生鐵脫硫方法
2023-05-14 19:32:06 1
專利名稱：生鐵脫硫方法
技術領域：
本發明涉及生鐵，特別是高爐產出用來煉鋼的生鐵脫硫方法。
最常見的高爐生鐵脫硫方法採用可形成能固持鐵中所含硫的爐渣或直接通過形成能從鐵中分出的化合物而固持硫的化合物。因此將Na2CO3加入生鐵水中，形成可固持大量硫的爐渣。還加CaO和/或CaCO3和/或CaC2;這直接或間接形成CaS，該產物在鐵中不溶並可按密度差而從中分出。
經驗表面加這類化合物的作用相當低，而且不易達到極低硫含量。在裝有約200噸或更多生鐵的鑄桶中，難於進行足夠有效的攪拌，情況就更是如此。
鑄桶中的第一脫硫方法已由M.BRAMMING和C.G.NILSSON進行說明(RevuedeMetallurgieCITJune1987pages487-497)。
代替並不足夠有效的Na2CO3，該法採用含85%由75%CaC2和25%CaCO3組成的雙組分混合物和15%粒狀Mg(重)。
試驗表明，若以2.9kg脫硫劑/噸生鐵水應用，則既使在約1250℃低溫下也可有效地脫除鐵中的硫。
因此可將最初1%的千分之60硫含量降至最終1%的千分之15硫含量。用爐管將脫硫劑注入生鐵水鑄桶中，爐管將氮液化脫硫混合物送入生鐵水深部。
第二方法已由R.PIEPENBROCK和P.SCHITTLY進行說明(FachberichteHuetterpraxisMetallweiterverarbeitaungVol.23№8-1985pages594-598)涉及含硫1%的千分之14-60(重)的高爐生鐵處理。
據該文件所述，第一次脫硫處理是加1-1.5kg Na2CO3/噸鐵到鑄桶中，其中裝有約200噸高爐生鐵水。Na2CO3的脫硫作用在從鑄桶至鋼廠的傳送過程中發生，其中於第二階段將夾心線放入鐵水中。夾心線外徑9mm，鋼皮厚0.4mm並含由78%Mg和22%CaC2組成的混合物。
0.15-0.49kgMg/噸生鐵水以約8.75kg/分的速度加入，相當於175m夾心線/分。
所得結果是令人鼓舞的，最終硫含量低至1%的千分之3-10(重)但觀察到以下特點結果變化很大處理液反應大，金屬液飛濺，這意味著線必須緊靠處理浴導入。結果發現導線軌損壞快鑄桶底部Mg加入量難於控制，這說明了Mg作為脫硫劑的不規則性。
已對開發新脫硫方法的可能性進行了研究，藉此能用迅速的可再現方法將高爐生鐵完全脫硫至不高於1%的千分之12，優選為1%的千分之10硫含量，設定初始含量高達1%的100%。
還對開發這樣一種方法的可能性進行了研究，該法易於快速應用並且排除了強烈釋放氣體或某些成分相互接觸時過渡反應的危險性。
另一項要求是不必採用流化氣來將Mg基金屬試劑注入生鐵水中，因為這會引起飛濺而造成損失。
本發明能達到這些目的。特別是可從上述高硫含量且有時定義不確切的硫含量開始而最終到1%的千分之12或更低的含量，其中採用可再現方法且不必在每一步經常分析測算。
該法包括第一階段，其中將直接或間接來自高爐的生鐵水注入鑄桶，在其中與至少一種選自Na，K，Mg和Ca的金屬氧化物，碳酸鹽或碳化物接觸。
優選至少一種以下化合物Na2CO3，CaCO3，CaC2，CaO或MgO。
鑄桶中生鐵水和選定的一種或多種化合物重複接觸可用已知方式加強如可將一種或多種化合物和鐵同時注入，或在採用CaC2，CaO或MgO，Na2CO3，CaCO3等化合物的情況下用爐管直接注入鐵水中，或本領域已知的任何其它方式。
特別優選採用Na2CO3，因為可形成能固持大量硫的爐渣。
Na2CO3或至少一種其它化合物量優選在約1-12kg，更優選為1-8kg/噸生鐵水範圍內。
第二階段將帶細長管狀殼的複合品，也稱為夾心線送入約1150-1400℃的生鐵水中。複合品包括軸心區，主要含粉狀或粒狀，優選為密實金屬材料，其中含至少40%(重)Mg，呈合金或非合金態;軸心區被中間管狀金屬壁包柱;以及中間壁和外層金屬殼之間的環狀區，其中含至少一種第二粉狀或粒狀，優選為密實材料。
