不锈钢铬进入合金进入炉渣挥发

　　铁94%6%

　　磷80%20%

　　终渣碱度最佳值为CaO/SiO2=1.8～1.9。若CaO/SiO2<1.7则会出现渣稀，炉温低;炉衬侵蚀严重;脱硅困难;浇注时渣铁不易分开，黏结在合金表面的渣不粉化而降低表面质量;铁水包底凝铁较多，使回收率降低等。CaO/SiO2>2.O时则炉渣熔点增高，流动性差;渣量大;电耗增加;渣中生成少量CaC2，使合金含碳、含磷相对较高。上炉出炉后，将少量炉渣返回炉内(以能送电为限)。为避免电极增碳，用较高电压输电。引弧后加入铬矿、石灰混合料。熔化80%左右即抬起电极加入硅铬，边加边搅。送电、取样，硅合格后出炉。铁水包是无衬铸钢钢包。先将微碳铬铁炉渣装入包中，静置一段时间，炉渣在钢包内表面凝固成包衬，倒出残渣后即可使用。

　　铁水包内的微碳铬铁合金液上需盖有厚约100mm炉渣。送入真空处理室，真空处理5～10min。然后铸入锭模。经过真空处理得到的合金锭表面光洁，结晶致密，无气孔，气体含量低。电硅热法生产lt低、微碳铬铁消耗如下：

　　低碳铬铁微碳铬铁

　　铬矿/kg1200～1600(Cr2O3>40%)1300～1600(Cr2O3>45%)

　　硅铬合金/kg520～620550～650

　　石灰/kg1200～14001400～1600

　　电极/kg25～3535～45

　　电能/kW•h1900～26002000～2700

　　铬回收率/%78～8575～80

　　波伦法(热兑法)此法特点是液态反应过程，充分利用反应物的显热。每步反应过程都利用熔渣与液态硅铬合金的成分所创造的对反应有利的条件。所以铬回收率与硅利用率都高。无电极增碳，合金含碳量比电硅热法低。美国年产低碳铬铁3.36万t的斯蒂本维勒(Steubenville)厂生产工艺流程见图16。所用铬矿成分为：Cr2O352%，FeO14%，SiO25%，MgO17%，Al2O310%，CaO0.50%;石灰含CaO92%，粒度 2～9.5mm。熔渣炉是变压器容量为12600kVA的倾动式水冷炉壁电弧炉两台。工作电压为220～320V。铬矿一石灰熔渣的成分为：Cr2O325%～28%，FeO6.5%～8%，Al2O37%，MgO10%，CaO40%～43%，SiO23%～5%。1t熔渣耗电为 1050kWh。每次出渣2～2.4t。硅铬铁合金用一步法在两台1万kW埋弧还原电炉内生产。硅铬合金的成分为：Cr33%~35%，Si47%～49%，Fe18%，C0.03%。每2h出炉1次。熔体混合用的反应包是镁质衬，使用容积约9m3。使用前用废渣处理，挂一层渣衬后使用。操作程序(见图16)是：①硅铬合金从炉内排出，直接加入盛有上炉中间渣(Cr2O38%～10%，FeO2%～3%)的反应包内(添加粉状铬矿是抑制反应速度)。得到中间合金(Cr50%～55%，Si24%～29%，C≤0.025%)和废渣。废渣倒入另一空包和锭模，作挂渣处理备用。②铬矿、石灰熔渣排入另一反应包。③将①的中间合金兑入，得到合金成分为Cr>65%，Si<2.5%，而炉渣含 Cr2O312%～15%的反应包中。④将这一包熔体倒入另一反应包，使反应完全。得到微碳铬铁合金成分为：Cr>72.0%、Si0.75%、 C0.025%。和中间渣含Cr2O36%～8%。⑤微碳铬铁倒入铁水包。⑥送去铸锭。⑦将④的中间渣的反应包送硅铬铁电炉，接受硅铬合金。开始下一冶炼周期。全部用液态硅铬铁合金时，铬铁含C≤0.025%;如添加部分冷硅铬合金时，含C约0.035%。炉渣的摩尔碱度 (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)为2.1～2.3。铬的回收率为89%～93%。硅利用率约90%。低碳铬铁总电耗为 3400～3500kW•h/t。

　　由于不锈钢生产要求微碳铬铁含氮量低于0.012%，而波伦法生产经过多次倒包，铁液与空气接触，含氮可达0.1%，迫使对波伦法作进一步改进。后已改为在一个反应包内用底吹氩气搅拌硅铬合金与熔渣生产微碳铬铁。这一改进的优点是铬铁含氮量降低;热利用率提高，可以直接加入部分矿石和石灰，降低了生产电耗;生产调度比较容易。缺点是渣中含Cr2O3较高，铬回收率降低;同时微碳铬铁的含硅量有波动。

　　真空固态脱碳法用高碳铬铁做原料，添加部分氧化的高碳铬铁作氧化剂。于真空中在低于合金熔点的温度下，碳氧反应脱碳。这种方法的特点是反应温度低;产品含碳低;工作环境好;铬回收率高;不添加熔剂和耐火材料消耗小等。缺点是产品孔隙大，密度小。

　　中国吉林铁合金厂的6000kVA真空电阻炉长15m，直径3.6m，内砌高铝砖。用12根直径90mm的石墨棒做发热体。炉体结构切面见图17。用四台以塞柱泵为前级泵，罗茨泵为增压泵的真空机组。高碳铬铁用球磨机磨细至90%通过100目。部分高碳铬铁在回转窑内于1050～1100℃，氧化焙烧使含氧约10%。根据碳氧平衡计算，将部分氧化的铬铁粉与高碳铬铁粉混合。添加水玻璃，压成砖状块。经干燥后放在托盘上装入炉内。启动真空机组，将炉内抽空至压力<70Pa时送电升温。炉内温度在1000℃左右时，脱碳反应开始。冶炼温度制度分为两阶段。第1阶段将炉温迅速升至1300～1400℃，第2 阶段保持在1400～1500℃。冶炼期间料块表面温度和炉内压力变化见图18。当炉内

　　压力下降至<70Pa时，则反应结束。停电冷却。冷却时间约20h。当温度下降至400℃以下时即可出炉。产出铬铁含Cr约 72%，C0.001%～0.008%，Si约1.0%。生产1t真空微碳铬铁消耗1.1t高碳铬铁，电能 3900～4000kW•h。铬回收率91%～92%。

　　含氮铬铁生产工艺含氮铬铁是不锈钢和含氮结构钢用的氮添加剂。含C<0.10%，Cr约60%。含氮铬铁有两种：一种为熔化态，是往液态铬铁中通氮制成的含N22%～4%;另一种为烧结态，是用固态铬铁粉渗氮制成的，呈粉末烧结状，含N24%～10%。烧结态含氮铬铁可在真空电阻炉内制造。第1步用真空固态脱碳法制得多孔的低碳铬铁，当脱碳反应结束后停电，立即往炉内通氮气(不通电加热)渗氮，即可制得含氮铬铁。当炉内压力上升至1大气压时，渗氮即告完成。在400kVA真空电阻炉内生产含氮铬铁，充氮时氮气压力为2kg，/cm2，时间为2～2.5h。当炉内温度下降至400～500℃时出炉。制得的含氮铬铁成分为：Cr60%～65%，N25%～6.5%，C0.02～0.06%，Si0.7～1.5%。生产1t含氮铬铁消耗高碳铬铁 1.1～1.2t，电能4300～5100kWh，氮气55～60m3。

不锈钢铬进入合金进入炉渣挥发

　　铁94%6%

　　磷80%20%

　　终渣碱度最佳值为CaO/SiO2=1.8～1.9。若CaO/SiO2<1.7则会出现渣稀，炉温低;炉衬侵蚀严重;脱硅困难;浇注时渣铁不易分开，黏结在合金表面的渣不粉化而降低表面质量;铁水包底凝铁较多，使回收率降低等。CaO/SiO2>2.O时则炉渣熔点增高，流动性差;渣量大;电耗增加;渣中生成少量CaC2，使合金含碳、含磷相对较高。上炉出炉后，将少量炉渣返回炉内(以能送电为限)。为避免电极增碳，用较高电压输电。引弧后加入铬矿、石灰混合料。熔化80%左右即抬起电极加入硅铬，边加边搅。送电、取样，硅合格后出炉。铁水包是无衬铸钢钢包。先将微碳铬铁炉渣装入包中，静置一段时间，炉渣在钢包内表面凝固成包衬，倒出残渣后即可使用。

　　铁水包内的微碳铬铁合金液上需盖有厚约100mm炉渣。送入真空处理室，真空处理5～10min。然后铸入锭模。经过真空处理得到的合金锭表面光洁，结晶致密，无气孔，气体含量低。电硅热法生产lt低、微碳铬铁消耗如下：

　　低碳铬铁微碳铬铁

　　铬矿/kg1200～1600(Cr2O3>40%)1300～1600(Cr2O3>45%)

