專利名稱：用于減少電弧爐中高鉻含量渣的方法
用于減少電弧爐中高鉻含量渣的方法本發(fā)明涉及 一種在電弧爐(Elektrolichtbogenofen)中制備不銹鋼時 用于減少在鋼熔體(Stahlschmelz)上存在的高鉻含量渣的方法，在該方 法中，在渣中加入型件(Formlinge)如丸粒(Pellet)或團(tuán)塊(Brikett),其內(nèi) 含物與渣中的金屬氧化物起還原性反應(yīng)。在運(yùn)行電弧爐時，加入的固體材料特別是廢鐵(Schrott)和合金用從 上面伸入爐容器的電極的電弧熔化。這時渣除滿足其主要功能(也即 從熔體中去除不合意的成分)夕卜，還滿足保護(hù)功能，因?yàn)樵糠殖錆M 電極和金屬表面之間的空間，并且保護(hù)爐的耐火爐襯免受電弧的輻射 能作用。渣的這種保護(hù)功能可通過合適的方法使渣泡沫化而得以改進(jìn)。為此EP 0829545 Bl中提出了 一種在電弧爐中的熔融流動 (schmelzfliissig )不銹鋼上產(chǎn)生泡沫渣的方法，其中借助于噴射介質(zhì) (Injektionsmedium)例如氮向渣中充入粉末，該粉末由金屬氧化物即氧 化鋅或氧化鉛與碳組成。在該粉末中所含的氧化物經(jīng)與碳反應(yīng)而被還 原。由此在渣中產(chǎn)生氣泡，該氣泡主要由一氧化碳組成，并可使渣泡 沫化。由于與粉末狀相關(guān)的較大表面會導(dǎo)致與渣發(fā)生短時間的劇烈反 應(yīng)，該反應(yīng)尤其在空間上局限于噴入設(shè)備或吹入設(shè)備附近。為避免引入粉末狀物質(zhì)的缺點(diǎn)，在WO 2004/104232 Al中提出， 將用于渣泡沫化的材料即由金屬氧化物和碳組成的混合物呈壓制成型 件(Formteile)加入到電弧爐中。該成型件的密度要調(diào)節(jié)為使其浮在渣 中和優(yōu)選浮在熔體/渣相界面附近。在制備不銹鋼時，當(dāng)固體材料在電弧爐中熔化時形成渣，該渣含 高份額的金屬氧化物，特別是氧化鉻。氧化鉻的濃度常高于30%。這 種渣由于其組成，至今未能減少到所需程度。基于渣中的高氧化鉻含量，為減少不合意的有價值物質(zhì)的損失， 本發(fā)明的目的在于，提供一種用于減少不銹鋼熔體(Rostfrestahlschmelz) 中的渣的方法，其利用將壓制成型件加到電弧爐中而引入渣泡沫化的 有利經(jīng)驗(yàn)。該目的是由權(quán)利要求1的特征部分實(shí)現(xiàn)的，加到電弧爐中的丸粒 或團(tuán)塊由作為壓載材料的鐵載體(Eisentrager)、作為還原劑的碳或者碳和硅以及粘合材料組成的限定混合物構(gòu)成，該丸?；驁F(tuán)塊在渣層下面 與渣中的金屬氧化物，特別是與所含的氧化鉻發(fā)生還原性化學(xué)反應(yīng)， 所形成的反應(yīng)氣體主要是一 氧化碳有助于渣泡沫化。 本發(fā)明的有利實(shí)施方案列于從屬權(quán)利要求中。渣中的氧化鉻的還原按下列反應(yīng)進(jìn)行(Cr203) + 3[C] = 2[Cr] + 3 {CO} 其以高比例代替使用硅的常規(guī)還原，即(Cr203) + 3[Si] = 4[Cr] + 3{Si02}并降低了還原成本。此外也改進(jìn)了能量平衡，因?yàn)樾枰挠糜趬A 度補(bǔ)償?shù)氖沂牧繙p少。按本發(fā)明，為使該丸粒或團(tuán)塊浮在熔體中的熔體/渣相界面的附近， 以可在渣層下面與該渣中的金屬氧化物起化學(xué)反應(yīng)，將其密度調(diào)節(jié)到 3-4t/m3的值。這可通過相應(yīng)調(diào)節(jié)壓載材料(Ballastmaterial)和還原劑 的混合比實(shí)現(xiàn)。該壓載材料主要由形成不銹鋼的元素鐵和鉻組成，按 本發(fā)明的一個有利實(shí)施方案，作為壓載材料可使用以鐵載體形式的密 度約為7 t/m3的粉碎的低合金細(xì)碎廢鐵。另外或附加地，還可用含約 8%C和3%Si的組成為FeCrHC (高碳)的合金作為壓載材料。按本發(fā)明， 該混入壓載材料的還原劑即碳或者碳和硅是作為碳載體的焦炭和作為 硅載體的FeSi或備選的SiC。該產(chǎn)生的丸?