CN104711393B - 处理钢液的设备和利用其处理钢液的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理钢液的设备和利用其处理钢液的方法。根据本发明的处理钢液的装置包括：钢液注入到其中的第一容器；安装在第一容器中，将从第一容器供应的钢液形成为液滴并精炼液滴的第二容器；被安装为使得其至少一部分***到第二容器中，并向第二容器中供应用于精炼的气体的管道。因此，按照根据本发明的示例，钢液形成为液滴，形成为液滴的钢液与用于精炼的气体反应以精炼钢液。因此，与通过处于团聚状态或粉末状态的精炼原料来精炼相比增大了反应表面积，从而提高了精料效率以容易地控制成分含量，从而避免了精炼处理中的温度的降低。

Description

处理钢液的设备和利用其处理钢液的方法

技术领域

本发明涉及一种处理钢液的设备和利用其处理钢液的方法，更具体地，本发明涉及一种处理钢液的设备和利用其处理钢液的方法，通过其可以提高钢液的精炼效率，并且能够容易地去除夹杂物。

背景技术

通常，在浇铸之前，为了去除钢液中的夹杂物而执行精炼，精炼包括降低硫(S)浓度的脱硫过程、降低碳(C)浓度的脱碳过程和降低氧(O)浓度的脱氧过程。具有优异的氧亲和力以表现出良好的脱氧性能的Al被用作为脱氧处理中的脱氧剂。

然而，在精炼过程期间，在利用Al的脱氧中生成的处于固体颗粒状态的Al₂O₃夹杂物作为主要的缺陷因素，特别地，由于处于固体颗粒状态的Al₂O₃夹杂物通过浮力容易地浮到钢液的上部分，而Al₂O₃夹杂物难于去除，因此保留在钢液中。浮到钢液的上部分的固体颗粒状态的Al₂O₃夹杂物导致连铸设备的水口堵塞现象的发生。

因此，如现有技术(例如，第2000-0042054号韩国公布专利)中公开的，为了抑制Al₂O₃夹杂物的生成，处于粉体或块状的Ca或Ca线直接引入到钢液中以将Al₂O₃夹杂物转化为具有低熔点的CaO·Al₂O₃夹杂物，然后去除(即，变为无害)CaO·Al₂O₃夹杂物。然而，由于在浇注温度下的Ca以气体状态存在，所以在直接引入处于块状的Ca或Ca线的方法中，Ca或Ca线不容易与钢液反应，使得实际收益率非常低(10％或者更低)。此外，在引入用于处理钢液的Ca的过程中发生钢液的再氧化，从而生成了作为降低钢液纯净度的因素的另外的夹杂物。

此外，在对钢液脱硫的传统方法中，处于团聚状态或处于粉末状态的生石灰(CaO)被引入，生石灰与钢液一起被搅拌，然后钢液中的硫(S)通过钢液中的生石灰(CaO)和铝(Al)之间的反应而被去除。在这种情况下，钢液中的硫(S)通过下面的反应方程1和2转化为CaS而被去除：

3CaO+Al→Al₂O₃+Ca 反应方程式1

Ca+S→CaS 反应方程式2

然而，由于在钢液中的硫(S)转化为CaS之前，硫(S)经历诸如反应方程式1和2的多步反应，因此脱硫率降低并且反应效率降低，使得需要长时间脱硫，并且脱硫时间的增加产生诸如钢液温度降低等问题。此外，由于低反应效率，使得仅通过普通搅拌技术难以将钢液中的硫(S)的浓度降低至10ppm或者更低。

[现有技术文件]

[专利文件]

第2000-0042054号韩国申请专利

发明内容

本公开提供一种处理钢液的设备和利用该设备处理钢液的方法，通过其提高了钢液的精炼效率，并且容易地去除了夹杂物。

本公开还提供一种处理钢液的设备和利用该设备处理钢液的方法，通过其能够抑制由于钢液中的氧(O)、硫(S)和夹杂物而导致的缺陷的发生。

根据示例性实施例，一种处理钢液的设备，所述设备包括：将钢液注入到其中第一容器；安装在第一容器中，并被构造为将从第一容器供应的钢液形成为液滴并精炼液滴的第二容器；被安装为使其至少一部分***到第二容器中，并被构造为向第二容器中供应用于精炼的气体的管道。

所述设备还可以包括连接到管道并将包括用于精炼的原料的处于固体状态的原料源供应到管道中的源供应单元。

通过其注入钢液的钢液注入孔可以设置在第一容器的上部分的一侧中；将在第二容器中精炼的钢液排出到外部的钢液排出孔可以设置在第一容器的下部分的一侧中，其中，第二容器安装在第一容器的钢液注入孔和钢液排出孔之间。

