專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)鋼進(jìn)行冶煉、還原、合金化和處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其是旨在用于對(duì)鋼進(jìn)行冶煉、還原、合金化和處理。
背景技術(shù)：
已知下述進(jìn)行鋼生產(chǎn)的方法[I]:在電弧煉鋼爐中熔融原料(通過(guò)電極和金屬之間的電弧從上方加熱并熔融原料)，并進(jìn)一步將助熔材 料(fluxing materinal)送入具有15-40MBt能力[2]的鋼包爐(ladle furnace) [I]中。在將鋼包遞送至處于覆蓋有電極的蓋板下的盛鋼鋼包套(steel teeming ladle capsule)后，并且在將鋼包連接至惰性氣體吹送系統(tǒng)后,開(kāi)始在鋼包爐中進(jìn)行加工；可使用氬氣作為惰性氣體。將惰性氣體吹入熔融物，在化學(xué)組成均化(homogenization)后,鋼包襯加工水平(ladle lining processinglevel)的溫度和鐵水(hot metal)的溫度也最終得以均化；然后進(jìn)行取樣。根據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)行造洛劑(slag-forming reagents)(用于調(diào)整爐洛組成)和化學(xué)組成的調(diào)整，從而對(duì)鐵合金進(jìn)行精制(finished)。將溫度升高至給定水平[I]。經(jīng)由盛鋼鋼包的閘門(mén)(gate)向熔融物中吹入惰性氣體而進(jìn)行鋼加工的方法[3]以及借助于經(jīng)由出鋼口(steel tapping hole)向平爐(open-hearth melting furnace)的爐罐內(nèi)吹入天然氣和空氣的熔鋼方法[4]也是已知的。將鋼熔融的方法包括在獨(dú)立的的鋼熔融裝置(例如電弧煉鋼爐)中將爐料(stock)完全熔融，將鐵水從該裝置倒入盛鋼鋼包中，將其運(yùn)送到鋼包爐中的加工部位，用覆蓋有電極的蓋板密封，將合金用電弧加熱，并進(jìn)行還原、合金化和處理，使成品鋼的化學(xué)組成和溫度得以平均均化；此方法被認(rèn)為是最接近的類(lèi)似技術(shù)[I]。在最接近的類(lèi)似技術(shù)中存在著一些不足I)在從爐中取出后，較冷的鋼包從鋼中吸熱，直到鋼包襯和鐵水之間的溫度相平?？紤]到這一因素，鋼被過(guò)度加熱至超過(guò)液相線(xiàn)(Iiquidus)90-100°C。但是一旦將鋼過(guò)度加熱到這一程度，氣體和非金屬夾雜物(inclusions)在鋼中富集,使鋼的品質(zhì)變差。2)主要通過(guò)人工來(lái)生產(chǎn)鋼，需要辛苦的體力勞動(dòng)。3)當(dāng)在出鋼槽(tapping spout)上分離時(shí)，鋼被二次氧化(品質(zhì)劣化)，需要額外消耗昂貴的還原劑。4)上述方法需要很多時(shí)間，這降低了生產(chǎn)力，鋼的溫度顯著更低，并且其品質(zhì)劣化。為從電弧熔鋼爐中將鋼分離，需要15-20min ;為將鋼包運(yùn)送至加工部位——鋼包爐，需要15min ;為從上面將鋼加熱并進(jìn)行還原和合金化，需要15-20min ;為吹入氬氣，需要15_20mino總結(jié)上述，從合金分離時(shí)起至全部所述鑄造過(guò)程共花費(fèi)了 I小時(shí)到I小時(shí)15分鐘。為減少在連鑄機(jī)(continuous casting machine)上鑄造金屬的溫度損失,將金屬加熱
至高于液相線(xiàn)100-120°C,從最熱的部位-電弧熔鋼爐的下木空間(underroof space),
穿過(guò)具有250-300mm厚度的分離洛材料(isolation slag material),穿過(guò)鐵水罐總深度上的爐洛-金屬分離面，直至液池(liquid bath)的最冷部位-直至用于將鋼分離的洞的底部。所述方法需要許多電力和時(shí)間。上述全部技術(shù)過(guò)程除降低了主要機(jī)器(電弧熔鋼爐和鋼包爐)的生產(chǎn)力外，還顯著地增加了鋼中的氣體稠度(gas consistency)和非金屬夾雜物(歸因于將金屬過(guò)度加熱)，使鋼的品質(zhì)下降?？紤]到在連鑄機(jī)上鑄造時(shí)所需的過(guò)熱程度，鋼冶煉爐不得不將金屬加熱至高達(dá)1640-1660°C (取決于鋼種、冶煉方法等)。對(duì)液池進(jìn)行額外的加熱只是為了在提純(depurat ion)過(guò)程中于出鋼槽上傾倒金屬時(shí)補(bǔ)償鋼的溫度損失，同時(shí)使燒鑄和臨時(shí)鋼包(interim ladle)達(dá)到平衡，這連同鋼的鑄造共需要2小時(shí)20分鐘至2小時(shí)30分鐘。