；驁F(tuán)塊的組成除待達(dá)到的 密度外還通過碳-FeSi的比確定，由此該組成可在下列范圍內(nèi)變化焦炭>60%FeSi (70-75) 〉 20%其它壓載材料>20%粘合材料<2%。為可將這種混合物壓制成固體丸?；驁F(tuán)塊，需要合適的粘合材料。 在此糖蜜和水泥經(jīng)證實(shí)是有效的，另外也可將幼青、焦油瀝青和鈣水 合物(Calciumhydrate )用于壓制。在制備丸?；驁F(tuán)塊時重要的是，所產(chǎn)生的形狀和大小以及發(fā)生的含物特別是與氧化鉻 反應(yīng)時的溶解時間需適配于最佳還原。因此該丸粒或團(tuán)塊在熱學(xué)上應(yīng) 是穩(wěn)定的，在加入后不應(yīng)立刻在熱的電孤爐中分解。此外，該丸?；?團(tuán)塊在形狀、大小和強(qiáng)度方面應(yīng)能實(shí)施氣動輸送，以能向電弧爐簡單 地力口料。該加到電弧爐中用于還原渣中的氧化鉻的丸?；驁F(tuán)塊的量主要與所制備的鋼種有關(guān)，下面基于1 m2的金屬浴的比分配量(spezifisch Verteilungsmeng)范圍適用于電弧爐奧氏體熔體 1-4 kg/t/m2鋼水(fltissig Stahl)鐵素體熔體 1.5-3 kg/t/m2鋼水。將該丸?；驁F(tuán)塊添加的加料速度調(diào)節(jié)到大于5 kg/t/min的連續(xù)值， 該丸粒或團(tuán)塊加到側(cè)爐壁和在爐中心由電極形成的電極環(huán)之間的環(huán)形 空間中。本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)在下面按實(shí)施例的示意性附圖詳述。 附圖簡介

圖1示出具有丸?；驁F(tuán)塊加入設(shè)備的電弧爐的截面圖 圖2示出由鋼水和浮在其上的渣形成的相界面的放大圖。 圖1所示的電弧爐1由具有耐火壁3的爐容器2和爐蓋4以及三 個電極5構(gòu)成，該電極從上通過爐蓋4插入爐容器2中。在爐容器2 的下部的耐火壁3內(nèi)有鋼水6，其上有熔融流動的渣7。對用于在側(cè)壁 10和由電極5形成的電極環(huán)(Elektrodenkreis)之間的環(huán)形空間中還原渣 所待加入的丸?；驁F(tuán)塊8存在下列幾種可能性-該丸?；驁F(tuán)塊8通過蓋孔9上的重力傳送系統(tǒng)引入爐內(nèi)。 .該丸?；驁F(tuán)塊8通過氣動傳送系統(tǒng)經(jīng)具有加料孔15的與爐蓋4呈 徑向延伸的環(huán)形管道14引入爐內(nèi)。.該丸?；驁F(tuán)塊8以氣動或借助于重力通過安置在爐的側(cè)壁10中的 入口設(shè)備11引入爐內(nèi)。在圖2中示出由渣7和鋼水6形成的熔體/渣相界面13區(qū)域的放大 圖。用箭頭17表示加入到電弧爐1中的團(tuán)塊8的可能途徑。在其穿過 渣層7后而處于熔體6的內(nèi)部，但仍明顯在熔體/渣相界面13的下面。 由于存在與熔體6的密度差，其通過浮力18產(chǎn)生可能的浮動19,并繼 續(xù)浮在熔體6中并達(dá)到正好在熔體/渣相界面13下面的力爭取得的最終位置20。在位于渣層7下面的該位置20中，與渣中所含的金屬氧化物，特別是與其中所存在的氧化鉻發(fā)生所需的還原反應(yīng)。這時釋放出主要 是一氧化碳的反應(yīng)氣體16,其用在渣層7中的淺色點(diǎn)表示。團(tuán)塊8與 渣7進(jìn)行還原反應(yīng)后留下的團(tuán)塊殘余物12以黑色點(diǎn)表示。由于這里發(fā) 生組成變化，所以該團(tuán)塊殘余物12也可部分浮在渣7中。 附圖標(biāo)記列表1電弧爐2爐容器3耐火爐壁4爐蓋5電極6鋼水7渣8丸?；驁F(tuán)塊9蓋孔10爐側(cè)壁11吹入管道12丸粒殘余物或團(tuán)塊殘余物13熔體/渣相界面14環(huán)形管道1516反應(yīng)氣體17丸?；驁F(tuán)塊進(jìn)入鋼水的方向18丸?；驁F(tuán)塊在鋼水中的浮力19丸粒或團(tuán)塊在鋼水中的可能浮動20丸?；驁F(tuán)塊在鋼水中的力爭取得的最終位置
權(quán)利要求
