專利名稱:除掉生鐵、鋼、其它金屬以及金屬合金中雜質元素的方法
本發(fā)明是關于一種在用吹氧精煉過程中，從生鐵、鋼、其它金屬以及金屬合金中除掉化學雜質元素，以及加快濕法冶煉過程的方法。
眾所周知，根據(jù)現(xiàn)在所使用的定義，含碳量在0～2%范圍內(nèi)的全部合金稱為鋼。鋼例來是由生鐵或廢鋼作原料，分別采用轉爐或平爐工藝煉制的，或近來采用的轉爐吹氧工藝煉制的。在鋼的生產(chǎn)工藝過程中，液態(tài)生鐵或固態(tài)爐料都處于熔融狀態(tài)。爐料中所含的多余碳元素、雜質、硫、磷以及合金元素則在所說的冶煉過程中被燒掉，或者轉入廢渣中。
人們還知道，作為酸性或堿性轉爐煉鋼生產(chǎn)技術的進一步發(fā)展，一九五二年推出了通常所說的氧氣頂吹轉爐煉鋼工藝，這種工藝表現(xiàn)出巨大的生產(chǎn)能力并且生產(chǎn)出高質量的產(chǎn)品。與過去已知的那些生產(chǎn)工藝相比，所謂氧氣頂吹轉爐煉鋼工藝的優(yōu)點在于，為了去掉生鐵中的雜質，以超音速向爐中熔化的鐵漿吹入高純度的氧氣，從而獲得了質量極好、純度很高的產(chǎn)品。
在實現(xiàn)各種技術發(fā)展趨勢的體系中提出了若干種氧氣頂吹轉爐煉鋼工藝的改進方案。
在作為氧氣頂吹轉爐煉鋼法進一步發(fā)展的各種改進方案中，最著名的有LWS底吹氧氣轉爐煉鋼法、OBM底吹氧轉爐煉鋼法(Q-BOP底吹氧氣轉爐煉鋼法)、QEK底吹氧轉爐煉鋼法、氬氧混合側吹精煉不銹鋼法等，以及在八十年代初問世的所謂KORF平爐側吹氧法。通過采用所說的方法，在煉鋼期間，即在淺溶池中精煉(平爐法)，可以在渣層下向鋼液直接吹入氧氣，KORF法記載于西德專利DE-PS2，946，030之中。
盡管如此，上面提到的近代鋼生產(chǎn)工藝本身，并不能確保大規(guī)模生產(chǎn)具有高純度，高質量和完美性能的鋼。這樣高的生產(chǎn)要求只能在采用與極為昂貴的設備相聯(lián)系的工藝時才能實現(xiàn)，例如與電渣爐、真空電弧爐、等離子爐等真空設備相聯(lián)系的工藝。
從鋼，其它金屬和金屬合金的生產(chǎn)實踐中我們都知道，某些材料的性能依從于相應的晶體結構和晶格結構。我們還知道，某些晶體結構和晶格構件，是通過加入一些合金元素，即通過去掉雜質而形成的。就此而言可以非常明白地看到，我們可以通過加入合金元素的辦法或者通過去掉雜質的辦法來生產(chǎn)具有某些材料性能的某些產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的就是消除上述的不足之處，即推出一種大規(guī)模生產(chǎn)高純度冶金產(chǎn)品的方法，該方法比以往所知的方法具有好得多的效果。
本發(fā)明的任務是提供一種從生鐵、鋼、任何其它金屬或金屬合金中除掉化學雜質，以及加速濕法冶煉過程的方法。
本發(fā)明是基于如下的認識提出的，如果化學雜質的數(shù)量通過化學反應減少了，如果濕法冶金過程加速了，那么我們?yōu)榍懊嬉颜勥^的工藝所確定的任務就可以得到解決。
根據(jù)本發(fā)明，上面提出的任務是通過控制熔池鐵漿中游離氧原子團的數(shù)量和鐵池鐵漿的溫度而加以解決的。
由于易于實現(xiàn)，此方法應看作是有用的，借助這個方法，通過加入臭氧而減少游離氧基的數(shù)量。
從簡化工藝的觀點來看，這項實施方案也看作是有用的，采用這個方法，熔池鐵漿溫度可以通過在其中加入二氧化碳的方法加以控制。
為了提高生產(chǎn)率，對于臭氧化作用來說，建議使用臭氧含量為0.1至1.5體積%的含臭氧的混合氣體。
最好用氧和/或空氣和/或二氧化碳來制備臭氧。
此外，本發(fā)明任務是這樣解決的，即在熔化期間開始通入含臭氧的氣體混合物。
本發(fā)明方法的各種具體方案，將通過具體說明生鐵、鋼、其它金屬和金屬合金的生產(chǎn)過程給以詳細介紹。
基于許多試驗結果和實踐經(jīng)驗，通過采用本發(fā)明方法，我們得出的結論是，由于使用臭氧氣體，諸如碳、硅、磷、硫等雜質元素能夠既簡易又迅速地從金屬熔化物中除掉，就是說，它們被氧化了。
對上述現(xiàn)象的解釋是，臭氧(O3)在金屬熔化物中分解為原子氧(初生態(tài)氧)，結果，它與起有害作用的單個伴生元素反應的速度高于它與帶雙鍵的O2反應速度。
為了制備本發(fā)明方法所需的臭氧，有幾個方法是已知的。在已知的方法中，最適合于冶金目的的方法是那些基于從氧氣和/或二氧化碳制備臭氧的方法。為了從空氣中制取臭氧，我們使用了供工業(yè)規(guī)模使用主要用于凈化飲用水的臭氧化發(fā)生器，其生產(chǎn)能力為每小時20公斤到30公斤。