發(fā)明內(nèi)容
待解決的任務(wù)和可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果
該任務(wù)是對(duì)最接近的類(lèi)似技術(shù)進(jìn)行完善，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)效果；同時(shí)相應(yīng)地簡(jiǎn)化技術(shù)，提高生產(chǎn)力，顯著改進(jìn)鋼的品質(zhì)并降低其生產(chǎn)成本。通過(guò)提供下述整個(gè)冶煉方法實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果從在鋼包爐中加料開(kāi)始，將非水冷卻(non-water-cooled)的天然氣-空氣(天然氣-氧氣)注入裝置通入所述鋼包爐中，所述注入裝置為同心套管的形式，位于鑄造機(jī)(casting machine)的鋼包滑動(dòng)閘門(mén)(slidegate)的洞中(用干燥的石英砂填充非冷卻注入裝置和噴嘴開(kāi)口之間的間隙)，其中通過(guò)外管通入天然氣，通過(guò)內(nèi)管通入空氣或氧氣；同時(shí)使用桶(bucket)裝入原料。用蓋板(Iid)覆蓋鋼包，所述蓋板連接至氣體凈化器(gas cleaner)并裝有電極。當(dāng)從上面通過(guò)電弧、并從下面通過(guò)天然氣-空氣或天然氣-氧氣吹焰(torch)將原料加熱并熔融時(shí)，隨著熔融進(jìn)行，傾斜鋼包爐以撇去初洛(primary slag)。然后將煉鋼容器(steelmaking vessel)恢復(fù)其原始位置，并通過(guò)裝填設(shè)備[19]從配料器(batcher) [18]向鋼包爐中加入石灰和鐵鋁氧石(bauxite)或其他助熔材料來(lái)產(chǎn)生新的二次洛(secondary slag)。在熔融和精煉后,通過(guò)在上述管中發(fā)生的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從下面向熔融物中吹入惰性氣體(例如氬氣)或氮?dú)庖约霸煸鼊瑏?lái)替代天然氣-空氣或天然氣-氧氣，從而將該過(guò)程與鋼的熔融、沸騰、還原、合金化、深度脫硫和脫磷以及其溫度和化學(xué)組成的均化相結(jié)合。一旦成品鋼具有期望的組成和溫度，切斷電壓并關(guān)閉鋼包滑動(dòng)閘門(mén)。


在設(shè)計(jì)圖(圖I和圖2)上提供了所述裝置的示意圖，以用于理解所提供的方法，所述示意圖包括下述標(biāo)記I. 200mm、150mm 和 100mm 不同截面的高招(high-aluminous)鋼包襯磚。2.鑄鋼鋼包底部的矩形高鋁鋼包襯磚。3.菱鎂土(magnesite)噴嘴。4.用于通入天然氣-空氣或天然氣-氧氣組合物的套管。5.用于對(duì)鋼進(jìn)行鋼包加工的機(jī)器的拱弧(arch)。6.支持鋼包電弧的三個(gè)電極。7.鋼包閘門(mén)的固定耐火板。8.鋼包閘門(mén)的可動(dòng)耐火板。
9.鑄鋼鋼包的出鋼槽。10.鑄鋼鋼包的吊勾(pick up)。11.與閘門(mén)密封相適應(yīng)的框架(the frame for gearing ofthe gate seal)。12.計(jì)量倉(cāng)(measuring-pockets)。13.用于桶的控制面板。14.通入氬氣的管線(xiàn)。15.天然氣-空氣(天然氣-氧氣)注入裝置之上的合金。
16.電極下的合金。17.未冶煉的爐料。18.計(jì)量倉(cāng)。19.填料裝置。