1.在電弧爐(1)中制備不銹鋼時用于減少在鋼熔體(6)上存在的高鉻含量渣(7)的方法，在該方法中，向渣(7)中加入型件如丸粒或團(tuán)塊(8)，其內(nèi)含物與渣(7)中的金屬氧化物起還原性反應(yīng)，其特征在于，加到電弧爐(1)中的丸?；驁F(tuán)塊(8)由作為壓載材料的鐵載體、作為還原劑的碳或者碳和硅以及由粘合材料組成的限定混合物構(gòu)成，且該丸?；驁F(tuán)塊(8)在渣層下面與渣(7)中的金屬氧化物，特別是與所含的氧化鉻發(fā)生還原性化學(xué)反應(yīng)，所形成的反應(yīng)氣體(16)有助于渣泡沫化。
2. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該丸?；驁F(tuán)塊(8)的密度調(diào) 節(jié)到3-4 t/m3的值，以使該丸?；驁F(tuán)塊(8)浮在熔體(6)中的熔體/渣相界 面(13)的附近。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，該壓載材料主要由形成 不銹鋼的元素鐵和鉻組成。
4. 權(quán)利要求3的方法，其特征在于，作為壓載材料使用以鐵載體 形式的密度約為7 t/m3的粉碎的低合金的細(xì)碎廢鐵。
5. 權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，使用含約8%C和3%Si 的組成為FeCrHC(高碳)的合金作為壓載材料。
6. 權(quán)利要求1-5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，在丸粒或團(tuán) 塊(8)中碳以焦炭形式存在和硅以FeSi形式或備選地以SiC形式存在。
7. 權(quán)利要求1-6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，該丸粒或團(tuán) 塊(8)的組成通過石友(焦炭)-FeSi的比確定，其中該組成可在下列范圍內(nèi) 變化焦炭>60%FeSi (70-75) > 20%其它壓載材料〉20%粘合材料<2%。
8. 權(quán)利要求7的方法，其特征在于，使用糖蜜和水泥和/或?yàn)r青、 焦油瀝青或鉀水合物作為粘合材料。
9. 權(quán)利要求6、 7或8的方法，其特征在于，該丸?；驁F(tuán)塊(8)的 致密化在上迷壓制過程中如此進(jìn)行，以使其與渣(7)的內(nèi)含物反應(yīng)時的 溶解時間適配于特別是氧化鉻的最佳還原。
10. 權(quán)利要求6、 7、 8或9的方法，其特征在于，該丸?；驁F(tuán)塊(8)以可實(shí)施氣動輸送的形狀和大小形成。
11. 權(quán)利要求1-10中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，依所制備的鋼種不同，基于11112的金屬浴以下面的不同比分配量加到電弧爐(1)中奧氏體熔體 1-4 kg/t/m2鋼水纟失素體熔體 1.5-3 kg/t/m2鋼水。
12. 權(quán)利要求11的方法，其特征在于，該丸?；驁F(tuán)塊添加的加料 速度調(diào)節(jié)到大于5 kg/t/min的連續(xù)值。
13. 權(quán)利要求11或12的方法，其特征在于，該丸粒或團(tuán)塊加到側(cè) 爐壁(10)和由電極(5)形成的電極環(huán)之間的環(huán)形空間中。
全文摘要
在生產(chǎn)不銹鋼時，當(dāng)固體材料在電弧爐中熔化時形成渣，該渣含高份額的金屬氧化物，特別是氧化鉻。氧化鉻的濃度常高于30％。這種渣由于其組成，至今未能降低到所需程度。為減少由此引起的大量有價值物質(zhì)損失，本發(fā)明提出在電弧爐中加入丸粒或團(tuán)塊(8)，該丸?；驁F(tuán)塊由作為壓載材料的鐵載體、作為還原劑的碳或者碳和硅以及粘合材料組成的限定混合物構(gòu)成，該丸?；驁F(tuán)塊浮在鋼熔體(6)的渣層(7)下面與渣(7)中的金屬氧化物、特別是與所含的氧化鉻發(fā)生還原性化學(xué)反應(yīng)。其中所形成的主要由一氧化碳組成的反應(yīng)氣體(12)以有利的方式有助于渣(7)的泡沫化。
文檔編號C21C7/00GK101631879SQ200880004320
公開日2010年1月20日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者J·賴徹爾, L·羅斯 申請人:Sms西馬格股份公司