控制1400～1600℃，压力10～60Pa，时间8～48h。得到含碳9～18％，游离碳≤0.3％，含铬91～82％，相对密度6.68/cm³，结晶：晶格为正反。缺点是：1.游离碳不能剔除，影响使用效果；2.由于使用的原料粉状金属铬含Al、Fe、Si高，不能出掉，直接带入碳化铬产品中，使用范围窄；3.非金属杂质高，如：S、P含量高；4.晶格为二维正反晶型，未生成斜方晶型a＝2.821，b＝5.52，c＝11.46。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用电弧炉冶炼生产碳化铬的方法，以氧化铬和碳粉为原料，采用电弧炉冶炼生产，获得的碳化铬为斜方晶系，密度为6.68g/cm³，且工艺简单，对原料要求不高，无游离碳生成，无需严格控制配碳量，且产品内的金属Al、Si和非金属杂质S、P含量较低。

本发明的技术方案是：

一种利用电弧炉冶炼生产碳化铬的方法，具体步骤如下：

(1)将氧化铬和碳粉按比例充分混合均匀，喷洒结合剂木质素，压柱烘干，得到氧化铬-碳粉圆柱；

(2)将氧化铬-碳粉圆柱装入电弧炉中，并加入熔剂，所述熔剂为二铝酸钙或铝酸钙，其中，氧化铬-碳粉圆柱与熔剂的质量比为1:1～1:10；引弧冶炼，冶炼温度控制在1500℃～2000℃，冶炼时间控制在3h～12h，将冶炼完毕的液态碳化铬与二铝酸钙/铝酸钙混合熔体倾倒在容器中，由于碳化铬的密度远远大于二铝酸钙/铝酸钙密度，可将沉积到容器的碳化铬与二铝酸钙/铝酸钙分层，利于分离处理，将容器中的碳化铬与二铝酸钙/铝酸钙缓慢降温200℃以下，保证晶格生长时间控制在24h～96h，生成为：a＝2.821，b＝5.52，c＝11.46斜方晶体碳化铬；将冷却完毕的碳化铬与二铝酸钙/铝酸钙从冷却器中倒出，渣铁分离；得到固态碳化铬，进行破碎、精整，粒度可根据用户需求，可提供40～600目的不同粒度级产品。