出口可以设置在第二容器的壁的在设置钢液排出孔的方向上的区域中，并被构造为将第二容器中精炼的钢液排出到第一容器的其中设置有钢液排出孔的方向上的内部空间。

第二容器可以包括：沿向上和向下的方向延伸，设置在第一容器中的钢液注入孔的一侧上，并被安装为使得第一壁的下部分与第一容器的底部接触的第一壁；沿向上和向下的方向延伸，设置在第一壁和钢液排出孔之间的区域中以与第一壁面对，并被安装为使得第二壁的下部分与第一容器的底部间隔开的第二壁；沿左右方向延伸，被安装为与第一壁的上部分和第二壁的上部分接触，并具有允许钢液穿过并形成为液滴的多个开口的喷洒单元。

喷洒单元可以与第一容器中的顶壁间隔开使得喷洒单元上侧的钢液穿过所述多个开口并形成为液滴。

用于将精炼时生成的夹杂物去除的渣层可以设置在第二容器中的钢液的上部分中。

被安装为使其至少一部分***到第二容器中的管道可以设置在第二容器中的渣层的上部分上方。

管道可以设置有气体排出孔，在管道中产生的精炼气体通过气体排出孔排出到第二容器中，并且可以使气体排出孔设置在渣层的上侧上方。

在管道的上部分上可以设置有向其中供应用于精炼的处于固体状态的原料源和惰性气体的供给孔。

第一容器可以是用于生产钢的钢包或中间包中的任意一种。

根据另一示例性实施例，一种处理钢液的方法，所述方法包括：将钢液装入容器；将容器中的钢液形成为液滴；将精炼气体供应到容器中使得液滴和精炼气体彼此反应以精炼液滴；将精炼生成的夹杂物去除。

将钢液形成为液滴可以包括：将钢液装入第一容器中；将装入第一容器中的钢液朝着安装在第一容器中的第二容器移动以将钢液形成为液滴并将液滴供应到第二容器，其中，将精炼气体供应到第二容器中。

所述方法可以包括在将第一容器中的钢液形成为液滴并将液滴供应到第二容器中之前，在第二容器中的钢液的上部分上形成用于将由精炼生成的夹杂物去除的渣层，其中，在液滴下落到渣层上时，夹杂物被吸收到渣层中。

供应精炼气体可以包括将气化温度低于钢液温度并且包括用于精炼液滴的原料的处于固体状态的原料源气化，并将精炼气体供应到第二容器。

将处于固体状态的原料源气化可以包括：将装有原料源的管道的至少一部分***到第二容器中；利用钢液的热量使装入到管道中的原料源气化以产生精炼气体；将惰性气体供应到管道中，从而避免注入管道中的原料源暴露到空气并将惰性气体用作为载气。

液滴的精炼可以是将包含在液滴中的氧去除的脱氧处理，处于固体状态的原料源是处于固体状态的包含Mg的原料，精炼气体是由处于固体状态的包含Mg的原料的气化产生的脱氧气体。

第二容器中液滴的精炼可以是将包含在液滴中的硫(S)去除的脱硫处理，用于脱硫处理的处于固体状态的原料源是处于固体状态的原料；精炼气体是通过处于固体状态的包含Ca的原料的气化产生的脱硫气体。

供应到第一容器中的钢液可以是脱硫的钢液、脱磷的钢液、脱碳的钢液和初级脱氧的钢液中的任意一种，其中，初级脱氧处理是利用Si的脱氧。

供应到第一容器中的钢液可以是脱磷的钢液、脱碳的钢液和初级脱氧的钢液中的任意一种，其中，初级脱氧是利用Al的脱氧。

在利用Al的脱氧中生成的Al₂O₃夹杂物可以与脱硫气体反应以转化为液态夹杂物，当液滴下落到渣层上时，液态夹杂物被渣层吸收。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述能够更详细地理解示例性实施例，在附图中:

图1是示出根据实施例的处理钢液的设备；

图2是示出根据实施例的第二容器的喷洒部的详细视图；

图3是示出根据实施例的管道的剖视图；

图4是示出钢液形成为液滴以通过脱氧气体脱氧，然后穿过渣层，从而去除夹杂物的示意图；

图5是示出钢液形成为液滴以通过脱硫气体脱硫，然后穿过渣层，从而去除夹杂物的示意图；

图6是示出通过Al脱氧的钢液(即，钢液处理之前)的SEM图像；

图7是示出在图6的SEM图像中由数字“2”指示的部分的成分分析的曲线图；

图8是通过处理钢液的设备和方法脱硫的钢液的SEM图像；

图9是示出在图8中由数字“1”指示的部分的成分分析的曲线图；

图10是示出在图8中由数字“2”指示的部分的成分分析的曲线图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述特定的实施例。然而，本发明可以以不同的方式来实施且不应被解释为局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明例如提供一种生产洁净钢的技术，该技术能够抑制由于包含在钢液中的氧(O)、硫(S)和夹杂物而导致的缺陷的产生。具体地，第一实施例提供一种通过对钢脱氧并去除由脱氧处理生成的夹杂物的技术，以使由于Al浓度为10ppm或更低的Si脱氧钢或高质量线材的夹杂物而导致的缺陷的产生最少化。这里，Si脱氧钢是已经过了利用Si的初级脱氧的钢液。

