[发明专利]一种直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法

说明书

本发明属于铁合金冶炼技术领域，公开了一种直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法，将待冶炼的含铁矿石混合助熔剂加入直流电弧炉中，利用直流电弧炉火法对含铁矿石和助熔剂进行冶炼得到铁合金粗品；将制备的自耗电极置于VD真空炉内，降压并熔化；加热使得杂质金属蒸发，制得铁合金熔融液；当VD真空炉内的压强达到20MPa时，铁合金熔融液在真空的环境下利用VOD法通过顶吹氧的方式进行脱碳和还原处理；将低碳铁合金置于直流电弧炉内，依次喂铝、加冶金石灰和微量合金元素，喂入硅钙线，保持真空，定氢、取样，冷却铸锭，得到低碳铁合金。本发明优化了传统冶炼工艺系统，使得冶炼系统在运行时能够显著的降低能源，并提高运行效率。

技术领域

本发明属于铁合金冶炼技术领域，尤其涉及一种直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法。

背景技术

目前，针对含铁矿石的冶炼工艺主要有湿法冶炼和火法冶炼。湿法冶炼主要是通过加入强酸溶液或强碱溶液进行溶解；火法冶炼主要是通过加入还原剂进行氧化还原反应，还原剂通常使用焦炭。

现有技术1CN110592303A公开了一种含钒钛磁铁矿冶炼含钒生铁的方法，具体为以钒钛磁铁矿为原料，加入适量的溶剂，在矮炉身矿热炉中埋弧冶炼。该方法利用低级的碳质还原剂，根据电炉容量定时放铁排渣，分离炉渣和铁水，铁水冷却后即为富钒生铁，其中碳质还原剂即是一种焦炭。

现有技术2CN101020935A公开了一种用含镍铬烟尘或氧化皮冶炼镍铬生铁的方法，在矿热炉或电炉中进行，以烟尘或氧化皮中铬含量为参照，配以5～7％的萤石、20～25％的焦末、5～10％的石灰石/生石灰，投入炉中冶炼成镍铬生铁。其中焦末即是一种焦炭。

虽然上述两种现有技术取得了一定的技术成果，但是实际应用中对于含铁矿石，采用的湿法往往很难冶炼出含铁量较高的低碳铁合金；采用火法冶炼，一般使用焦炭作为还原剂，冶炼效率低。因此，亟需设计一种新的利用直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有装置对于含铁矿石，采用湿法很难冶炼出含铁量较高的低碳铁合金；同时对于火法冶炼，使用焦炭作为还原剂，冶炼效率低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法。

本发明是这样实现的，一种直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法，所述直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的方法包括以下步骤：

步骤一，进行直流电弧炉火法的粗冶炼：将待冶炼的含铁矿石混合助熔剂加入直流电弧炉中，升温，利用直流电弧炉火法对含铁矿石和助熔剂进行高温分解，在助熔剂的作用下冶炼得到铁合金粗品；

步骤二，进行铁合金粗品的真空脱气处理：将铁合金粗品进行清洗烘干的预处理后制备自耗电极；将自耗电极置于VD真空炉内，降压并熔化自耗电极；加热使得杂质金属蒸发，制得铁合金熔融液；

步骤三，进行铁合金熔融液的脱碳还原处理：当VD真空炉内的压强达到20MPa时，氧气被吸入对铁合金熔融液进行顶吹氧处理，铁合金熔融液在真空的环境下利用VOD法通过顶吹氧的方式进行脱碳和还原处理；

步骤四，进行低碳铁合金的精炼：将低碳铁合金置于直流电弧炉内，并在冶炼前期进行扩散脱氧处理；依次喂铝、加冶金石灰和微量合金元素，喂入硅钙线，保持真空，定氢、取样，冷却铸锭，得到低碳铁合金。

进一步，所述步骤一中的直流电弧炉火法的粗冶炼方法包括：

(1)将待冶炼的含铁矿石混合由钠长石、白云石、萤石和石灰石按照1：1：2：3的重量比例组成的助熔剂加入直流电弧炉中，并将直流电弧炉内部温度升高至600～1100℃；

(2)利用直流电弧炉火法对含铁矿石和助熔剂进行冶炼；在助熔剂作用下，含铁矿石与助熔剂在600～1100℃的温度下进行共熔处理；