環狀區含的粉狀或粒狀材料優選包括至少一種該法第一階段所用化合物。為此可有效地採用CaC2，CaO或MgO。同樣可用絕緣化合物如低導熱率耐火化合物顆粒。每噸生鐵水引入的Mg量取決於處理中初始硫含量，可為約0.1-1kg。環狀區化合物量優選為0.1-2kg/噸生鐵。
在該三階段中優選進行硫的傾析，大部分硫以硫化鎂固相顆粒固持下來了。為此可用埋入鑄桶底部附近的爐管或底部附近的多孔板向生鐵水中注入氮氣或氬氣等氣體，所需時間優選不超過約12分鐘;一般2-10分鐘，更化選為2-4分鐘。
該法第四階段可有利地進行清洗以除去富含硫的爐渣，從而避免生鐵再次硫化。
複合品外殼優選由熔點基本上不高於鐵水的金屬或合金製成，特別是採用合金或非合金鋁。中間管狀壁可為熔點不高於外殼金屬或合金的金屬或合金。
至少是外殼可以不會影響其內部所含材料質量的任何方式，如咬邊套接法進行封口。中間壁可僅將其拉扣在一起或重疊封口，或再以咬邊套接法或不會影響軸心區所含材料質量的任何方式進行。
軸心區和環狀區所含粉狀或粒狀材料可用任何方法如壓制，拉制或其它方法進行壓實。特別有效的是按86年2月24日提交的專利申請FR8603295並以2594850號公開的方法進行。
所述方法可用來封住兩壁，即含粉狀或粒狀材料的中間壁或外殼之一，其中在閉合後變成凹形以形成至少一個褶邊。褶邊處向內壓即可靠近，從而縮小外殼直徑而又不明顯改變其周邊或使其伸長。特別有利的是在中間壁已以咬邊套接等方法封口時首先用上述方法將軸心區壓實。然後沿中間壁將環狀區填充材料放到位並以咬邊套接法將外殼連接起來進行封口。最終壓實可以同樣方法進行。
本發明還涉及帶細長管狀金屬殼的複合品，該製品可將合金或非合金鎂加入鐵水中以使其脫硫。該產品特別有利於進行本發明方法。
該製品包括由基本上呈環狀截面的中間管狀金屬壁包住的軸心區，其中至少含第一粉狀或粒狀壓實的材料，其鎂含量為至少40%(重)，呈合金態或非合金態。複合品還包括中間壁和基本上呈環狀截面的金屬外殼之間的環狀區，其中含第二粉狀或粒狀，壓實的材料。按本發明至少中間管狀金屬壁或管狀金屬外殼由封口設備進行封口並且包括至少一個本身凹陷形成的褶邊。
褶邊頭在密實材料內部，褶邊邊緣與中間壁或外殼的周邊區域聯結。
下述非限制性實例表明本發明生鐵脫硫方法的實施例。
約200噸鐵水從高爐，埋入鑄桶或混合裝置倒入轉換鑄桶中，其底部裝有1.5噸Na2CO3。
然後將鑄桶送到Mg處理臺。
在此平均鑄鐵溫度為1250℃。
之後從捲軸上鬆開細長複合品並以已知方式向下垂直引入生鐵水中。複合品截面如附圖
所示。
複合品1包括軸心區2，其中含密實粒狀鎂;粒徑為例如1mm。中間管狀壁3由非合金鋁製成，約0.4mm厚，外徑約9mm。壁3在4處咬接並有閉合褶邊5沿母線形成。褶邊能使鎂粒壓實(見上述FR86 03295)。環狀區6含粉狀CaC2。
外殼7在8處咬接，仍是用非合金鋁製成，約0.4mm厚，外徑約13mm。CaC2粉通過兩個閉合褶邊9，10壓實。與中間殼3一樣，這也是直接向內壓形成的，不會大量延長外殼，也不會對周長產生任何影響。
在另一實施方案中僅有一個而不是兩個閉合褶邊可用於壓實環狀區中的粉。軸心區含54g Mg/米長度，而環狀區90g CaC2。複合品以300m/分鐘加入生鐵中。
在這些條件下將鎂與生鐵水接觸，基本上沿垂直進行，從其插入生鐵至約2.5-3m深度處開始。
然後將氬氣或氮氣從鑄桶底部裝的多孔塞注入或通過埋入爐管進行，以足使生成的硫化鎂和硫化鈣析。注入時間為約4分鐘，流速500-600升/分鐘。脫硫處理以清洗步驟結束，用以除去富含硫的爐渣，避免後續再次硫化。
分析結果如下硫含量，1%的千分之數(重)生鐵初始硫含量90(0.090%)加Na2CO3後生鐵硫含量 34(0.034%)加Mg後生鐵硫含量11(0.011%)加氮氣後生鐵硫含量7(0.007%)可看出該法可除去約90%初始硫含量，並將硫含量降至1%千分之10以下，設定初始硫含量為1%的千分之90。
有許多試驗已表明該法易於再現。這主要是由於採用了可下降入生鐵中的雙壁複合品。用熔點低於生鐵水的金屬製成每一壁可進一步使鎂被完全釋放，一旦達到中間壁的熔點，短時間內就可深降入浴中。