此外，第二实施例例如提供一种通过对Al脱氧钢(利用Al脱氧的钢)进行脱硫来将钢液中的硫(S)浓度降低至10ppm或者更低的生产高纯净和超低硫钢的技术。这里，Al脱氧钢是已经经过利用Al的脱氧的钢液。

这里，精炼是将包含在钢液M1或液滴中的杂质去除的处理，更具体地，精炼是将包含在钢液M1或液滴中的氧(O)或硫(S)去除或者使氧(O)的浓度或硫(S)的浓度降低的处理。当然，为将钢液的组分控制在预期的成分水平，精炼处理不限于用于将氧(O)的浓度或硫(S)的浓度降低的脱氧或脱硫，而是可以利用各种例如用于降低磷(P)的浓度的脱磷或者用于降低碳(C)的浓度的脱碳的降低杂质的精炼处理。

图1是示出根据示例性实施例的处理钢液的设备的示意图。图2是示出根据示例性实施例的第二容器的喷洒单元的详细视图。图3是示出根据示例性实施例的管道的剖视图。图4是示出钢液形成为液滴以通过脱氧气体来脱氧，然后穿过渣层，从而去除夹杂物的示意图。图5是示出钢液形成为液滴以通过脱硫气体来脱硫，然后穿过渣层，从而去除夹杂物的示意图。图6是示出Al脱氧钢液(即，钢液处理之前)的SEM图像。图7是示出在图6的SEM图像中由数字“2”指示的部分的成分分析的曲线图。图8是示出通过处理钢液的设备和处理钢液的方法来脱硫的钢液的SEM图像。图9是示出在图8中由数字“1”指示部分的成分分析的曲线图。图10是示出在图8中由数字“2”指示的部分成分分析的曲线图。

参照图1至图3，根据示例性实施例的处理钢液的设备包括：第一容器100，钢液(M1)注入到第一容器100中；水口200，将钢液M1注入到第一容器100中；第二容器300，安装在第一容器100中，被构造为将钢液M1形成为液滴，并在其中精炼该液滴；管道400，被安装为使得其至少一部分***到第二容器300中，并被构造为将用于精炼的气体(即，精炼气体g1)喷洒到第二容器300中；源供应单元(未示出)，连接到管道400，以供应包含用于精炼的原料的呈固体状态的原料源。

第一容器100包括内部空间、钢液注入孔110和钢液排出孔120，其中，内部空间用于容纳钢液M1，钢液M1通过钢液注入孔110被注入，并且钢液注入孔110设置在第一容器100的上部分的一侧，在第二容器300中精炼的钢液M2通过钢液排出孔120排出到外部，并且钢液排出孔120设置在第一容器100的下部分的一侧。此时，对于钢液注入孔110和钢液排出孔120之间的位置，可以将钢液注入孔110和钢液排出孔120沿沿对角线方向设置。换言之，钢液注入孔110设置在第一容器100的上部分中，钢液排出孔120设置在第一容器100的下部分中，更详细地，钢液注入孔110被提供在第一容器100的上部分的一侧，并且钢液排出孔120设置在第一容器100的下部分的一侧。第一容器100可以是用于钢的生产中的各种容器中的一种，例如，其中设置有至少一个坝的中间包或钢包，且不限于上面描述的中间包或钢包等，并且可以是单独设置的容器。

当在第二容器中执行脱氧时，供应到第一容器100中的钢液M1可以是脱硫、脱磷、脱碳和初级脱氧的钢液，第一脱氧可以是利用Si的脱氧。在另一示例中，当在第二容器中执行脱氧时，供应到第一容器100中的钢液M1可以是脱硫、脱碳和脱氧的钢液，并且脱氧可以是利用Al的脱氧。

第二容器300将从第一容器100供应的钢液M1形成为液滴并精炼所述液滴，此时，通过利用精炼气体g1来将伴随生成的夹杂物去除。第二容器300为桶型，包括被构造为将从第一容器100供应的钢液M1中的夹杂物去除的渣层S和容纳精炼后的钢液M2的内部空间，并且第二容器安装在第一容器100中的钢液注入孔110和钢液排出孔120之间的区域上。此时，第二容器300可以被安装为在第一容器100的内部的左右方向(或宽度方向)上偏向于钢液注入孔110。当然，第二容器300不限与此，而是可以设置在第一容器100中的钢液注入孔110和钢液排出孔120之间的任何位置。

因此，第一容器100中的内部空间通过第二容器300被划分为第二容器300的一侧空间以及第二容器300的另一侧空间，第二容器300的一侧空间是在钢液注入孔100下面的空间，钢液M1在形成为液滴之后但在被精炼之前被注入到该空间中，在第二容器300中精炼的钢液M2被排出到第二容器300的另一侧空间中并被暂时存储在其中。例如，当在第二容器300中执行脱氧时，利用Si来初级脱氧的钢液M1注入到第二容器300的一侧空间(即，在钢液注入孔110下面的空间)中，并且在第二容器300中二次脱氧的钢液M2被排出并暂时存储在第二容器300的另一侧空间中。在另一示例中，当在第二容器中执行脱硫时，利用Al来脱氧的钢液M1注入到第二容器300的一侧空间(即，钢液注入孔110下面的空间)中，并且在第二容器300中脱硫的钢液M2被排出并存储在第二容器300的另一侧空间中。

