CN1203634A - 用于对钢水脱碳的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对封闭冶炼容器内的钢水脱碳的方法,所述容器接在真空设备上并且通过喷氧管以及通过给料装置分别将氧气和可燃物质送入冶炼容器内。其中所进行的步骤如下:a)在充注钢水并将压力连续降低到100毫巴以下后,除在脱碳阶段用于碳燃烧而采用的补充氧气外,还吹入预定量的过量氧,b)在局部氧气过量的时刻均匀分散地加入金属燃料。另外本发明还涉及一种装置,其中在可封闭的容器内备有用于检测钢水温度(T及压力P)的测量元件(21和29),所述测量元件通过测量和调节器(22)与用于输送氧(O2)和金属燃料(A)的控制机构(23、25)连接。

Description

用于对钢水脱碳的方法和装置
本发明涉及一种对封闭的冶炼容器内的钢水脱碳的方法，所述容器与真空设备连接并且通过一吹氧管及一给料装置分别将氧和可燃物质送入容器内，本发明还涉及一种实施本方法的相应装置。
就所谓的强制脱碳而言，已知必须在脱碳阶段添加入氧气。只要在钢内含有的氧不够脱碳时，或含氧量低到必要的脱碳在供使用的时间内不能结束时，则总是需要添加氧气的。采用这种方法时例如将RH容器的插管***钢水内。随着在RH容器内开始降压，同时赖于压力的降低开始脱碳过程。当达到减压P＜100毫巴时喷氧管起动并吹入约1至3分钟的O2。在深真空阶段自动脱碳，脱氧后脱碳结束。
在脱碳时生成达70％CO。一部分CO自动与添加的氧反应成CO2。在采用此种运行方式时再燃烧度小于30％。
另外冶金工作者通常都采用铝对常压设备内的钢水进行化学加热的方法。在化学加热时由铝与添加氧的燃烧产生的能量，被用于对钢水加热。
除用铝的这种纯热加热外，还可以将铝与其它物质一起用于对钢水的处理。在EP 0 110 809中记载了一种利用反应熔渣对钢水包内的钢进行处理的方法，其中进行金属生热反应，其中利用喷氧管将氧气吹入插在钢水中的料钟(Glocke)内，可燃金属物质进行反应，形成反应熔渣并且在进行钢处理的管子下面吹入中性或还原的吹洗气体。
这种用于对钢水进行脱硫-，脱氧-和净化反应的方法的缺点在于，将生成反应熔渣，这些熔渣将在***液态金属的料钟内形成。
在EP 0347 884 B1中记载了一种用于对钢水脱气和脱碳的方法，其中钢水由容器被输送至真空室内并且在真空室内以给定的间隔设置一喷氧管，用于燃烧位于真空室内钢水表面附近的CO的氧气或含氧气体被由喷氧管吹入。考虑到(CO+CO2)/废气量或CO/(CO+CO2)的预定比例，由喷氧管送入氧气或含氧气体，以便燃烧位于真空室内的钢水表面附近的CO。
此方法并未记载在一定的压力关系条件下对钢水采用化学方式进行加热并吹入一定过量的氧气的内容。
本发明的目的在于，提出一种对钢水脱碳的方法和相应的装置，其中当实现高的氧化纯度时可缩短脱碳时间和/或减少最终含碳量。
本发明通过采用方法权项1和装置权项5的特征部分的特征实现了此目的。
依照本发明除了在脱碳阶段为脱碳而采用的补充氧外还吹入其它的氧气并且同时均匀地加入金属燃料。
在已知的真空设备中，迄今仅对脱氧浇注(Al、Si或Al-Si-脱氧)的钢水或未脱氧浇注的钢水(脱碳钢水)在随后的脱碳和接着脱氧后进行化学加热。其原因在于在添加加热-铝时降低脱碳所需的氧气量。通过铝与添加的氧气的燃烧的反应而获得的能量得到了充分的利用。在采用此方法时脱碳反应被急剧终止并且并未达到预期的脱碳氧气量。
依照本发明避免了该缺点并且通过用铝或类似产品的加热过程对在脱碳时产生的温度损耗进行补偿。在采用推荐的添加氧的方法时，会在钢水中产生时间有限的、局部的(partiell)氧过量的情况。局部的过量氧是在对真空设备中未脱氧的浇注的钢水脱碳时，为燃烧金属燃料或混合燃料附加需要的附加的氧气，不会对脱碳过程造成不利的影响。此过量具有积极的热动力和动力效应并以惊人的方式促进了脱碳过程。在不仅大大取决压力、而且也在很大程度上取决于温度的脱碳反应 中，加快此反应过程的原因是，在化学加热时尤其是在RH容器中短时间出现的部分钢水的剧烈过热将对脱碳反应起催化作用。
另外，尤其是可以采用诸如铝砂等化学加热剂用于加速脱碳。除了热动力效应外，在加热时生成的Al2O3颗粒将对反应动力起作用。此脱氧产物起着异晶核的作用并因此可以强制作用于脱碳速度，尤其是通过CO气泡的形成。
在一有益的设计中，采用组合管，在所述管中输送氧气和金属燃料。对颗粒特别粗大的物质，建议通过一单独的管子将其输送到容器内。
采用此方法可以在真空条件下脱碳时实现任何的局部温度升高。其优点在于，可以对诸如由于处理容器或钢包预热不充分造成的和由于运输时间或处理时间加长而产生的迟延而造成的典型的温度损耗进行补偿。
通过在脱碳阶段对脱碳钢水进行有针对性的化学加热可以降低转炉-或UHP-出炉温度。此点将导致：
—在转炉中
-延长转炉使用寿命
-在装入固体废铁时高的可变性
-缩短出钢时间(Tap to tap-Zeit)
—在电弧炉中
-缩短出钢时间
-降低比电极的消耗
-降低比能耗
本发明推荐的方法可应用于各种形式的容器，如下述附图中实施例所示。图中示出：
图1在真空容器中的处理；
图2在RH容器中的处理；
图3在封闭钢水包中的处理。
图1示出一个备有盖罩44的真空容器43，该真空容器通过一条抽气管道42与真空设备41连接。在真空容器中有一个冶炼容器10，该容器具有一个外壳12，该外壳内备有耐火衬里13。容器内充有钢水S。
一根测量管28和一根组合管31穿过盖罩44。
组合管31具有一条输氧管道32和一条金属物质供料管道33。在输氧管道32上有一闭锁部件34并且在供料管道33上有一闭锁部件35。闭锁部件34和35具有控制机构23、25，所述控制机构通过控制线路24、26与一测量-和调节器22连接。该测量-和调节器22通过测量线路27与在测量管28上设置的用于测量温度T的测量元件21和用于测量容器空间内的压力P的测量元件29连接。
图2示出一开口的冶炼容器10，该容器充有钢水，其中在钢水中插有RH容器45的一入口管46和一出口管47。RH容器通过一条抽气管路42与真空设备41连接。除组合管31外有一根管子38***RH容器内，以便可输送特别大的颗粒的固体，该管子通过一闭锁部件37与容器36连接。所述的测量-和调节-以及控制装置的设计如图1所示。
图3示出一容器10，该容器被一盖罩15封闭，该盖罩具有一个料钟14，该料钟从容器口侧***位于容器10内的钢水S内。
与真空设备41连接的抽气管路42的设计如下，备有一可关闭的支路，具体地说，通向料钟14的管路上备有闭锁部件48并且通向罩盖15的管路上备有闭锁部件49。
测量-和调节装置以及控制装置的设计如图1或图2中所示。在料钟14的内空间17内以及在容器的内空间11内，在此是钢水包10的内空间内备有器件29。
温度测量元件21穿过容器10的金属外壳12一直伸到耐火内衬13的深部。
                                                       附图标记对照表
10                                                     冶炼容器
11                                                     容器内空间
12                                                     外壳
13                                                     耐火内衬
14                                                     料钟
15                                                     盖罩
17                                                     料钟内空间
测量-和调节装置
21                                                     测量元件
22                                                     测量-和调节器
23                                                     O2控制机构
24                                                     O2控制线路
25                                                     燃料控制机构26                                                            燃料控制线路27                                                            测量线路28                                                            温度测量管29                                                            压力测量元件介质31                                                            组合管32                                                            输氧管道33                                                            金属燃料供料管道34                                                            O2闭锁部件35                                                            燃料的第一闭锁部件36                                                            