《基於高矽鎳鐵合金生產300系列不鏽鋼母液的基礎研究》是依託北京科技大學，由儲少軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於高矽鎳鐵合金生產300系列不鏽鋼母液的基礎研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：儲少軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低品位氧化鎳礦（俗稱紅土礦）和鉻粉礦的合理利用是解決我國不鏽鋼產業鎳、鉻資源缺乏的重要出路之一。本項目提出以鎳矽鐵合金為主原料的300系列不鏽鋼短流程冶煉工藝技術思路：紅土礦用礦熱爐煉製成高矽低碳鎳矽鐵合金中間產品，採用電爐-搖包工藝使其與鉻礦-石灰熔體發生脫矽增鉻反應，生產出鎳、鉻不鏽鋼母液，繼而與AOD、VOD工藝銜接，完成300系列不鏽鋼鋼液冶煉過程。.圍繞新工藝開發，虹刪霸重戀習斷整點研究鎳矽鐵合金熔體熱力學性質與鉻礦熔融矽熱殃漿肯蘭還原動力學行為。提供鎳矽鐵合金熔體降碳和沉澱脫磷的工藝理論和民盼牛技術參數；揭示鉻礦與石灰成渣反應機理及其對鉻礦熔融還原速率的影響；建立鎳矽鐵合金熔體脫矽增鉻巨觀動力學模型。針對關鍵工藝設備- - 搖包的特殊工況條件，研究合金熔體和爐渣界面性質變化過程對乳化和分相行為的影響規律，完善搖包冶金反應器相似放大理論。完成電矽熱法生產300系列不鏽鋼母液的工藝理論計算。
結題摘要
本課題提出院姜采了以紅土鎳礦、鉻精礦粉為主原料的電矽熱法生產300系列不鏽鋼的短流程冶煉工藝技術思路，以解決紅土鎳礦與鉻精礦粉的合理利用問題。紅土鎳礦用礦熱爐煉製成高矽低碳的高矽鎳鐵合金，必要時採用還原脫磷法對高矽鎳鐵合金進行脫磷，然後採用電爐—搖包法工藝將低磷高矽鎳鐵合金與鉻粉礦—石灰熔體進行反應，完成脫矽、增鉻的冶煉，得到鎳鉻不鏽鋼母液，繼而經成分調整後與AOD、罪榆主VOD工藝銜接，完成300系列不鏽鋼鋼液冶煉過程。相較於傳統的二步法冶煉工藝，新工藝的生產原料成本降低了6.3%~7.2%，綜合能耗減少了7.1%左右，CO2排放降低了6.2%左右。 測定了不同矽含量的Fe-Ni-Si合金熔體中碳的飽和溶解度。結合還原脫磷工藝要求，確定了矽含量大於20%、碳含量小於0.5%的高矽鎳鐵合金中間產品，該合金可降低不鏽鋼液後續AOD、VOD的脫碳負荷。高矽鎳鐵合金中間產品可採用還原脫磷率工藝能得到磷含量小於0.03%的產品，由此實現了不鏽鋼鋼液脫磷工序的提前，避免鋼液氧化脫磷時的鉻損失。 採用CaO-CaF2 渣對Fe-Ni-Si合金熔體進行還原脫磷率，脫磷產物隨Fe-Ni-Si合金中矽含量的不同而發生變化，當合金中的矽含量為10.5 %, 31.48 %, 34.71 % 和 43.15 %時，脫磷產物分別為Ca2P2, Ca10+xSi12-2xP16, Ca4SiP4和Ca10+xSi12-2xP16, 以及Ca4SiP4。相應的還原脫磷率亦隨Fe-Ni-Si合金熔體中矽含量的增加而增加。 針對電爐—搖鞏櫃包法工藝中的關鍵設備，研究了搖包內不同轉速下兩相液體的流型，闡述了界面平擺流型、界面荷葉狀流型和界面卷混流型三種流型的發生和轉化。渣金兩相乳化後的分相，可通過搖包的低速搖動，促進渣相中金屬液滴的聚集長大加快，比靜置搖包更快實現“相分離”過程。由量綱分析方法，得出兩相發生卷混的臨界轉速的經驗公式。該式適用於搖包操作參數的放大。實驗確認相際傳質引起的馬拉格尼效應在一定程度上可以加快液液兩相流體混合。