第二容器300的任意壁包括在沿设置第一容器100的钢液排出孔120的方向的区域中打开的开口(以下，称为出口)，脱氧后或脱磷后的钢液M2和去除夹了杂物的钢液M2通过出口320a排出到第一容器100的内部空间中(即，第二容器300的另一侧空间)。

根据实施例的第二容器300包括第一壁310、第二壁320和喷洒单元330，其中，第一壁沿向上和向下的方向延伸，设置在第一容器100中的钢液注入孔110的一侧，并被安装为使得第一壁310的下部接触到或连接到第一容器100的底部，第二壁320沿向上和向下的方向延伸，设置在第一壁310和钢液注入孔120之间的空间内以面对第一壁310，并被安装为使得第二壁320的下部分与第一容器100的底部间隔开，喷洒单元330沿左右方向或宽度方向延伸以将第一壁310的上部分和第二壁320的上部分连接，喷洒单元330具有多个允许钢液M1穿过其并形成为液滴的开口330a。

根据实施例的喷洒单元330可以是具有如上面描述的多个开口的板，例如，网状结构。当然，喷洒单元330不限于上面描述的板状，而是可以修改为能够将钢液M1形成为液滴并将液滴供应到第二容器300的任意形状。喷洒单元330与第一容器100的顶壁间隔开。此时，当钢液M1通过水口注入到第一容器100中，然后填充至高于第二容器300的上端时，钢液M1朝着第二容器300的喷洒单元330的上侧移动。此后，在喷洒单元300上的钢液M1穿过喷洒单元330的多个开口的同时，钢液M1形成为液滴并且形成为液滴的钢液(即，液滴)下落到喷洒单元300的下部区域上(即，第二容器300的内部空间)。

在第二容器300的内侧，形成有容纳用于将由在液滴和精炼气体g1之间的精炼反应生成的夹杂物去除的渣层S的空间。也就是说，在第二容器300中提供容纳渣层S的空间，其中，渣层S用于吸收和去除由液滴和脱氧气体g1之间的脱氧反应生成的夹杂物、由在液滴和脱硫气体g1之间的脱硫反应生成的夹杂物以及通过使在利用Al脱氧中生成的Al₂0₃液化而形成的低熔点夹杂物(例如，CaO·Al₂O₃)。

这里，根据脱氧处理或脱硫处理，引入到第二容器300中的渣层S具有不同的成分或不同组成。也就是说，当在第二容器300中执行脱氧处理时，引入包含CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃、CaF₂和Na₂O的渣层S。此时，相对于渣层S的总重量，CaO-SiO₂-MgO的含量为80wt％或更多，Al₂O₃的含量为10wt％或更少，CaF₂和Na₂O中的每个的含量为10wt％或更少。因此，由液滴和脱氧气体g1之间的脱氧反应生成的夹杂物被吸收进渣层S中，因此没有引入到钢液M2中。同时，当渣层S中Al₂O₃的含量大于10wt％时，Al₂O₃可以与钢液反应生成Al₂O₃夹杂物。此外，当CaF₂和Na₂O中的每个的含量大于10wt％时，难熔物质会熔化。在另一示例中，当在第二容器300中执行脱硫处理时，引入包含CaO、Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaF₂和Na₂O等的渣层S。渣层S包含30wt％～60wt％的CaO、10wt％～50wt％的Al₂O₃、10wt％～20wt％的MgO、10wt％或更少的SiO₂、10wt％或更少的CaF₂、10wt％或更少的Na₂O。因此，由液滴和脱硫气体g1之间的脱硫反应生成的夹杂物被吸收进渣层S中，并且没有引入到钢液M2中。此外，液化的CaO·Al₂O₃夹杂物被吸收进渣层S中从而没有引入到钢液M2中。

管道400沿向上和向下的方向延伸，并且包括可以容纳用于脱氧和精炼的原料源和惰性气体的内部空间。此外，管道400包括形成在管道400上部分上的供给孔410，用于脱氧或精炼的原料源和惰性气体g2通过供给孔410供应。***到第二容器300中的管道400还包括形成在管道400的至少一个区域中的气体排出孔420，通过气体排出孔420将在管道400中产生的诸如脱氧气体或脱硫气体的精炼气体g1和惰性气体排出到第二容器300。根据实施例的气体排出孔420沿管道400的侧部方向设置，但不限于此，气体排出孔420可以设置在管道400的下部分上。

如上面描述的，安装管道400使得其至少一部分***到第二容器300中，更详细地，***管道400使得气体排出孔420(通过其将诸如脱氧气体或脱硫气体的精炼气体g1和惰性气体g2排出)设置在渣层S上方。