本發(fā)明方法使用臭氧的儲存和輸送都必須以特定的方式進行，即要遵照有關當局的法規(guī)和要求，按照指定的方法進行。同時也必須考慮當濃度超過16摩爾%時，使用臭氧可能引起的不容忽視的爆炸危險。
過去在冶金工藝中一直禁止使用臭氧，這是由于不容忽視的爆炸危險，反應速度的不均衡性，以及設備和吹臭氧防護裝置技術發(fā)展的低水平所引起的。
在本發(fā)明的工藝過程中，氧中的臭氧含量要加以調(diào)整，以便在使用臭氧過程中使其保持在爆炸臨界值之下，即不高于15體積%。
在制備臭氧時作為基本原料而注入臭發(fā)生器的工藝級氧和/或二氧化碳和/或空氣，究竟采用其中的哪一種或哪幾種取決于應用本發(fā)明方法的可能的特定情況。混合氣體中的臭氧含量可以用本身已知的方式加以控制。
依據(jù)本發(fā)明方法的具體采用情況，將按照冶金工藝和所要生產(chǎn)的金屬質量要求而制備的混合氣體-其中的臭氧量可掌握在0.1～15體積%的范圍內(nèi)-從爐渣下面吹入金屬液漿中，而吹氧的持續(xù)時間和臭氧的體積百分比可以根據(jù)產(chǎn)品特性和設備設計加以改變。
現(xiàn)在讓我們舉幾個為解決前面提過任務的應用例子。
在生鐵的生產(chǎn)過程中，為了提高高爐爐膛的溫度并提高反應速度，可用適當比例的臭氧使氧得到富化，同時，通過在氧氣中摻入適當比例的二氧化碳產(chǎn)生吸熱過程，從而使高爐爐溫得以控制。
在現(xiàn)有的生鐵處理設備中，例如在各種脫硫之類的設備中，通過對氣體管道出口，以及在勞動保護和生態(tài)學方面采取必要的措施，可以使含臭氧的混合氣體成功地應用于生鐵的預脫碳。脫硅、脫硫等之中，同時頂吹、底吹或者復合吹入作為溫度調(diào)節(jié)氣體的二氧化碳氣體。
在用氧氣頂吹轉爐或其它轉爐煉鋼過程中，或者在采用平爐側吹氧(KORF)法平爐煉鋼過程中，鋼-含碳量在0.2～0.3%-以常規(guī)方法用O來煉制，然后將還含有適當量臭氧的混合氣吹入鋼水中，直至生產(chǎn)出所需成分的鋼為止。
為了縮短吹氧時間，可在采用KORF冶煉方式、用平爐冶煉的傾注鐵水階段就開始將含更少量臭氧的混合氣吹入鋼水中。為了同一目的，對于KORF法來說，從傾注鐵水開始就使用臭氧的混合氣體。
如果采用雙KORF法，吹入含臭氧的混合氣效率更高。
吹臭氧可以成功地應用在那些我們打算增加煉鋼爐中冷料比例的情況下。在這種情況下，含臭氧的混合氣在熔化期間就已經(jīng)吹入。
吹含臭氧的混合氣可以成功地應用于a)冶煉澆鑄用生鐵和鋼。
b)冶煉有色金屬和稀有金屬，以及c)濕法冶金中。
本發(fā)明的方法是這樣實現(xiàn)的通過裝在底部或側面的吹管或噴咀將富含臭氧的氧直接在渣層下吹入金屬浴中。也可以在封閉系統(tǒng)中，重復使用噴吹后，經(jīng)過凈化的含有臭氧和/或者其它氣體的氣體混合物。
本發(fā)明方法的優(yōu)點在于氧化(即去除溶于金屬中低濃度的雜質)導致以最簡單、最迅速、最經(jīng)濟的方式，生產(chǎn)出質量優(yōu)良的冶金產(chǎn)品。
本發(fā)明方法的另一優(yōu)點在于借助于二氧化碳來誘發(fā)吸熱過程，從而除了冷卻噴咀之外，還可以控制金屬浴的溫度。
權利要求
1.一種在吹氧精煉過程中從生鐵、鋼和其它金屬以及金屬合金中去除雜質化學元素，以及加速冶煉過程的方法，其特征在于控制游離氧的數(shù)量和溶池溫度。
2.權利要求
1所述之方法，其特征在于用引入臭氧的方法控制游離氧的數(shù)量。
3.權利要求
1所述之方法，其特征在于用引入二氧化碳的方法控制溶池溫度。
4.權利要求
2所述之方法，其特征在于臭氧化過程是通過使用臭氧含量為0.1～15體積%的混合氣體而實現(xiàn)的。
5.權利要求
2所述之方法，其特征在于臭氧用氧和/或空氣和/或二氧化碳制備。
6.權利要求
4所述之方法，其特征在于臭氧用氧和/或空氣和/或二氧化碳制備。
7.權利要求
1～6任何一項所述之方法，其特征在于溶化期間開始引入含臭氧的混合氣。
專利摘要
本發(fā)明涉及在吹氧精煉過程中，從生鐵、鋼、其它金屬以及金屬合金中去除雜質化學元素，以及加速濕法冶煉過程的方法。
文檔編號C22B9/00GK85105289SQ85105289
公開日1987年1月7日 申請日期1985年7月10日
發(fā)明者薩恩多·納吉, 約茨塞弗·米斯薩羅斯, 阿科斯·巴恩, 扎諾斯·豪瓦斯, 安德拉斯·比茨, 拉約斯·斯科特納, 扎諾斯·茨克拉瓦里 申請人:瓦西帕里·卡塔托·弗里斯茨托瓦拉拉特導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan