用於減少電弧爐中高鉻含量渣的方法

2023-07-19 23:48:31 2

專利名稱：用於減少電弧爐中高鉻含量渣的方法
用於減少電弧爐中高鉻含量渣的方法本發明涉及 一種在電弧爐(Elektrolichtbogenofen)中製備不鏽鋼時 用於減少在鋼熔體(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)或團塊(Brikett),其內 含物與渣中的金屬氧化物起還原性反應。在運行電弧爐時，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，還滿足保護功能，因為渣部分充滿 電極和金屬表面之間的空間，並且保護爐的耐火爐襯免受電弧的輻射 能作用。渣的這種保護功能可通過合適的方法使渣泡沫化而得以改進。為此EP 0829545 Bl中提出了 一種在電弧爐中的熔融流動 (schmelzfliissig )不鏽鋼上產生泡沫渣的方法，其中藉助於噴射介質 (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與碳反應而被還 原。由此在渣中產生氣泡，該氣泡主要由一氧化碳組成，並可使渣泡 沫化。由於與粉末狀相關的較大表面會導致與渣發生短時間的劇烈反 應，該反應尤其在空間上局限於噴入設備或吹入設備附近。為避免引入粉末狀物質的缺點，在WO 2004/104232 Al中提出， 將用於渣泡沫化的材料即由金屬氧化物和碳組成的混合物呈壓製成型 件(Formteile)加入到電弧爐中。該成型件的密度要調節為使其浮在渣 中和優選浮在熔體/渣相界面附近。在製備不鏽鋼時，當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。氧化鉻的濃度常高於30%。這 種渣由於其組成，至今未能減少到所需程度。基於渣中的高氧化鉻含量，為減少不合意的有價值物質的損失， 本發明的目的在於，提供一種用於減少不鏽鋼熔體(Rostfrestahlschmelz) 中的渣的方法，其利用將壓製成型件加到電弧爐中而引入渣泡沫化的 有利經驗。該目的是由權利要求1的特徵部分實現的，加到電弧爐中的丸粒 或團塊由作為壓載材料的鐵載體(Eisentrager)、作為還原劑的碳或者碳和矽以及粘合材料組成的限定混合物構成，該丸粒或團塊在渣層下面 與渣中的金屬氧化物，特別是與所含的氧化鉻發生還原性化學反應， 所形成的反應氣體主要是一 氧化碳有助於渣泡沫化。 本發明的有利實施方案列於從屬權利要求中。渣中的氧化鉻的還原按下列反應進行(Cr203) + 3[C] = 2[Cr] + 3 {CO} 其以高比例代替使用矽的常規還原，即(Cr203) + 3[Si] = 4[Cr] + 3{Si02}並降低了還原成本。此外也改進了能量平衡，因為需要的用於鹼 度補償的石灰石的量減少。按本發明，為使該丸粒或團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反應，將其密度調節到 3-4t/m3的值。這可通過相應調節壓載材料(Ballastmaterial)和還原劑 的混合比實現。該壓載材料主要由形成不鏽鋼的元素鐵和鉻組成，按 本發明的一個有利實施方案，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。按本發明， 該混入壓載材料的還原劑即碳或者碳和矽是作為碳載體的焦炭和作為 矽載體的FeSi或備選的SiC。該產生的丸粒或團塊的組成除待達到的 密度外還通過碳-FeSi的比確定，由此該組成可在下列範圍內變化焦炭>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製成固體丸粒或團塊，需要合適的粘合材料。 在此糖蜜和水泥經證實是有效的，另外也可將幼青、焦油瀝青和鈣水 合物(Calciumhydrate )用於壓制。在製備丸粒或團塊時重要的是，所產生的形狀和大小以及發生的含物特別是與氧化鉻 反應時的溶解時間需適配於最佳還原。因此該丸粒或團塊在熱學上應 是穩定的，在加入後不應立刻在熱的電孤爐中分解。此外，該丸粒或 團塊在形狀、大小和強度方面應能實施氣動輸送，以能向電弧爐簡單 地力口料。該加到電弧爐中用於還原渣中的氧化鉻的丸粒或團塊的量主要與所製備的鋼種有關，下面基於1 m2的金屬浴的比分配量(spezifisch Verteilungsmeng)範圍適用於電弧爐奧氏體熔體 1-4 kg/t/m2鋼水(fltissig Stahl)鐵素體熔體 1.5-3 kg/t/m2鋼水。將該丸粒或團塊添加的加料速度調節到大於5 kg/t/min的連續值， 該丸粒或團塊加到側爐壁和在爐中心由電極形成的電極環之間的環形 空間中。本發明的其它細節和優點在下面按實施例的示意性附圖詳述。 附圖簡介

圖1示出具有丸粒或團塊加入設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內有鋼水6，其上有熔融流動的渣7。對用於在側壁 10和由電極5形成的電極環(Elektrodenkreis)之間的環形空間中還原渣 所待加入的丸粒或團塊8存在下列幾種可能性-該丸粒或團塊8通過蓋孔9上的重力傳送系統引入爐內。 .該丸粒或團塊8通過氣動傳送系統經具有加料孔15的與爐蓋4呈 徑向延伸的環形管道14引入爐內。.該丸粒或團塊8以氣動或藉助於重力通過安置在爐的側壁10中的 入口設備11引入爐內。在圖2中示出由渣7和鋼水6形成的熔體/渣相界面13區域的放大 圖。用箭頭17表示加入到電弧爐1中的團塊8的可能途徑。在其穿過 渣層7後而處於熔體6的內部，但仍明顯在熔體/渣相界面13的下面。 由於存在與熔體6的密度差，其通過浮力18產生可能的浮動19,並繼 續浮在熔體6中並達到正好在熔體/渣相界面13下面的力爭取得的最終位置20。在位於渣層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生所需的還原反應。這時釋放出主要 是一氧化碳的反應氣體16,其用在渣層7中的淺色點表示。團塊8與 渣7進行還原反應後留下的團塊殘餘物12以黑色點表示。由於這裡發 生組成變化，所以該團塊殘餘物12也可部分浮在渣7中。 附圖標記列表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丸粒或團塊9蓋孔10爐側壁11吹入管道12丸粒殘餘物或團塊殘餘物13熔體/渣相界面14環形管道1516反應氣體17丸粒或團塊進入鋼水的方向18丸粒或團塊在鋼水中的浮力19丸粒或團塊在鋼水中的可能浮動20丸粒或團塊在鋼水中的力爭取得的最終位置
權利要求
1.在電弧爐(1)中製備不鏽鋼時用於減少在鋼熔體(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塊(8)，其內含物與渣(7)中的金屬氧化物起還原性反應，其特徵在於，加到電弧爐(1)中的丸粒或團塊(8)由作為壓載材料的鐵載體、作為還原劑的碳或者碳和矽以及由粘合材料組成的限定混合物構成，且該丸粒或團塊(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生還原性化學反應，所形成的反應氣體(16)有助於渣泡沫化。
2. 權利要求1的方法，其特徵在於，該丸粒或團塊(8)的密度調 節到3-4 t/m3的值，以使該丸粒或團塊(8)浮在熔體(6)中的熔體/渣相界 面(13)的附近。
3. 權利要求1或2的方法，其特徵在於，該壓載材料主要由形成 不鏽鋼的元素鐵和鉻組成。
4. 權利要求3的方法，其特徵在於，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碎廢鐵。
5. 權利要求3或4的方法，其特徵在於，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. 權利要求1-5中一項或多項的方法，其特徵在於，在丸粒或團 塊(8)中碳以焦炭形式存在和矽以FeSi形式或備選地以SiC形式存在。
7. 權利要求1-6中一項或多項的方法，其特徵在於，該丸粒或團 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範圍內 變化焦炭>60%FeSi (70-75) > 20%其它壓載材料〉20%粘合材料<2%。
8. 權利要求7的方法，其特徵在於，使用糖蜜和水泥和/或瀝青、 焦油瀝青或鉀水合物作為粘合材料。
9. 權利要求6、 7或8的方法，其特徵在於，該丸粒或團塊(8)的 緻密化在上迷壓制過程中如此進行，以使其與渣(7)的內含物反應時的 溶解時間適配於特別是氧化鉻的最佳還原。
10. 權利要求6、 7、 8或9的方法，其特徵在於，該丸粒或團塊(8)以可實施氣動輸送的形狀和大小形成。
11. 權利要求1-10中一項或多項的方法，其特徵在於，依所製備的鋼種不同，基於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鋼水糹失素體熔體 1.5-3 kg/t/m2鋼水。
12. 權利要求11的方法，其特徵在於，該丸粒或團塊添加的加料 速度調節到大於5 kg/t/min的連續值。
13. 權利要求11或12的方法，其特徵在於，該丸粒或團塊加到側 爐壁(10)和由電極(5)形成的電極環之間的環形空間中。
全文摘要
在生產不鏽鋼時，當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。氧化鉻的濃度常高於30％。這種渣由於其組成，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損失，本發明提出在電弧爐中加入丸粒或團塊(8)，該丸粒或團塊由作為壓載材料的鐵載體、作為還原劑的碳或者碳和矽以及粘合材料組成的限定混合物構成，該丸粒或團塊浮在鋼熔體(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生還原性化學反應。其中所形成的主要由一氧化碳組成的反應氣體(12)以有利的方式有助於渣(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 優先權日2007年2月9日
發明者J·賴徹爾, L·羅斯 申請人:Sms西馬格股份公司