　　硅铬合金/kg520～620550～650

　　石灰/kg1200～14001400～1600

　　电极/kg25～3535～45

　　电能/kW•h1900～26002000～2700

　　铬回收率/%78～8575～80

　　波伦法(热兑法)此法特点是液态反应过程，充分利用反应物的显热。每步反应过程都利用熔渣与液态硅铬合金的成分所创造的对反应有利的条件。所以铬回收率与硅利用率都高。无电极增碳，合金含碳量比电硅热法低。美国年产低碳铬铁3.36万t的斯蒂本维勒(Steubenville)厂生产工艺流程见图16。所用铬矿成分为：Cr2O352%，FeO14%，SiO25%，MgO17%，Al2O310%，CaO0.50%;石灰含CaO92%，粒度 2～9.5mm。熔渣炉是变压器容量为12600kVA的倾动式水冷炉壁电弧炉两台。工作电压为220～320V。铬矿一石灰熔渣的成分为：Cr2O325%～28%，FeO6.5%～8%，Al2O37%，MgO10%，CaO40%～43%，SiO23%～5%。1t熔渣耗电为 1050kWh。每次出渣2～2.4t。硅铬铁合金用一步法在两台1万kW埋弧还原电炉内生产。硅铬合金的成分为：Cr33%~35%，Si47%～49%，Fe18%，C0.03%。每2h出炉1次。熔体混合用的反应包是镁质衬，使用容积约9m3。使用前用废渣处理，挂一层渣衬后使用。操作程序(见图16)是：①硅铬合金从炉内排出，直接加入盛有上炉中间渣(Cr2O38%～10%，FeO2%～3%)的反应包内(添加粉状铬矿是抑制反应速度)。得到中间合金(Cr50%～55%，Si24%～29%，C≤0.025%)和废渣。废渣倒入另一空包和锭模，作挂渣处理备用。②铬矿、石灰熔渣排入另一反应包。③将①的中间合金兑入，得到合金成分为Cr>65%，Si<2.5%，而炉渣含 Cr2O312%～15%的反应包中。④将这一包熔体倒入另一反应包，使反应完全。得到微碳铬铁合金成分为：Cr>72.0%、Si0.75%、 C0.025%。和中间渣含Cr2O36%～8%。⑤微碳铬铁倒入铁水包。⑥送去铸锭。⑦将④的中间渣的反应包送硅铬铁电炉，接受硅铬合金。开始下一冶炼周期。全部用液态硅铬铁合金时，铬铁含C≤0.025%;如添加部分冷硅铬合金时，含C约0.035%。炉渣的摩尔碱度 (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)为2.1～2.3。铬的回收率为89%～93%。硅利用率约90%。低碳铬铁总电耗为 3400～3500kW•h/t。

　　由于不锈钢生产要求微碳铬铁含氮量低于0.012%，而波伦法生产经过多次倒包，铁液与空气接触，含氮可达0.1%，迫使对波伦法作进一步改进。后已改为在一个反应包内用底吹氩气搅拌硅铬合金与熔渣生产微碳铬铁。这一改进的优点是铬铁含氮量降低;热利用率提高，可以直接加入部分矿石和石灰，降低了生产电耗;生产调度比较容易。缺点是渣中含Cr2O3较高，铬回收率降低;同时微碳铬铁的含硅量有波动。

　　真空固态脱碳法用高碳铬铁做原料，添加部分氧化的高碳铬铁作氧化剂。于真空中在低于合金熔点的温度下，碳氧反应脱碳。这种方法的特点是反应温度低;产品含碳低;工作环境好;铬回收率高;不添加熔剂和耐火材料消耗小等。缺点是产品孔隙大，密度小。

　　中国吉林铁合金厂的6000kVA真空电阻炉长15m，直径3.6m，内砌高铝砖。用12根直径90mm的石墨棒做发热体。炉体结构切面见图17。用四台以塞柱泵为前级泵，罗茨泵为增压泵的真空机组。高碳铬铁用球磨机磨细至90%通过100目。部分高碳铬铁在回转窑内于1050～1100℃，氧化焙烧使含氧约10%。根据碳氧平衡计算，将部分氧化的铬铁粉与高碳铬铁粉混合。添加水玻璃，压成砖状块。经干燥后放在托盘上装入炉内。启动真空机组，将炉内抽空至压力<70Pa时送电升温。炉内温度在1000℃左右时，脱碳反应开始。冶炼温度制度分为两阶段。第1阶段将炉温迅速升至1300～1400℃，第2 阶段保持在1400～1500℃。冶炼期间料块表面温度和炉内压力变化见图18。当炉内

　　压力下降至<70Pa时，则反应结束。停电冷却。冷却时间约20h。当温度下降至400℃以下时即可出炉。产出铬铁含Cr约 72%，C0.001%～0.008%，Si约1.0%。生产1t真空微碳铬铁消耗1.1t高碳铬铁，电能 3900～4000kW•h。铬回收率91%～92%。

　　含氮铬铁生产工艺含氮铬铁是不锈钢和含氮结构钢用的氮添加剂。含C<0.10%，Cr约60%。含氮铬铁有两种：一种为熔化态，是往液态铬铁中通氮制成的含N22%～4%;另一种为烧结态，是用固态铬铁粉渗氮制成的，呈粉末烧结状，含N24%～10%。烧结态含氮铬铁可在真空电阻炉内制造。第1步用真空固态脱碳法制得多孔的低碳铬铁，当脱碳反应结束后停电，立即往炉内通氮气(不通电加热)渗氮，即可制得含氮铬铁。当炉内压力上升至1大气压时，渗氮即告完成。在400kVA真空电阻炉内生产含氮铬铁，充氮时氮气压力为2kg，/cm2，时间为2～2.5h。当炉内温度下降至400～500℃时出炉。制得的含氮铬铁成分为：Cr60%～65%，N25%～6.5%，C0.02～0.06%，Si0.7～1.5%。生产1t含氮铬铁消耗高碳铬铁 1.1～1.2t，电能4300～5100kWh，氮气55～60m3。