以下，将描述根据示例性实施例的通过利用处理钢液的设备来处理钢液的方法。

首先，参照图1至图4，将描述根据示例性实施例的通过利用处理钢液的设备来将包括在钢液或液滴中的氧(O)去除的第一示例，即，包括脱氧处理的处理钢液的方法。

准备完成了脱硫、脱磷、脱碳和第一脱氧处理的钢液M1。此时，钢液M1包含0.72wt％的C、0.2wt％的Si、0.7wt％的Mn，并利用Si来执行第一脱氧。

此后，根据实施例通过利用处理钢液的设备另外地将钢液M1中的氧(O)去除(即，二次脱氧)，然后将在脱氧处理中生成的夹杂物去除。为此，脱氧气体(例如，脱氧气体g1)通过管道400供应到第二容器300中。具有高脱氧能力的含Mg气体用作为脱氧气体，为此，将包含Mg的原料源供应到管道400中。这里，Mg原料源处于固体状态，并且可以是纯Mg或包括Mg的混合物。当Mg原料源供应到管道400中时，Mg凭借钢液M1的热量从固体状态转变为气体g1状态。其原因在于将管道400引入到容纳和加热温度为1500℃的钢液M1的第一容器100和第二容器300中，因此气化温度(1200℃)低于钢液的温度的Mg被钢液M1的热气化。用于脱氧的Mg气体g1通过这种方式连续地产生，从而被排出以填充第二容器300。

当将Mg原料源提供至管道400中以产生脱氧气体g1时，将惰性气体(例如，氩气)g2供应至管道400中。将惰性气体g2填充管道400的内部以防止Mg暴露于空气并被氧化，并将其用作为Mg原料源和Mg气体的载气。

同时，将利用Si来初级脱氧的钢液M1通过水口200注入到第一容器100中。此后，当钢液M1被填充为高于第二容器300的高度时，钢液M1移动至第二容器300的喷洒单元330的上方。当喷洒单元300的上侧中的钢液M1穿过设置在喷洒单元330中的多个开口330的同时，钢液M1形成为液滴，所述钢液M1(即，液滴)下落到第二容器300中(见图2)。

从喷洒单元330下落的液滴填充到第二室300中并与通过管道400的气体排出孔420排出的Mg气体g1反应，具体地讲，液滴中的氧(O)与Mg反应以转化为MgO，使得将氧(O)从液滴中去除。此时，因为与Mg气体g1反应的钢液M1处于液滴状态，因此钢液M1的反应表面积比普通钢液(未处于液滴状态的钢液)大。因此，提高了与Mg气体g1的反应效率和反应率，从而能够将钢液中的氧的浓度降低至10ppm或者更低。

同时，当液滴与Mg气体g1反应时生成了MgO(夹杂物中的一种)，并且MgO与液滴一起下落以穿过渣层S。此时，MgO夹杂物被吸收到渣层中，液滴落到渣层S下(见图4)。

表1示出已通过根据第一示例、第一对比示例和第二对比示例的方法处理的钢液中的氧含量。

第一对比示例意指将钢液装入钢包中，并向钢包中吹Ar气体g2以对钢液进行搅拌以去除夹杂物的钢液。第二对比示例意指将钢液形成为液滴并将液滴与渣反应以去除夹杂物的钢液。此外，第一示例意指将钢液形成为液滴并将液滴与Mg气体g1反应以脱氧，然后将液滴与渣层反应以去除夹杂的钢液M2。

[表1]

	第一对比示例	第二对比示例	第一示例
				氧含量(ppm)	32	28	9

参照表1，根据第一示例的钢液中的氧的浓度是10ppm或者更低，其显著低于对比示例1和对比示例2的钢液中的氧的浓度。其原因在于将钢液M1形成为液滴来增大与Mg气体g1的反应表面积，从而与第一对比示例和第二对比示例相比积极地发生脱氧。

因此，在第一示例中，对于利用Si来初级脱氧的钢液M1，执行了利用Mg气体g1的二次脱氧和通过渣层S来去除夹杂物。因此，与仅利用Si来执行的脱氧相比，氧的浓度可以降低至10pp或者更低。因此，由于氧的浓度处于10ppm或者更低的非常低的水平，所以虽然浇注温度降低，但是与现有技术相比，残氧浓度(夹杂物生成因素)低，从而与现有技术相比抑制了夹杂物的形成。

此外，Mg是具有优异的脱氧作用的材料，现有技术中，因为处于固体状态的Mg直接引入到钢包炉(LF)或真空循环脱气精炼(RH)装置等类似装置中，因此处于固体状态的Mg由于受到非常低的实际收益率(1％或更低的水平)且与钢液不容易反应的限制，使得其没有被用于钢的生产中。然而，在本发明中，通过利用Mg的低气化温度来将Mg制成为气体状态g1，并将气体状态g1的Mg与液滴反应，从而提高了实际收益率和脱氧率。

然后，将参照图1至图3和图5来描述通过利用根据示例性实施例的处理钢液的设备来将包括在钢液或液滴中的硫(S)去除的第二示例(即，包括脱硫处理的处理钢液的方法)。

首先，准备钢液M1，钢液M1是已经完成了脱磷、脱碳和脱氧的Al脱氧钢。这里，钢液M1包含0.03wt％的Al、0.08wt％的C、0.2wt％的Si、0.4wt％的Mn和0.03wt％的S并且通过利用Al来脱氧。