燃料容器37                                                            固体的第二闭锁部件38                                                            固体的管道真空装置41                                                            真空设备42                                                            抽气管道43                                                            真空容器44                                                            盖罩45                                                            RH容器46                                                            入口管47                                                            出口管48                                                            至料钟的闭锁部件49                                                            至钢水包的闭锁部件A                                                             燃料O2                                                           氧T                                                             温度P                                                             压力

Claims (10)

1.用于对在封闭的冶炼容器内的钢水脱碳的方法，所述容器与真空设备连接并且向该容器中通过喷氧管输送氧气以及通过给料装置输入可燃物质，其特征在于下述步骤：
a)在充注钢水并将压力连续降低到100毫巴以下后，除在脱碳阶段用于碳燃烧而采用的补充氧气外，还吹入预定量的过量氧，
b)在局部氧气过量的时刻均匀分散地加入金属燃料。
2.依照权利要求1的方法，其特征在于：金属燃料是铝粉或铝颗粒，或混合燃料，例如Al、Fe、Si、Mn。
3.依照权利要求2的方法，其特征在于：金属燃料分批非连续地加入。
4.依照权利要求1的方法，其特征在于：在低于P＝100毫巴后在最初的10分钟吹入时间内吹入过量的氧气。
5.用于实施权利要求1的方法以对钢水脱碳的装置，带有一可封闭容器，该容器与真空设备连接并且可在其内空间内通过给料装置送入气体和颗粒状固体，其特征在于：在可封闭容器内有用于检测钢水温度(T及压力P)的测量元件(21和29)，测量元件通过一测量-和调节器(22)与用于输送氧(O2)和金属燃料(A)的控制机构(23、25)连接。
6.依照权利要求5的装置，其特征在于：可封闭的容器是一个具有盖罩(44)的真空容器(43)，在该容器内放置一冶炼容器(10)，一具有测量元件(21)的管(28)穿过盖罩(44)，所述管(28)一直伸入位于冶炼容器(钢水包10)内的钢水(S)中，并且送氧(O2)和金属燃料(A)给料管道(32、33)穿过盖罩(44)，在该给料管道上设置有控制机构(23、25)。
7.依照权利要求5的装置，其特征在于：设计成RH容器的可封闭容器内的设计应使其入口管和出口管(46、47)***在冶炼容器(钢水包10)内的钢水(S)中，并且控制机构(23、25)与闭锁部件(34、35)相连接，所述闭锁部件设置在送氧(O2)和/或燃料(A)给料管道(32、33)上。
8.依照权利要求6的装置，其特征在于：备有一个料钟(14)，所述料钟穿过一个关闭冶炼容器(10)的入口(16)的盖罩(15)并伸入钢水(S)内，并且备有送氧(O2)和金属燃料(A)的给料管道(32、33)，所述管道伸入料钟内空间(17)内并且在其上设置有控制闭锁部件(34、35)的控制机构(23、25)。
9.依照权利要求6至8中任一项的装置，其特征在于：备有一根组合管(31)，在其内设置有送氧(O2)和/或金属燃料(A)的给料管道(32、33)。
10.依照权利要求9的装置，其特征在于：除了组合管(31)内的金属燃料给料管道(33)外，还备有一伸入容器的管(33)，通过此管可从容器(36)输送颗粒特别粗大的固体。
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