專利名稱：轉(zhuǎn)爐中產(chǎn)生不銹鋼熔體的泡沫熔渣的方法
轉(zhuǎn)爐中產(chǎn)生不銹鋼熔體的泡沬熔渣的方法本發(fā)明涉及一種在適于不銹鋼的AOD (氬氧脫碳)-轉(zhuǎn)爐或MRP (冶金精煉法)_轉(zhuǎn)爐或CONARC SSt中通過加入發(fā)泡材料產(chǎn)生不銹鋼熔體的泡沫熔渣的方法。在制備不銹鋼的轉(zhuǎn)爐中精煉期間，形成含有高含量金屬氧化物，特別是氧化鉻的熔洛。在精煉期間氧化鉻的濃度經(jīng)常達(dá)到高于20 %的值，其大大增加了熔渣的粘度。該熔渣在還原前不久通常是非常硬的。這種熔渣的過程冶金形成下列相繼進(jìn)行的部分反應(yīng)
{02}= 2 [O] 氧的熱離解反應(yīng) (I)
2[Cr] + 3 [O] = (Cr2O3)熔體中鉻氧化(2)· (Cr2O3) + 3[C] = 2 [Cr] + 3 {CO}熔渣/金屬相界上的鉻還原 (3)
該反應(yīng)(3)對制備不銹鋼具有根本的意義，因?yàn)檠趸t是泡沫熔渣形成的最重要的成分。但該反應(yīng)在常規(guī)的工藝中在很小的范圍發(fā)生。其原因是所述熔渣的高粘度。所有至今常用的轉(zhuǎn)爐方法均在后續(xù)步驟中即在所謂的還原反應(yīng)中才還原該熔渣，其中為此該方法通常用以硅鐵形式的硅來進(jìn)行。但如果該熔渣粘度適于發(fā)泡，則該還原過程(G1. 3)可通過精煉過程本身產(chǎn)生的氣態(tài)CO及通過發(fā)泡材料的氧化鐵還原而實(shí)現(xiàn)。該發(fā)泡材料以粒狀物或團(tuán)塊的形式在確定的時間點(diǎn)加入到熔體中。該材料的主要成分是氧化鐵載體如軋屑，還有碳和壓載材料(Balastmaterial),定義了該團(tuán)塊在熔體中的有針對性的定位。此外，在這種團(tuán)塊中的還原過程按下面原理進(jìn)行
(Fe2O3) + 3[C] = 2 [Fe] + 3 {CO} 熔體中的鉻氧化(4)
因此加入的發(fā)泡材料的成分以及熔渣粘度對泡沫熔渣形成起決定作用，該熔渣粘度又取決于熔融的熔渣的組成和溫度。主要由粘度決定了可形成熔渣的熔融熔渣的狀態(tài)區(qū)域。因此控制主管粘度的熔渣堿度是重要的，由此必需將形成的氣泡短時保留在熔渣層中。用于控制熔渣堿度所加入的石灰石是另一氣源，因?yàn)樵摬牧习聪率綗犭x解釋放出CO
(CaCO3) = (CaO) + {CO}(5)
形成氣泡的現(xiàn)象是利用起反應(yīng)的氣泡的機(jī)械力以在熔渣中產(chǎn)生新的表面區(qū)域的過程。該氣泡的升力瞬時將熔渣表面分裂，并充滿整個熔渣層以產(chǎn)生泡沫。在起反應(yīng)的物質(zhì)產(chǎn)生的持續(xù)的氣體流下隨不斷生長的泡沫而增加聚集的氣泡數(shù)目。結(jié)果隨不斷生長的氣體量而提高了泡沫層的高度，該氣體量直接正比于發(fā)泡材料量。在這種機(jī)理下，為獲得最大的發(fā)泡作用，該反應(yīng)物質(zhì)的最佳定位是重要的。該最佳定位發(fā)生在熔渣層和液態(tài)金屬之間的分界區(qū)。在制備不銹鋼時，至今未進(jìn)行過熔渣的發(fā)泡?，F(xiàn)今僅將礦塵作為經(jīng)壓制的粒狀物或團(tuán)塊加入以達(dá)到起冷卻作用的功能。因?yàn)樵趫F(tuán)塊中缺少還原元素即碳和氣泡材料，所以其無還原作用地僅留存在熔洛區(qū)域中。在DE102007006529 Al中，在含高鉻的鋼熔體中產(chǎn)生泡沫熔渣時，還通過浮于熔體熔渣相界附近的團(tuán)塊和/或粒狀物來還原熔渣中存在的金屬氧化物，主要是氧化鉻，其中所形成的反應(yīng)氣體有助于熔渣發(fā)泡。對此，加入到電弧爐中的團(tuán)塊或粒狀物由給定的混合物組成，所述混合物由作為壓載材料的鐵載體、由碳或作為還原劑的碳以及粘合材料組成。在轉(zhuǎn)爐中精煉期間，形成含有高氧化鉻含量的熔渣。該氧化鉻-濃度經(jīng)常達(dá)到前面提及的20 %以上的值，因此這種熔渣由于其組成不能夠以所期望的程度熔融和發(fā)泡。