之后，通过利用根据示例性实施例的处理钢液的设备来将钢液M1中的硫去除，然后将在脱硫中生成的夹杂物去除。为此，通过管道400将用于脱硫的气体(即，脱硫气体g1)供应到第二容器300中。将与钢液的温度相比具有低气化温度(例如，1480℃)并且具有高脱硫能力的Ca气体用作为脱硫气体g1，为此，将包括Ca的原料源供应到管道400中。这里，Ca原料源是处于固体状态，并且是纯Ca。当将Ca原料源供应到管道400中时，Ca从固体状态凭借钢液M1的热量转变为气体状态g1。其原因在于将管道400装到容纳温度为1500℃的钢液M1的第一容器100和第二容器300中以被加热，因此气化温度为1480℃的Ca凭借钢液M1的热量被气化。通过这种方式持续地产生用于脱硫的Ca气体g1，因此Ca气体g1被排出以填充第二容器300。

当将Ca原料源供应到管道400中以产生脱硫气体g1时，将惰性气体g2(例如，Ar)供应到管道400中。惰性气体g2填充管道400以避免Ca暴露到空气而被氧化，并将惰性气体g2用作为Ca原料源和Ca气体的载气。

同时，将通过Al脱氧的钢液通过水口200注入到第一容器100中。之后，当钢液M1被填充为高于第二容器300的高度时，钢液朝着第二容器300的喷洒单元330的上侧移动。此外，喷洒单元330的上侧中的钢液M1穿过设置在喷洒单元330中的多个开口330a，此时，钢液M1形成为液滴，形成为液滴的钢液M1(即，液滴)下落到第二容器300中(见图2)。

从喷洒单元330下落的液滴填充到第二容器300中并与通过管道400的气体排出孔420排出的Ca气体g2反应，液滴中的硫(S)与Ca反应以转化为CaS(见反应方程式3和图5)。此时，因为与Ca气体g1反应的钢液M1是处于液滴状态，因此，钢液M1与普通钢液(未处于液滴状态的钢液)相比具有较大反应表面积，因此与Ga气体g1的反应效率和反应率提高，从而将钢液中的硫(S)浓度降低到10ppm或者更低。

Ca(气态)+S→CaS 反应方程式3

此外，当液滴与Ca气体g1反应时，生成CaS夹杂物(见反应方程式3)，CaS与液滴一起下落以穿过渣层S。此时，CaS夹杂物被渣层吸收，并且液滴朝着渣层S的下侧下落(见图5)。

此外，在第二容器300中发生液滴中的氧(O)和Ca气体g1之间的反应，因此通过该反应生成了CaO。此外，在利用Al的脱氧中生成的处于固体颗粒状态的Al₂O₃夹杂物保留在钢液M1中，并且当钢液M1通过第二容器形成为液滴时，Al₂O₃夹杂物保留在液滴中。液滴中的Al₂O₃与通过氧(O)和Ca气体之间的反应生成的CaO在钢液中反应以转化为低熔点的CaO·Al₂O₃液态夹杂物(见反应方程式5)。生成的CaO·Al₂O₃液态夹杂物下落以被设置在下部分上的渣层S吸收，从而被去除。

Ca+O→CaO 反应方程式4

CaO+Al₂O₃→CaO·Al₂O₃ 反应方程式5

表2示出根据第二示例、第三对比示例和第四对比示例的方法处理后钢液中的氧含量和硫含量。

第三对比示例是将钢液装入到钢包中，将成团聚状态或粉末状态的CaO和Ar气体g2吹入以搅拌钢液，并执行脱硫处理以去除夹杂物的钢液。第四对比示例是钢液形成为液滴，液滴与渣层反应以脱硫和去除夹杂物的钢液。此外，第二示例是钢液M1形成为液滴，液滴与Ca气体g1反应以脱硫，使由利用Al的脱硫生成的Al₂O₃夹杂物液化为CaO·Al₂O₃，并且使液滴与渣层S反应以将脱硫中的夹杂物和CaO·Al₂O₃液态夹杂物去除。

[表2]

	第三对比示例	第四对比示例	第二示例
				氧含量(ppm)	13	9	7
硫(S)含量	21	14	8

参照表2，根据第二示例的硫(S)的浓度是10ppm或者更低，其显著低于第三对比示例和第四对比示例。其原因在于钢液M1被形成为液滴以增加与Ca气体g1的反应的表面积，从而与第三对比示例和第四对比示例相比积极地发生脱硫。

参照图6和图7，少量Ca存在于Al脱氧钢液中，并且Al₂O₃夹杂物存在于钢液中。然而，在如图8和图9示出的通过本发明的处理钢液的设备和方法的情况下，其Ca含量高于图7的Ca含量，由此，可以看出处理前的Al₂O₃夹杂物转化为低熔点的CaO·Al₂O₃液态夹杂物。此外，参照图8和图10，根据Ca和S是可见的事实，可以看出在脱硫过程中形成了CaS夹杂物。

