我国要实现由钢铁大国向钢铁强国的转变,应对日益激烈的不锈钢市场竞争,就有必要开发一条符合中国国情的,具有自主知识产权的不锈钢生产新工艺。为配合宝钢集团上海一钢公司年产72万吨不锈钢项目工程的建设,解决不锈钢所需铬源问题,本文提出了采用竖炉法熔融还原直接冶炼不锈钢母液的新工艺。因此,围绕着竖炉法直接冶炼不锈钢母液的实践和理论研究这一主线,开展了卓有成效的研究工作。 本文第二章从不锈钢母液制备工艺角度出发,介绍了制备技术的新进展及不同工艺的技术特点,比较了它们的生产成本和经济效益。综合起来认为:目前在采用竖炉新技术的背景下提出竖炉法直接冶炼不锈钢母液不仅具有技术上的先进性,更具有经济上的合理性。 为确保实现在竖炉上直接冶炼不锈钢母液的工业试验顺利完成,试验前专门进行了理论分析、详细的工艺计算以及一系列的工艺准备实验。工艺计算包括配料计算、物料平衡、热平衡和理论焦比计算。工艺准备实验中主要进行了渣型的选择及炉渣粘度的测定;含铬炉料的熔融滴下性能的测定;不锈钢母液液相线及其流动性能的测定。经过现场的精心筹备,上海大学与宝钢集团上海一钢公司合作在255M~3普通高炉上成功实现了直接冶炼不锈钢母液的工业试验,这是我国首次在竖炉型反应器中成功地进行不锈钢母液的工业性生产,试验中获取的大量现场数据为不锈钢母液生产新工艺的决策提供了重要的技术和经济指标依据。 九天的试验期间共生产了含铬量5%～21.3%的不锈钢母液近千吨,铬收得率高达98.02%,高炉炉况稳定顺行,渣铁排放正常。试验中还将含铬量15.6%的35.86吨不锈钢母液由转炉冶炼后,再经连铸和轧制加工得到了某种不锈钢板材,实现了不锈钢生产全流程的贯通,整个试验达到了预期的目的。 在实验室模拟竖炉内不同部位所发生的物理化学变化,以期获得较完整的铬矿石还原机理和规律的知识。本文主要模拟了铬铁矿在竖炉上部块状带的固态还原以及在熔融滴下过程中的还原,揭示了铬铁矿在这些条件下的还原机理。 模拟竖炉上部较低的温度和气氛条件,同时采用质谱仪气休分析法和失重分析法研究了添加铁矿时对铬铁矿球团碳热固态还原的促进作用以及温度、矿物颗粒尺寸、还原剂种类、球团配碳量和不同矿物比对球团还原率的影响。 研究结果表明:(1) 球团中铁矿的含量增加,能促进球团中铬矿的还原,含澳铬矿/铁矿比为1/5的球团经过25分钟1100℃的还原能明显地观察列铬矿边沿产生了部分还原。(2) 含碳铬矿铁矿混合球团的固态还原受温度的影响较大,温