專利名稱：用于處理制鋼用含碳合金鐵熔體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理制鋼用含碳合金鐵熔體的方法，該方法通過在冶金容器中加氧使含碳鐵熔體脫碳，并使部分金屬合金元素成渣，從該冶金容器中引出金屬熔體，這時(shí)未經(jīng)還原的渣留在冶金容器中，接著以新的鐵熔體加料注入該冶金容器，并重新進(jìn)行脫碳過程。
制備不銹的鉻鋼和鉻鎳鋼通常以兩步冶金法進(jìn)行。首先使含鉻廢鋼在電弧爐中熔融，接著加到另一容器中，以在那里精煉和合金化成所需組成。在用于制備高含鉻鋼的已知轉(zhuǎn)爐工藝如AOD(氬-氧脫碳)或AOD-L(帶吹管)、MRP(金屬精煉法)或MRP-L(帶吹管)、CLU或ASM中，脫碳的基本反應(yīng)是在多物質(zhì)系統(tǒng)中進(jìn)行的，其中除碳的直接還原外，碳對(duì)氧化鉻的還原是其主要的機(jī)理。鉻經(jīng)氧化后，氧化鉻通過在熔體中溶解的碳還原，這時(shí)所形成的一氧化碳被排出到熔體上方的氣氛中。
由于在脫碳過程中鉻還原的不完全性，部分氧化絡(luò)以各種尖晶石的形式進(jìn)入渣中。還原效果隨繼續(xù)脫碳而弱化，因?yàn)樽鳛檫€原元素的碳的含量隨時(shí)間而下降。
工藝的經(jīng)濟(jì)性基于從渣中回收氧化鉻用于金屬熔體。按照通常的工藝，為此在每次脫碳工藝或每次吹氧工藝結(jié)束時(shí)要用硅載體進(jìn)行渣還原。例如以FeSi的形式將高親合力的硅加到熔體中，以在強(qiáng)攪拌下還原渣中的氧化鉻。于是，金屬熔池中的鉻含量再次增加。
為簡(jiǎn)化該方法和使其更經(jīng)濟(jì)，WO 00/79014建議從含氧化絡(luò)的渣中回收金屬鉻，使在吹氧過程或處理過程結(jié)束時(shí)在轉(zhuǎn)爐或真空裝置中形成的渣未經(jīng)還原而出爐，并將該渣加到電爐中。另外，向該電爐中加入廢鋼和需要時(shí)還可加剩余粉塵，此外還加入碳和需要時(shí)加入硅。在該加料熔化過程中，渣中的氧化鉻經(jīng)加入碳和硅直接還原成金屬鉻。緊接在第一熔融過程后的通常的渣還原步驟被棄去。
JP 9184007描述了一種在應(yīng)用富鉻渣的情況下處理不銹鋼熔體的方法。為此將熔化的生鐵加入裝有來(lái)自以前加料所留下的含鉻渣的容器中，并接著吹氧。該渣中的氧化絡(luò)經(jīng)碳還原，并作為金屬鉻轉(zhuǎn)入熔體中。接著進(jìn)行中間出渣和對(duì)生鐵重新吹氧過程，這時(shí)重新形成渣。然后重新出鋼，并保留該渣作為下次在處理容器中的加料。
本發(fā)明的目的在于提供一種進(jìn)一步改進(jìn)的用于處理制鋼用含碳合金鐵熔體的方法，以使在脫碳時(shí)通過成渣造成的昂貴的金屬合金元素的損失小。特別是在含鉻熔體情況下鉻的成渣最少，并且金屬鉻的回收率高。
本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求1的特征部分達(dá)到。有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中描述。
按照本發(fā)明無(wú)需中間出渣而使該渣由熔體的多次脫碳過程所形成的金屬氧化物所不斷飽和，并且由于渣中金屬氧化物含量不斷增加而越來(lái)越阻礙金屬合金元素的成渣。該處理是在無(wú)中間出渣情況下進(jìn)行的，該渣經(jīng)多次生鐵加料和多次鋼熔體出爐而聚集。因?yàn)闊o(wú)中間出渣，所以渣中金屬氧化物濃度增加，濃度的不斷增加越來(lái)越阻礙成渣，即降低了金屬氧化的趨勢(shì)。
為了飽和或近于飽和該渣，需要多次相繼的無(wú)出渣情況下進(jìn)行的脫碳過程，優(yōu)選3-4次脫碳過程。在此每次脫碳過程的渣不是按比例地富集金屬氧化物，而有利的是每次脫碳過程越來(lái)越少地成渣。當(dāng)該渣金屬氧化物完全飽和時(shí)將阻止進(jìn)一步成渣。
一旦達(dá)到渣的飽和度或近于飽和度時(shí)，該渣經(jīng)還原并接著排渣。在脫碳過程中渣與熔體強(qiáng)烈混合，這有利于反應(yīng)。
總之，通過所述的方法最大程度降低了金屬氧化，并可高效率地回收金屬合金元素，即鋼熔體的金屬回收率高。