因此，如果初始硫含量為1%的千分之40-110並且加入鎂量根據初始硫含量定為0.1-0.6kg/噸鐵水，並且如果上述該法的第1和第2階段用於直接或間接來自高爐的生鐵，那麼脫硫程度可達到初始硫含量的60-90%，平均77%。
在注入惰性(中性)氣體的補充步驟之後，脫硫程度可達到初始硫量的82-93%，平均87%。
還進行了比較試驗，其中採用帶單一鋼製外殼的複合品(或夾心線)進行該法的第二階段，外殼含與上述試驗相同比例的Mg和CaC2混合物。結果表明平均脫硫率相當低(13%)，結果相當分散，60-83%，而不是本發明的82-93%。當用鋁代替鋼作為單一外殼時，結果更壞，因為鎂不能在鐵中達到任意深度，也就不能進行有效的脫硫。
應注意到環狀區中的CaC2粉，如圖所示，既作為脫硫劑，又作為絕熱材料。部分或全部CaC2可用不同的脫硫化合物或絕熱材料如渣粒代替。在這種情況下希望稍微提高所用鎂量。
總加入量為0.4kgMg/噸水鐵水，即80kgMg。因此加入1480m複合品，相應量碳化鈣量為133kg。加料所需時間稍低於5分鐘。
權利要求
1.生鐵水脫硫方法，其中包括第一階段，其中將鐵與第一脫硫劑接觸，第一脫硫劑中包括至少一種選自Na，K，Mg和Ca的金屬氧化物或碳酸鹽或碳化物，然後進行第二階段，其中將細長複合品引入生鐵中，複合品芯至少含合金態或合金態鎂，其特徵是複合品(1)包括軸心區(2)，其中至少含第一粉狀或粒狀，優選是壓實的材料，其鎂含量為至少40%(重)，呈合金或非合金態，該第一材料被中間管狀金屬壁(3)包住，還包括中間壁和管狀金屬外殼之間的環狀區(6)，其中含第二粉狀或粒狀，優選是壓實的材料。
2.權利要求1的方法，其特徵是管狀中間金屬壁(3)和管狀金屬外殼(7)的橫截面基本上呈環狀。
3.權利要求1或2的方法，其特徵是中間壁和外殼均為金屬或金屬合金製成，其熔點低於加入複合品時的生鐵溫度。
4.權利要求1-3中任一項的方法，其特徵是將要求量複合品加入生鐵水中，在第三階段向生鐵中吹2-10分鐘的惰性(中性)氣體如氮氣或氬氣。
5.權利要求1-4中任一項的方法，其特徵是最終階段進行清洗操作，以在鐵煉成鋼之前除去富含硫的爐渣。
6.權利要求1-5中任一項的方法，其特徵是第二階段通過複合品向生鐵中加0.1-1kg合金或非合金態Mg/噸生鐵。
7.權利要求1-6中任一項的方法，其特徵是複合品加入生鐵中時，鐵溫度為1150-1400℃。
8.權利要求1-7中任一項的方法，其特徵是第一階段將Na2CO3以1-12kg/噸生鐵的量與生鐵水接觸。
9.權利要求1-9中任一項的方法，其特徵是第二階段通過複合品向生鐵中加0.1-2kg CaC2/噸生鐵，並且至少是CaC2中的大部分含於複合品的環狀空間中。
10.權利要求1-9中任一項的方法，其特徵是複合品外殼和管狀壁用合金或非合金鋁製成。
11.權利要求1-10中任一項的方法，其特徵是至少是軸心和/或環狀區兩區之一中所含物質進行壓實，其中在壁或殼在各區所含物質上閉合形成至少一個開口褶邊後，沿至少一根母線使中間壁或外殼中至少一種變成凹形，並且至少一個開口褶邊通過向內壓而靠近以減小殼或壁的直徑，而又不明顯改變其周長，也不明顯延長殼或壁。
12.權利要求1-11中任一項的方法，其特徵是至少是中間壁或外殼之一是通過咬邊套接法進行封口的。
13.帶細長管狀金屬殼的複合品(1)，可使至少一種合金或非合金鎂加入生鐵水中以進行脫硫，其特徵是其中包括由基本上呈環狀橫截面的管狀中間金屬壁(3)包括的軸心區(2)，其中至少含第一粉狀或粒狀壓實材料，其中呈合金或非合金態金屬鎂的含量為至少40%(重)，還包括中間壁和管狀金屬外殼(7)之間的環狀區(6)，截面基本上呈環狀，環狀區含第二粉狀或粒狀壓實材料，而且至少是管狀中間金屬壁(3)或管狀金屬外殼之一是採用封口件(4，8)進行封口的且還有至少一個靠近褶邊(5，9，10)，褶邊頂部處於密實材料內且其邊緣與中間壁(3)或外殼(7)的周邊區連接。
全文摘要
本發明方法涉及高爐生鐵煉鋼之前的脫硫。該法第一段用Na
文檔編號C21C7/00GK1037543SQ8910227
公開日1989年11月29日 申請日期1989年4月14日 優先權日1988年4月14日
發明者米基爾·道裡查 申請人:阿菲瓦爾