專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高碳鉻鐵合金的固相脫碳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高碳鉻鐵合金的固相脫碳方法，屬黑色金屬鉻鐵合金脫除碳元素的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉻鐵合金是生產(chǎn)不銹鋼不可缺少的原料，隨著冶煉不銹鋼氬氧爐脫碳精煉技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼生產(chǎn)所用的低碳鉻鐵合金逐漸被高碳鉻鐵所取代，隨著含鉻合金結(jié)構(gòu)鋼、低碳合金鋼的應(yīng)用，對(duì)中低碳鉻鐵合金的需求逐年增加；由于生產(chǎn)中低碳鉻鐵合金產(chǎn)生的鉻渣是一種嚴(yán)重污染環(huán)境的固體廢棄物，使高碳鉻鐵液相脫碳工藝受到限制，使無(wú)渣法制備中低碳鉻鐵合金的技術(shù)得到發(fā)展，由于高碳鉻鐵合金固相脫碳屬于無(wú)渣法脫碳工藝，且能降低工序能耗和減少環(huán)境污染，近年來(lái)受到人們的關(guān)注。 固相反應(yīng)具有溫度低、選擇性好、工藝流程短等優(yōu)點(diǎn)，但由于固相反應(yīng)是依靠反應(yīng)分子在反應(yīng)界面上的接觸擴(kuò)散而引起的，需要經(jīng)過(guò)固相成核成相的過(guò)程，所以固相反應(yīng)比液相反應(yīng)需要更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間和更高的反應(yīng)能量；在固相反應(yīng)中，擴(kuò)散是控制固相反應(yīng)速率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；由于微波加熱場(chǎng)具有增強(qiáng)固相反應(yīng)離子擴(kuò)散的作用，能提高固相反應(yīng)速率，因而在冶金粉料處理技術(shù)方面具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。微波加熱是依靠物料的電介質(zhì)性能把微波能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏刮锪霞訜岬姆椒ǎ幌癯Ｒ?guī)加熱那樣依靠物料與環(huán)境的溫度差由表及里地加熱物料，因而可以加熱粉狀物料；與常規(guī)加熱方式相比，微波加熱粉狀物料不但具有升溫速度快和整體加熱等優(yōu)點(diǎn)，還具有增強(qiáng)固相反應(yīng)離子擴(kuò)散能力的特點(diǎn)，因此，粉狀物料加熱場(chǎng)的選擇和特性就成為固相脫碳的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)的足，采用微波加熱場(chǎng)，在高碳鉻鐵合金粉中添加碳酸鈣粉作為脫碳劑，經(jīng)微波加熱到1100°C，以脫除高碳鉻鐵合金粉中的碳元素，得到含有脫硫脫磷劑的低碳鉻鐵合金。技術(shù)方案本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)材料為高碳鉻鐵合金粉、碳酸鈣粉、氮?dú)猓浣M合準(zhǔn)備用量是以千克、厘米3為計(jì)量單位高碳鉻鐵合金粉(Cr，F(xiàn)e)7C3 55kg土 Ikg碳酸I丐粉CaCO345kg±lkg氮?dú)釴2100000cm3 ± 50cm3脫碳方法如下(I)精選化學(xué)物質(zhì)材料，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制高碳鉻鐵合金粉固態(tài)粉體，含碳量> 8% ；
碳酸鈣粉固態(tài)粉體，CaC0395%,SiO2L 5%, Al3O3O. 488%, SO. 01%, PO. 002%,MgC0s3% ；氮?dú)鈿鈶B(tài)氣體，99. 5% ；(2)球磨、過(guò)篩高碳鉻鐵合金粉稱(chēng)取高碳鉻鐵合金粉55kg土 1kg,進(jìn)行球磨,球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)20 30r/min,然后用200目篩網(wǎng)過(guò)篩，成細(xì)粉，細(xì)粉顆粒直徑< 0. 075mm ；(3)球磨、過(guò)篩碳酸鈣粉稱(chēng)取碳酸I丐粉45kg± Ikg,加入球磨機(jī)內(nèi)，進(jìn)行球磨,然后用325目篩網(wǎng)過(guò)篩,成細(xì)粉，細(xì)粉顆粒直徑< 0. 045mm ； (4)材料混合攪拌將高碳鉻鐵合金粉、碳酸鈣粉按55 45比例置于不銹鋼容器中進(jìn)行配制、混合，然后用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間30min，攪拌后成高碳鉻鐵合金+碳酸鈣混合細(xì)粉；(5)干燥混合細(xì)粉將混合細(xì)粉置于陶瓷容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度150°C，干燥時(shí)間30min,并輸入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù),氮?dú)廨斎胨俣?0cm3/min ；(6)微波加熱、固相脫碳、廢氣回收高碳鉻鐵合金+碳酸鈣混合細(xì)粉的固相脫碳是在豎式微波脫碳爐中進(jìn)行的，是在加熱、氮?dú)獗Ｗo(hù)下完成的；①清理微波脫碳爐打開(kāi)微波脫碳爐，用吸塵器抽吸爐腔內(nèi)粉塵及有害物質(zhì)，抽吸時(shí)間5min，使?fàn)t腔內(nèi)潔凈；②清理爐內(nèi)坩堝用金屬鏟、金屬刷清除坩堝內(nèi)殘留物及有害物質(zhì)，使坩堝內(nèi)潔凈；③輸入氮?dú)猓?qū)除爐內(nèi)和坩堝內(nèi)有害氣體開(kāi)啟氮?dú)馄繗怏w閥，向爐內(nèi)輸入氮?dú)猓獨(dú)廨斎胨俣?00cm3/min，輸入時(shí)間lOmin，驅(qū)除爐內(nèi)和坩堝內(nèi)有害氣體；④預(yù)熱脫碳坩堝關(guān)閉微波脫碳爐爐門(mén)，開(kāi)啟微波加熱器，預(yù)熱爐內(nèi)坩堝，預(yù)熱溫度100°C ±5°C，預(yù)熱時(shí)間IOmin ；⑤向坩堝內(nèi)布料打開(kāi)微波脫碳爐爐門(mén)，將干燥的混合細(xì)粉均勻松散置于預(yù)熱的坩堝內(nèi)；⑥關(guān)閉微波脫碳爐爐門(mén)，向微波脫碳爐腔內(nèi)輸入氮?dú)猓獨(dú)廨斎胨俣?0cm3/min,使?fàn)t腔內(nèi)處于氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中；⑦開(kāi)啟電控箱、微波發(fā)生器、微波功率控制器，使微波脫碳爐溫度逐漸升至IlOO0C ±10°〇，升溫速度201 /min，在此溫度恒溫、保溫時(shí)間120min±5min ；微波加熱比功率為10kW/lkg ;在微波加熱脫碳過(guò)程中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種高碳鉻鐵合金的固相脫碳方法，其特征在于使用的化學(xué)物質(zhì)材料為高碳鉻鐵合金粉、碳酸鈣粉、氮?dú)猓浣M合準(zhǔn)備用量是以千克、厘米3為計(jì)量單位高碳鉻鐵合金粉(Cr，F(xiàn)e) 7C355kg土 Ikg 碳酸 I丐粉CaCO345kg±lkg 氮?dú)釴2100000cm3 ± 50cm3 脫碳方法如下 (1)精選化學(xué)物質(zhì)材料，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制 高碳鉻鐵合金粉固態(tài)粉體，含碳量> 8% ； 碳酸鈣粉固態(tài)粉體，CaC0395%，SiO2L 5%，Al3O3O. 488%，S 0. 01 %, P 0. 002%,MgC0s3% ；氮?dú)鈿鈶B(tài)氣體，99. 5% ； (2)球磨、過(guò)篩高碳鉻鐵合金粉 稱(chēng)取高碳鉻鐵合金粉55kg±lkg,進(jìn)行球磨,球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)20 30r/min,然后用200目篩網(wǎng)過(guò)篩，成細(xì)粉，細(xì)粉顆粒直徑< 0. 075mm ； (3)球磨、過(guò)篩碳酸鈣粉 稱(chēng)取碳酸鈣粉45kg±lkg，加入球磨機(jī)內(nèi)，進(jìn)行球磨，然后用325目篩網(wǎng)過(guò)篩，成細(xì)粉，細(xì)粉顆粒直徑< 0. 045mm ； (4)材料混合攪拌 將高碳鉻鐵合金粉、碳酸鈣粉按55 45比例置于不銹鋼容器中進(jìn)行配制、混合，然后用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間30min，攪拌后成高碳鉻鐵合金+碳酸鈣混合細(xì)粉； (5)干燥混合細(xì)粉 將混合細(xì)粉置于陶瓷容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度150°C，干燥時(shí)間30min,并輸入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù),氮?dú)廨斎胨俣?0cm3/min ； (6)微波加熱、固相脫碳、廢氣回收 高碳鉻鐵合金+碳酸鈣混合細(xì)粉的固相脫碳是在豎式微波脫碳爐中進(jìn)行的，是在加熱、氮?dú)獗Ｗo(hù)下完成的； ①清理微波脫碳爐 打開(kāi)微波脫碳爐，用吸塵器抽吸爐腔內(nèi)粉塵及有害物質(zhì)，抽吸時(shí)間5min，使?fàn)t腔內(nèi)潔凈; ②清理爐內(nèi)坩堝 用金屬鏟、金屬刷清除坩堝內(nèi)殘留物及有害物質(zhì)，使坩堝內(nèi)潔凈； ③輸入氮?dú)猓?qū)除爐內(nèi)和坩堝內(nèi)有害氣體 開(kāi)啟氮?dú)馄繗怏w閥，向爐內(nèi)輸入氮?dú)猓獨(dú)廨斎胨俣?00cm3/min，輸入時(shí)間lOmin，驅(qū)除爐內(nèi)和坩堝內(nèi)有害氣體； ④預(yù)熱脫碳坩堝 關(guān)閉微波脫碳爐爐門(mén)，開(kāi)啟微波加熱器，預(yù)熱爐內(nèi)坩堝，預(yù)熱溫度100°C ±5°C，預(yù)熱時(shí)間 IOmin ； ⑤向坩堝內(nèi)布料 打開(kāi)微波脫碳爐爐門(mén)，將干燥的混合細(xì)粉均勻松散置于預(yù)熱的坩堝內(nèi)；⑥關(guān)閉微波脫碳爐爐門(mén)，向微波脫碳爐腔內(nèi)輸入氮?dú)猓獨(dú)廨斎胨俣?0cm3/min,使?fàn)t腔內(nèi)處于氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中； ⑦開(kāi)啟電控箱、微波發(fā)生器、微波功率控制器，使微波脫碳爐溫度逐漸升至IlOO0C ±10°〇，升溫速度201 /min，在此溫度恒溫、保溫時(shí)間120min±5min ；微波加熱比功率為10kW/lkg ;在微波加熱脫碳過(guò)程中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高碳鉻鐵合金的固相脫碳方法，其特征在于高碳鉻鐵合金的固相脫碳是在微波脫碳爐中進(jìn)行的，是在加熱、氮?dú)獗Ｗo(hù)下完成的；在微波脫碳爐(I)的下部為爐座(2)，上部為密封蓋(4)、爐蓋(3)，并由開(kāi)合架(5)控制開(kāi)合，在爐蓋(3)、密封蓋(4)上設(shè)有熱電偶(13)、出氣管(10)，在微波脫碳爐(I)的爐壁上設(shè)有微波加熱器(6)，在微波脫碳爐(I)內(nèi)為爐腔(9)，在爐腔(9)的中間下部為坩堝座(7)，在坩堝座(7)的上部為坩堝⑶及其上的提手(11)，在坩堝⑶內(nèi)為混合細(xì)粉(12)，在爐腔(9)內(nèi)為氮?dú)?24)，在微波脫碳爐(I)的左側(cè)部設(shè)有電控箱(14)，在電控箱(14)上設(shè)有顯示屏(15)、指示燈(16)、微波控制器(17)、電源開(kāi)關(guān)(20)，電控箱(14)通過(guò)導(dǎo)線(19)與微波加熱器(6)聯(lián)接，電控箱(14)通過(guò)導(dǎo)線(18)與熱電偶(13)聯(lián)接，出氣管(10)聯(lián)接CO氣體管(26)，CO氣體管(26)聯(lián)接除塵器(28)，除塵器(28)聯(lián)接CO氣體管(26)、CO氣體閥(27)、CO液化罐(25)，CO液化罐(25)側(cè)部設(shè)有CO氣體閥(27)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高碳鉻鐵合金的固相脫碳方法，是針對(duì)鉻鐵合金含碳高的實(shí)際情況，采用微波固相脫碳技術(shù)，以碳酸鈣粉為脫碳劑，以氮?dú)鉃槊撎急Ｗo(hù)氣體，在微波脫碳爐中進(jìn)行脫碳，微波加熱溫度1100℃，加熱時(shí)間120min，微波加熱比功率為10kW/1kg，脫碳率可達(dá)到94％，獲得的低碳鉻鐵合金粉用可壓制成塊狀做冶煉使用，其中含有的CaO為良好的脫硫脫磷劑，脫碳過(guò)程產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w可進(jìn)行回收利用，本方法無(wú)含鉻冶金廢渣排出，無(wú)廢氣、廢渣、廢水污染，是十分理想的高碳鉻鐵合金的固相脫碳方法。
文檔編號(hào)C21D3/04GK102719635SQ201210138510
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者劉金營(yíng), 林萬(wàn)明, 王晨亮, 王龍, 趙晶, 鄧永光, 郝赳赳, 郭麗娜, 陳津, 韓培德 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)