此外，還有下列優(yōu)點(diǎn)·按照工藝類型(AOD、MRP等)，熔體的總處理時(shí)間縮短達(dá)15-20分鐘，因?yàn)椴皇敲看稳垠w都排渣；·降低了FeSi的耗量，因?yàn)樵诙啻稳垠w之后才對(duì)富集有總量很高的金屬氧化物的渣進(jìn)行還原；·形成渣的耗量降低，因?yàn)椴皇敲看稳垠w都排渣；·降低了用于脫碳的比耗氧量；·降低了比惰性氣體耗量或氣體混合物耗量；·提高了FF-材料的壽命；·提高了氧噴嘴和滲井(Spülsteine)的壽命；·改進(jìn)了轉(zhuǎn)爐的能量平衡。
下面以含高鉻的熔體為實(shí)施例在鉻氧化最少及回收金屬鉻的條件下描述本發(fā)明。
本方法在已知的冶金容器即轉(zhuǎn)爐或真空裝置中進(jìn)行，方法中包括通過引入氧的脫碳過程，特別是用吹管吹氧。
在熔池中進(jìn)行吹氧過程及氧離解情況下，根據(jù)元素鉻(大于10重量％)和碳(約1重量％)的量比除了直接脫碳外還發(fā)生金屬鉻的鉻氧化。
形成的氧化鉻富集在氣泡表面或焦斑中，并經(jīng)在熔體中溶解的碳按下式還原。
金屬鉻返回熔體中，一氧化碳排到熔體上方的氣氛中。
氧化鉻的還原進(jìn)行得不完全，使得部分量的Cr2O3進(jìn)入渣中。該還原效果將隨繼續(xù)脫碳而不斷弱化，因?yàn)檫€原元素碳的含量隨時(shí)間而下降。
按本發(fā)明由于進(jìn)行多次吹氧的脫碳過程，所以氧化鉻在渣中的含量越來(lái)越增加，直到該渣為氧化鉻所飽和，這時(shí)就阻礙了金屬鉻的繼續(xù)成渣。然后對(duì)以氧化鉻所飽和的渣直接用尤其是FeSi按下式還原。
這里本發(fā)明不僅涉及金屬鉻的回收，而且還涉及所有其它的不希望其成渣的合金元素。脫碳時(shí)的氧除通過吹管引入外還可通過底板噴嘴引入處理容器。
權(quán)利要求
1.一種用于處理制鋼用含碳合金鐵熔體的方法，該方法在冶金容器中通過加氧使含碳鐵熔體脫碳，并使部分量的金屬合金元素成渣，從所述冶金容器中引出金屬熔體，這時(shí)渣未經(jīng)還原而留在冶金容器中，接著以新的鐵熔體加料注入該冶金容器，并重新進(jìn)行脫碳過程，所述方法的特征在于，無(wú)需中間出渣而使渣由熔體的多次相繼進(jìn)行的脫碳過程所形成的金屬氧化物所不斷飽和，從而越來(lái)越阻礙金屬合金元素的成渣。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，相繼進(jìn)行至少3-4次脫碳過程。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，達(dá)到渣的飽和度或近于飽和度時(shí)，該渣經(jīng)還原然后才排渣
4.權(quán)利要求1-3之一的方法，其特征在于，在脫碳過程中渣與熔體經(jīng)強(qiáng)烈混合。
5.權(quán)利要求1-4之一的方法，其特征在于，在含鉻鋼熔體情況下，所述渣不斷通過在脫碳過程中由于碳對(duì)鉻還原的不完全性所形成的氧化鉻所飽和，達(dá)到飽和度或近于飽和度后該渣經(jīng)氧化鉻的還原劑，特別是FeSi還原，然后排出經(jīng)還原的渣。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，由于渣中的氧化鉻經(jīng)碳還原，在熔體池中形成強(qiáng)烈攪拌作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理制鋼用含碳合金鐵熔體的方法，該方法通過在冶金容器中加氧使含碳鐵熔體脫碳，并使部分金屬合金元素成渣，在此從冶金容器中引出該金屬熔體，這時(shí)未被還原的渣保持在冶金容器中，接著以新的鐵熔體加料注入該冶金容器，并重新進(jìn)行脫碳過程，該方法在脫碳中由于成渣所引起的昂貴的金屬合金元素的損失應(yīng)是小的。由此達(dá)到在無(wú)需中間出渣而使該渣由熔體的多次相繼進(jìn)行的脫碳過程所形成的金屬氧化物所飽和，因此越來(lái)越阻礙金屬合金元素的成渣。
文檔編號(hào)C21C5/36GK1643168SQ03807365
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者S·勒姆克, J·賴歇爾, K·－R·格青格爾 申請(qǐng)人:Sms迪馬格股份公司