具體實(shí)施例方式以下述方式提供了鋼的冶煉及其純化。在設(shè)計(jì)好的、設(shè)有底板2的鋼包爐I中，在天然氣-空氣(天然氣-氧氣)注入裝置(通過(guò)與非水冷卻注入裝置4相連的鋼包噴嘴3上設(shè)置的天然氣-空氣或天然氣-氧氣吹焰)之上[15]、并在電極(通過(guò)拱弧5的電極6提供電弧)之下[16]，將預(yù)先測(cè)定并裝入的爐料17和助熔材料(石灰、鐵鋁氧石等)進(jìn)行冶煉。經(jīng)由注入裝置的中心管提供空氣或氧氣，經(jīng)由外管和內(nèi)管之間的環(huán)形間隙提供天然氣CH40在電弧和強(qiáng)有力的天然氣-空氣(天然氣-氧氣)吹焰的加溫效果的影響下，100-120噸的合金將在約40-45min內(nèi)為氧化做好準(zhǔn)備。在從液相形成直至氧化階段的整個(gè)冶煉過(guò)程中，提供恒定的溫度控制。通過(guò)填料裝置[19]由桶[18]提供還原作用和合金化作用(例如硅錳合金SiMn、鐵錳合金FeMn和鐵硅合金FeSi)。在氧化后，閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉并停止通入空氣(氧氣)或天然氣；取而代之的是，與氧化工藝同時(shí)，通過(guò)管向鋼包爐I中吹入惰性氣體和造渣劑。由于將惰性氣體吹入鋼包爐的容積內(nèi)，所以通常產(chǎn)生從下向上直至合金15的流動(dòng)，這增強(qiáng)了與造渣劑的相互作用，將化學(xué)元素還原并合金化，使鋼的化學(xué)組成和溫度均化，從氧化產(chǎn)物(所有組分的氧化物)的金屬相轉(zhuǎn)化為爐渣，并提取出內(nèi)源性、外源性和其他的非金屬排除物。吹入作用越強(qiáng)，在爐渣中吸收并積聚的非金屬夾雜物的數(shù)量也就越多。隨著吹入鈣、鎂、鋁、硅鈣合金、氟化鈣和其他試劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼進(jìn)行深度脫硫和脫磷的過(guò)程。當(dāng)完成吹入時(shí)，關(guān)閉閘門(mén)7和8，隨即將已裝載的鋼包運(yùn)送至連續(xù)鑄鋼設(shè)備。工業(yè)易行性和技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)按照上述，如本發(fā)明的方案中所示，將所推薦方法中的必要特點(diǎn)(essentialsigns)加以不間斷且相互關(guān)聯(lián)的集合能夠?qū)崿F(xiàn)所述的技術(shù)效果。其與眾不同的特點(diǎn)給予我們斷定這一技術(shù)方案具有新穎性的基礎(chǔ)，通過(guò)上述給出的詳細(xì)說(shuō)明也確證了在其發(fā)明水平上與它們的非顯而易見(jiàn)性相關(guān)的、所需目標(biāo)的集合。通過(guò)詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程也確證了所提供的方法符合“工業(yè)易行性”的標(biāo)準(zhǔn)，因此在所應(yīng)用目標(biāo)中不存在任何在工業(yè)規(guī)模上特別難以實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。通過(guò)技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)證實(shí)了所提供的方法的優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)點(diǎn)包括下述內(nèi)容I)不再需要獨(dú)立的煉鋼裝置(例如具有大功率變壓器的電弧鋼包爐)，除降低投資開(kāi)支外，還在電力消耗和對(duì)菱鎂土耐火材料進(jìn)行昂貴的熱分離方面更為經(jīng)濟(jì)。2)同時(shí)不會(huì)造成鋼在出口處的二次氧化，并且也降低了鋼中內(nèi)源性和外源性?shī)A雜物的量。3)盡管鋼包爐消耗的電力更少(少3-4倍)，但比在電弧鋼包爐中的爐料冶煉更加快速。4)通過(guò)從底部吹入天然氣-空氣或天然氣-氧氣產(chǎn)生的強(qiáng)有力的吹焰，由于使鋼包在冶煉過(guò)程中得到加熱，并且金屬的過(guò)度加熱不必比液相線(xiàn)高出90-100°C，因此能在約40-45min內(nèi)冶煉爐料并將金屬加熱至最佳溫度。5)由于氣體的溶解能力與溫度提升成比例，所以鋼將含有更少的氣體(氫、氮、二氧化碳等)和非金屬夾雜物。
6)鋼的冶煉、還原和爐外處理的順流工藝過(guò)程周期(sequenced-flowtechnological cycle)的持續(xù)時(shí)間分離15_20min、將鋼包運(yùn)送至加工部位(鋼包爐)15min、還原15min、吹入-純化15min?？偣补?jié)約約lh。由于減少了對(duì)技術(shù)路線(xiàn)中主要設(shè)備的大量的投資支出，所以節(jié)約很明顯；同時(shí)也減少了耐火材料和電力的消耗量。對(duì)于生產(chǎn)一百萬(wàn)噸鋼而言，將僅需要4-5只運(yùn)轉(zhuǎn)的(working)鑄造鋼包，其中用桶將爐料裝入電爐中。