本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種方法，以此方法也可將已知的用于在電爐中熔渣發(fā)泡的有成效的方法用在轉(zhuǎn)爐中。所提及的目的通過權(quán)利要求I表明的特征來實(shí)現(xiàn)，將預(yù)先確定的由金屬氧化物、鐵載體、碳和粘合材料組成的混合物以粒狀物或團(tuán)塊形式加到轉(zhuǎn)爐中，并在熔渣層下面由于高的周圍溫度而發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，其中特別是通過利用碳的金屬氧化物的還原過程所形成的氣態(tài)一氧化碳以其氣泡引起熔渣發(fā)泡，并且其中如此選定該材料的比密度和該還原進(jìn)程的熔解時間，以在氣泡的大小和持續(xù)時間方面獲得最佳的氣泡形成。該泡沫熔渣根據(jù)由金屬氧化物、鐵載體、碳和粘合材料以粒狀物或團(tuán)塊形式組成 的確定的混合物的構(gòu)建準(zhǔn)指數(shù)地產(chǎn)生。如果向熔渣層和金屬熔體之間的區(qū)域的引入該混合物，由于主要的高的周圍溫度，該混合物經(jīng)受溶解過程和平行發(fā)生的氧化鐵還原反應(yīng)。該粒狀物或團(tuán)塊在引入該區(qū)域時由于較冷的溫度而立刻由凝固金屬的殼所包封。因?yàn)樵摿钗锘驁F(tuán)塊的平均熔體溫度比金屬的熔體溫度低，所以在殼內(nèi)發(fā)生該混合物的熔融過程。取決于該溫差，在殼內(nèi)的還原過程或早于該殼的熔融結(jié)束或晚于該殼的熔融結(jié)束。在第一種情況下，該過程可導(dǎo)致粒料的爆裂和CO-氣泡的爆發(fā)性的釋出，這引起更強(qiáng)的金屬/熔渣-混勻。在另一種情況下，該CO-氣泡將在熔渣和金屬熔體之間的區(qū)域產(chǎn)生釋出。根據(jù)本發(fā)明，通過用2-30 kg粒狀物或團(tuán)塊/噸液態(tài)金屬/分之間的值的特定控制如此進(jìn)行發(fā)泡材料的加入，以得到給定的泡沫熔渣高度，并在預(yù)先確定的時間內(nèi)保持該狀態(tài)。所加入的發(fā)泡材料的分布以給定的面密度逐層和面覆蓋進(jìn)行，并且對于最佳發(fā)泡效果而言為 1-5 kg/m2/min。對于有針對性地熔渣發(fā)泡而言重要的是實(shí)現(xiàn)確定的熔渣粘度，因此需相應(yīng)的熔渣調(diào)整。在運(yùn)行轉(zhuǎn)爐時，要精制加料，即主要將預(yù)熔金屬用氧精制。在此通過截獲熔體中的不希望的成分來滿足該熔渣的主功能。由于發(fā)泡的熔渣的低導(dǎo)熱性將大大減少熱損失，并由此改善金屬熔體中的能量輸入。該泡沫熔渣也意味強(qiáng)的消音作用。用泡沫熔渣包封的頂-吹噴槍(Top-BIaslanze)向周圍發(fā)射出低的噪聲,并由此改進(jìn)轉(zhuǎn)爐區(qū)的環(huán)境條件。轉(zhuǎn)爐中良好發(fā)泡的熔渣的其它優(yōu)點(diǎn)是
由于該泡沫熔渣的絕熱層改善了熔體的能量平衡，
通過熔渣中飽和的氧及其與分散的金屬滴的反應(yīng)加速了脫碳，
使轉(zhuǎn)爐內(nèi)腔中的噴槍和結(jié)瘤(Verbjirung)最小化，
通過從可作為金屬氧化物或鐵載體混入粒狀物或團(tuán)塊中的殘余材料如E-爐粉塵和轉(zhuǎn)爐粉塵、礦泥以及鋼廠的其它可再利用殘余物質(zhì)中獲取金屬以提高過程效率，
團(tuán)塊加入的冷卻效應(yīng)。下面以示意
根據(jù)本發(fā)明的熔渣發(fā)泡。存在于轉(zhuǎn)爐(該轉(zhuǎn)爐未示出)中的金屬熔體I的上面具有浮于金屬熔體I上的含有引入的粒狀物4的熔渣層2。將粒狀物4預(yù)先充填進(jìn)轉(zhuǎn)爐中，其中由于其預(yù)先調(diào)節(jié)的容重和由于其形成凝固金屬殼6，該粒狀物首先排列在熔渣層2和金屬熔體I之間的區(qū)域3中。該殼6熔融后且相應(yīng)較輕，一些粒狀物4離開區(qū)域3并存在于熔渣層2的內(nèi)部。通過粒狀物4中存在的氧化鐵載體和存在的石灰石(CaCO3)的還原所形成的C0/C02-氣泡7導(dǎo)致形成泡沫熔渣層8，其中將C0/C02-氣泡7放大示出。為了更明顯，將由具有例如內(nèi)含物(CO、CO2, Fe、Cr、CaO)和具有在區(qū)域3中形成的凝固金屬殼6的混合物組成的粒狀物4也以放大示出。附圖標(biāo)記列表