在第二示例中，钢液M1形成为液滴，Ca气体g1与液滴反应以对钢液脱硫。因此由于与利用团聚状或粉末状的CaO和Al来脱硫相比，其反应表面积更大，所以提高了脱硫效率以将硫(S)的浓度降低至10ppm或者更低，并且降低脱硫时间以避免脱硫处理中钢液温度的降低。

此外，因为在浇铸温度下Ca以气体状态存在，所以当将块状的Ca或Ca线直接引入到钢液中时，Ca或Ca线不容易与钢液反应，使得实际收益率非常低(10％或者更低)。然而，在本发明中，钢液M1形成为液滴，并且液滴与处于气体状态的Ca反应从而提高了实际收益率。

此外，如本发明中，因为Ca被气化以直接与钢液反应，Ca和S彼此直接反应以转化为CaS(见反应方程式3)，因此与由CaO和Al之间的反应进行的脱硫相比反应时间短，因此提高了脱硫效率，从而避免了温度降低。

同时，处于固体状态的Al₂O₃在脱硫之前通过利用Al脱氧而保留在钢液中，处于固体状态的Al₂O₃与由脱硫气体的反应生成的CaO反应以转化为低熔点的CaO·Al₂O₃液态夹杂物，液态夹杂物被吸收进渣层从而被去除。在本发明中，一起执行在脱硫处理中从液滴去除硫(S)的脱硫以及将在脱氧处理中生成的夹杂物形成为液态夹杂物的反应，从而去除了产生于脱氧处理中的夹杂物。因此，可以抑制产品的由通过在脱硫处理中生成的夹杂物以及在脱氧处理中生成的夹杂物而产生的缺陷。

根据示例，钢液形成为液滴，形成为液滴的钢液与用于精炼的气体反应以精炼钢液。因此，与通过处于团聚状态或粉末状态的精炼原料的精炼相比，其反应表面积更大，从而提高了精炼效率以容易地控制成分含量，从而避免了精炼处理中温度降低。

更详细地，通过利用Si初级脱氧的钢液通过利用含Mg气体进行二次脱氧以通过渣层去除夹杂物。因此，与仅利用Si的脱氧相比，氧的浓度可以降低至10ppm或更低。因此，由于包含在钢液中的氧的浓度非常低(在10ppm或更低的水平)，所以虽然浇铸过程中温度降低，但是与现有技术相比残氧浓度(生成夹杂物的因素)低，因此与现有技术相比抑制了夹杂物的形成。

Mg是具有优异的脱氧作用的材料，在现有技术中，已经将处于固体状态的Mg直接引入到LF或RH装置等中，但是处于固体状态的Mg由于受到其实际收益率非常低(在1％或更低的水平)和不容易与钢液发生反应的限制而没有被用于钢的生产中。然而，在本发明中，通过利用Mg的低气化温度，将Mg提供为气体状态g1，处于气体状态g1的Mg与液滴反应，从而提高了实际收益率和脱氧率。

对于脱硫，钢液M1形成为液滴，Ca气体与液滴反应以对钢液脱硫。因此，与通过利用处于团聚状态或粉末状态的CaO和Al来脱硫相比，由于其反应表面更大，因此提高脱硫效率以将硫(S)的浓度降低至10ppm或更低，脱硫时间被降低以避免在脱硫处理中钢液温度的降低。

因为Ca在浇铸温度下以气体状态存在，所以当处于块状的Ca或Ca线直接引入到钢液中时，Ca或Ca线不容易与钢液发生反应，使得实际收益率非常低(在10％或更低的水平)。然而，在本发明中，钢液M1形成为液滴，液滴与处于气体状态的Ca反应从而提高了实际收益率。

此外，如本发明中，因为Ca被气化以直接与钢液反应，Ca和S彼此直接反应以转化为CaS，从而与由CaO和Al之间的反应进行的脱硫相比，反应时间短，从而脱硫效率提高，从而避免温度降低。

同时，处于固体状态的Al₂O₃在脱硫之前通过利用Al脱氧而保留在钢液中，处于固体状态的Al₂O₃与通过脱硫气体的反应产生的CaO反应，以被转化为低熔点的CaO·Al₂O₃液态夹杂物，液态夹杂物被吸收进渣层从而被去除。在本发明中，一起执行在脱硫处理中从液滴中去除的硫(S)的脱硫以及将在脱氧处理中生成的夹杂物形成为液态夹杂物的反应。因此，可以抑制产品的由通过在脱硫处理中生成的夹杂物以及在脱氧处理中生成的夹杂物产生的缺陷。

虽然已参照具体实施例描述了处理钢液的设备和利用其处理钢液的方法，但是他们并不限于此。因此，本领域技术人员将容易理解的是，在不脱离通过权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对其进行各种变形和改变。

Claims (20)

1.一种处理钢液的设备，所述设备包括：

第一容器，钢液注入到其中；

第二容器，安装在第一容器中，并被构造为将从第一容器供应的钢液形成为液滴并精炼液滴；

管道，被安装为使其至少一部分***到第二容器中，并被构造为向第二容器中供应精炼气体，

气化温度低于钢液温度并且包括用于精炼液滴的原料的处于固体状态的原料源被注入到管道中，处于固体状态的原料源因钢液的温度而气化以产生精炼气体，精炼气体被供应到第二容器。