所推薦的鋼的冶煉方法、還原、合金化和處理的積極效果由如下內(nèi)容組成降低投資開(kāi)支(用于鋼冶煉的主要設(shè)備——具有大功率變壓器的電弧爐——在工藝過(guò)程周期中頗為重要)，在鋼包爐中進(jìn)行爐料的冶煉、純化、還原-合金化、金屬的加熱以及化學(xué)組成和溫度的均化，也就是說(shuō)，減少了電力和耐火材料的消耗，并降低了鐵碳合金的冶煉溫度及其生產(chǎn)時(shí)間。可利用資源I.已建好的冶煉廠“Vorskla Steel”的鋼包爐的技術(shù)和安裝http://www.vorsklasteel.com/technology/ 鋼包爐http://www. vorsklasteel. com/technology/ladle_furnace/ 鋼包爐的安裝2.鋼包爐設(shè)備 URALMASHhttp://www.uralmash.ru/rus/products/catalogue/aboutproduct.htm prod=653.金屬加工的方法。發(fā)明人證書(shū)USSR No. 1410541，優(yōu)先權(quán)10. 04. 19874.鋼鐵冶煉的方法。發(fā)明人證書(shū)USSR No. 701151，優(yōu)先權(quán)06. 08. 1978
權(quán)利要求
1.對(duì)鋼進(jìn)行冶煉、還原、合金化和處理的方法，所述方法包括裝入重廢鋼形式的爐料和助熔劑，在閘門(mén)和電極之間施加電壓產(chǎn)生電弧，將所述爐料完全熔化，根據(jù)鋼包爐的體積對(duì)合金的溫度和化學(xué)組成進(jìn)行均化，將鋼還原-合金化，吹入天然氣；鋼的整個(gè)冶煉過(guò)程從在鋼包爐中裝入爐料開(kāi)始，將非水冷卻的天然氣-空氣(天然氣-氧氣)注入裝置通入所述鋼包爐中，所述注入裝置為同心套管的形式，所述注入裝置位于鑄造機(jī)的鋼包滑動(dòng)閘門(mén)的洞中(用干燥的石英砂填充非冷卻注入裝置和噴嘴開(kāi)ロ之間的空隙)，其中，通過(guò)外管通入天然氣，通過(guò)內(nèi)管通入空氣或氧氣；同時(shí)，使用桶裝入原料，然后用蓋板覆蓋鋼包，所述蓋板連接至氣體凈化器并裝有電極；當(dāng)從上面通過(guò)電弧、并從下面用天然氣-空氣或天然氣-氧氣吹焰將原料加熱并熔融時(shí)，隨著熔融進(jìn)行，傾斜所述鋼包爐以撇去初渣，然后將煉鋼容器恢復(fù)其原始位置，并通過(guò)裝填設(shè)備從配料器向鋼包爐中加入石灰和鐵鋁氧石或其他助熔材料來(lái)產(chǎn)生新的二次渣；在熔融和精煉后，通過(guò)在上述管中發(fā)生的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從下面向熔融物中吹入惰性氣體(例如氬氣)或氮?dú)夂驮煸鼊?，?lái)替代天然氣-空氣或天然氣-氧氣，從而將該過(guò)程與鋼的熔融、沸騰、還原、合金化、深度脫硫和脫磷以及其溫度和化學(xué)組成的均化相結(jié)合；一旦成品鋼具有期望的組成和溫度，切斷電壓并關(guān)閉鋼包滑動(dòng)閘門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其是意在用于對(duì)鋼進(jìn)行冶煉、還原、合金化和處理。所述方法包括裝入原料，從下面通入加壓的天然氣-空氣或天然氣-氧氣以，從而使用天然氣-空氣或天然氣-氧氣吹焰將原料熔融。通過(guò)非水冷卻的天然氣-空氣或天然氣-氧氣注入裝置通入天然氣-空氣或者天然氣-氧氣，所述注入裝置為同心套管的形式，位于鋼包滑動(dòng)閘門(mén)的噴嘴開(kāi)口中，并被干燥的耐熔砂包圍。通過(guò)外管通入天然氣，通過(guò)內(nèi)管通入空氣或氧氣。用裝有電極的蓋板覆蓋鋼包爐，通過(guò)電弧從頂部對(duì)原料進(jìn)行另外的熔融原料。在熔融過(guò)程后，從鋼包爐中撇去初渣，添加助熔劑產(chǎn)生二次渣，并從下面吹入惰性氣體和造渣劑，將該過(guò)程與沸騰、還原、合金化、深度脫硫和脫磷以及成品鋼的溫度和化學(xué)組成的均化相結(jié)合。本發(fā)明增強(qiáng)了鋼的品質(zhì)并降低了其生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C22B9/00GK102695810SQ201080041405
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者伊拉克利·卡沙卡什韋利, 古拉姆·卡沙卡什韋利, 奧列格·索斯科韋茨, 貝內(nèi)迪克特·卡沙卡什韋利 申請(qǐng)人:古拉姆·卡沙卡什韋利, 奧列格·索斯科韋茨