1金屬熔體
2熔渣層
3熔渣層和金屬熔體之間的區(qū)域
4粒狀物
5確定的粒狀物的混合物
6形成的凝固金屬殼
7氣泡
8泡沫熔渣層
權(quán)利要求
1.在適于不銹鋼的AOD(氬氧脫碳)-轉(zhuǎn)爐或MRP(冶金精煉法)-轉(zhuǎn)爐或CONARC SSt中通過加入發(fā)泡材料產(chǎn)生不銹鋼熔體的泡沫熔渣的方法，其特征在于，將預(yù)先確定的由金屬氧化物、鐵載體、碳和粘合材料組成的混合物(5)以粒狀物或團(tuán)塊形式(4)加到轉(zhuǎn)爐中，并在熔渣層(2)下面由于高的周圍溫度而進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，其中特別是通過粒狀物或團(tuán)塊(4)內(nèi)的金屬氧化物與碳的還原過程所形成的氣態(tài)一氧化碳以其氣泡(7)引起熔渣發(fā)泡，并且其中如此選定所述粒狀物或團(tuán)塊(4)的比密度和該還原反應(yīng)的熔解時間，以在氣泡的大小和持續(xù)時間方面獲得最佳的氣泡形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于，通過用2-30kg粒狀物或團(tuán)塊(4)/噸液態(tài)金屬(I) /分之間的值的特定控制來如此加入該發(fā)泡材料，以得到確定的泡沫熔渣高度，并在預(yù)先確定的時間內(nèi)保持該狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于，所加入的發(fā)泡材料的分布以確定的面密度以逐層方式和面覆蓋地進(jìn)行，其對于最佳發(fā)泡效果而言為1-5 kg/m2/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3的方法，其特征在于，為得到對有針對性的熔渣發(fā)泡而言所需的給定的粘度，要進(jìn)行相應(yīng)的熔渣調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求I、2、3或4的方法，其特征在于，在確定的粒狀物或團(tuán)塊的混合物(5)中作為金屬氧化物或鐵載體使用存在的殘余材料如E-爐粉塵和轉(zhuǎn)爐粉塵、礦泥以及鋼廠的其它可再利用的殘余物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在適于不銹鋼的AOD(氬氧脫碳)-轉(zhuǎn)爐或MRP(冶金精煉法)-轉(zhuǎn)爐或CONARCSSt中通過加入發(fā)泡材料使高含量氧化鉻(含量常高于20%的值)的不銹鋼熔體的熔渣發(fā)泡的方法，根據(jù)本發(fā)明的建議，將預(yù)先確定的由金屬氧化物、鐵載體、碳和粘合材料組成的混合物(5)以粒狀物或團(tuán)塊(4)形式加到轉(zhuǎn)爐中，并在熔渣層(2)下面由于高的周圍溫度而發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，其中特別是通過粒狀物或團(tuán)塊(4)內(nèi)的金屬氧化物與碳的還原過程所形成的氣態(tài)一氧化碳以其氣泡(7)引起熔渣發(fā)泡，并且如此選定該粒狀物或團(tuán)塊(4)的比密度和該還原進(jìn)程的熔解時間，以在氣泡的大小和持續(xù)時間方面獲得最佳的氣泡形成。
文檔編號C21C5/28GK102791888SQ201180014480
公開日2012年11月21日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者J.雷徹爾, L.羅塞 申請人:Sms西馬格股份公司