2.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括连接到管道并将包括用于精炼的原料的处于固体状态的原料源供应到管道中的源供应单元。

3.如权利要求2所述的设备，其中，通过其注入钢液的钢液注入孔设置在第一容器的上部分的一侧中；将在第二容器中精炼的钢液排出到外部的钢液排出孔设置在第一容器的下部分的一侧中，

其中，第二容器安装在第一容器的钢液注入孔和钢液排出孔之间。

4.如权利要求3所述的设备，其中，出口设置在第二容器的壁的在设置钢液排出孔的方向上的区域中，并被构造为将第二容器中精炼的钢液排出到第一容器的其中设置有钢液排出孔的方向上的内部空间。

5.如权利要求4所述的设备，其中，第二容器包括：

第一壁，沿向上和向下的方向延伸，设置在第一容器中的钢液注入孔的一侧上，并被安装为使得第一壁的下部分与第一容器的底部接触；

第二壁，沿向上和向下的方向延伸，设置在第一壁和钢液排出孔之间的区域中以与第一壁面对，并被安装为使得第二壁的下部分与第一容器的底部间隔开；以及

喷洒单元，沿左右方向延伸，被安装为与第一壁的上部分和第二壁的上部分接触，并具有允许钢液穿过并形成为液滴的多个开口。

6.如权利要求5所述的设备，其中，喷洒单元与第一容器中的顶壁间隔开，使得喷洒单元上侧的钢液穿过所述多个开口并形成为液滴。

7.如权利要求2所述的设备，其中，用于将精炼时生成的夹杂物去除的渣层设置在第二容器中的钢液的上部分中。

8.如权利要求7所述的设备，其中，被安装为使其至少一部分***到第二容器中的管道设置在第二容器中的渣层的上部分上方。

9.如权利要求7所述的设备，其中，管道设置有气体排出孔，在管道中产生的精炼气体通过气体排出孔排出到第二容器中，并且管道被安装使得气体排出孔设置在渣层的上侧上方。

10.如权利要求2所述的设备，其中，在管道的上部分上设置有向其中供应用于精炼的处于固体状态的原料源和惰性气体的供给孔。

11.如权利要求2至10中任意一项所述的设备，其中，第一容器是用于生产钢的钢包或中间包中的任意一种。

12.一种处理钢液的方法，所述方法包括：

将钢液装入容器；

将容器中的钢液形成为液滴；

将精炼气体供应到容器中使得液滴和精炼气体彼此反应以精炼液滴；以及

将精炼生成的夹杂物去除，

其中，供应精炼气体包括将气化温度低于钢液温度并且包括用于精炼液滴的原料的处于固体状态的原料源气化，并将精炼气体供应到第二容器。

13.如权利要求12所述的方法，其中，将钢液形成为液滴包括：

将钢液装入第一容器中；以及

将装入第一容器中的钢液朝着安装在第一容器中的第二容器移动以将钢液形成为液滴并将液滴供应到第二容器，

其中，将精炼气体供应到第二容器中。

14.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括在将第一容器中的钢液形成为液滴并将液滴供应到第二容器中之前，在第二容器中的钢液的上部分上形成用于将由精炼生成的夹杂物去除的渣层，

其中，在液滴下落到渣层上时，夹杂物被吸收到渣层中。

15.如权利要求12所述的方法，其中，将处于固体状态的原料源气化包括：

将装有原料源的管道的至少一部分***到第二容器中；

利用钢液的热量使装入到管道中的原料源气化以产生精炼气体；以及

将惰性气体供应到管道中，从而避免注入管道中的原料源暴露到空气并将惰性气体用作为载气。

16.如权利要求12-15中任意一项所述的方法，其中，液滴的精炼是将包含在液滴中的氧去除的脱氧处理，

处于固体状态的原料源是处于固体状态的包含Mg的原料，精炼气体是由处于固体状态的包含Mg的原料的气化产生的脱氧气体。

17.如权利要求12至15中的任意一项所述的方法，其中，第二容器中液滴的精炼是将包含在液滴中的硫去除的脱硫处理，

用于脱硫处理的处于固体状态的原料源是处于固体状态的原料；以及

精炼气体是通过处于固体状态的包含Ca的原料的气化产生的脱硫气体。

18.如权利要求16所述的方法，其中，供应到第一容器中的钢液是脱硫的钢液、脱磷的钢液、脱碳的钢液和初级脱氧的钢液中的任意一种，其中，初级脱氧处理是利用Si的脱氧。

19.如权利要求17所述的方法，其中，供应到第一容器中的钢液是脱磷的钢液、脱碳的钢液和初级脱氧的钢液中的任意一种，其中，初级脱氧是利用Al的脱氧。

20.如权利要求19所述的方法，其中，在利用Al的脱氧中生成的Al₂O₃夹杂物与脱硫气体反应以转化为液态夹杂物，当液滴下落到渣层上时，液态夹杂物被渣层吸收。