向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法技术

本发明专利技术提供一种向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法，用上面带孔、下面和/或侧壁带孔的基本封闭钢制容器，作为包装和加料容器，先将所需量的低密度挥发性金属或其合金，从下部开口以固态或熔融状态装入钢制容器内，预制成加料器；加料时将加料器浸入钢水深处或底部，钢水从下部开口进入加料器，所装低密度挥发性金属熔化并在钢制容器熔解、熔化前，通过上盖孔从钢水深处逐渐与钢水熔解、掺混，最终钢制盒子也全部熔入钢水。解决了向钢水中引入中低密度挥发性金属时的损失和挥发污染问题，所用低密度挥发性金属原料易购买、价格便宜、使用成本低，在设施或技术条件不完善的小型钢水熔炼炉也能实现准确配料和低的挥发污染。

Method for introducing a small amount of low density volatile metal into molten steel smelting furnace

The present invention provides a method for introducing a small amount of low density volatile metals to molten steel smelting furnace, using the above and / or below, with a hole with a hole in the side wall of the basic closed steel containers, packaging and containers as feed, first low density required amount of volatile metal or its alloy from the lower opening in the solid state the molten steel or loaded into the container, prefabricated feeder; when feeding will be immersed in the molten steel feeder or deep bottom of molten steel from the lower opening into the feeder, with low density of volatile metal melting and melting in steel containers, before melting through the upper cover hole from the depths of molten steel and molten steel gradually melting, mixing, the final steel all melt into the molten steel box system. To solve the problem of pollution loss and volatilization into low density volatile metal to steel water, with low density of volatile metal raw material purchase, the price is cheap, easy to use and low cost, can realize accurate batching and low volatile pollution in small steel smelting furnace facilities or technical conditions are not perfect.

【技术实现步骤摘要】
向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法
本专利技术属金属冶炼领域，具体涉及一种向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法。
技术介绍
在钢水连铸或铸造前引入少量其它金属元素进行调质，是一种常见做法。比如很多品种钢材在钢水出包前经常引入铝至0.02～0.06％。金属铝的熔点660℃，密度约2.7g/㎝3，虽然其沸点高于2400℃，但在1200℃以上其挥发就已非常明显。若直接把金属铝块、条加入钢水（温度1400-1550℃或以上，密度约7.5-8g/㎝3），熔化的金属铝液会先漂浮在钢水表面一段时间才能逐渐和钢水混熔，漂浮期间不仅和钢水的混熔速度慢，还容易挥发或者被钢水表面的熔渣、固渣侵蚀，被空气氧化，从而降低金属铝的利用率，使产品中金属铝的含量不易精确控制，挥发的金属铝在空气中氧化也会形成烟尘，恶化操作环境。因而开发了多种引入金属铝的工艺方法如喂线法：把铝做成φ3～10mm的铝线由喂线机以120～280m／min速度，在出钢时或在吹氩站喂入钢水深部。再如CAS法：钢包底部吹氩撇开顶部的渣子使钢液裸露，把一个耐火材料的浸渍罩插入钢水下约200mm处，罩内的钢水面上无渣子，里面充满氩气，把铝粒加入浸渍罩中，继续吹氩搅拌，铝粒逐渐熔化、融入钢水中。这些方法在设施完善的较大规模钢水处理中使用是行之有效的。但在小型的钢水熔炼过程中，如单炉1000kg以下，由于坩埚尺寸较小，在加铝设施不够合理完善的条件下，上述加铝方法不易实现，即便应用也存在金属铝挥发和烟尘量大，引入量不大精确的问题，尤其当加铝量比较大，如加铝到占钢水总质量的0.5-3.0%时，总是不易做得可靠、精确。小型的钢水熔炼炉一般用于特殊产品，对原料或熔炼成本的要求宽松一些。如精密铸造或熔抽法制备钢纤维，为达到较好的产品质量，也可采用如含铝20%左右的铁铝合金，或者含铝80%左右的铝铁合金，作为添加金属铝的原料。前者优点是熔点、密度接近于钢水，易用，混熔速度快，挥发或被熔渣侵蚀少，但铁含量太高，用量大时会改变钢水的基本组成；后者优点是添加量小，对钢水的基本组成影响不大，但熔点、密度都较低，不易用，混熔速度慢，挥发或被熔渣侵蚀量大。而且，这两种合金因用途、用量较少，一是难购买，二是价格较贵，三是质量不够稳定，因而若损失量大则成本高、挥发污染重。再如金属钙，熔点842℃，沸点1484℃，密度1.5g/cm³，难用常规方法加入。也有内包轻金属、外包铁皮的包芯线，也存在难购买、价格贵、不易使用的问题，以及损失量大、成本高、挥发污染重的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法，主要是用上面带孔、下面和/或侧壁带孔的基本封闭钢制容器如钢筒或钢制盒子，作为低密度挥发性金属或其合金的包装和加料容器，先将所需量的低密度挥发性金属或其合金，装入钢制容器内，预制成加料器，加料时将加料器浸入钢水深处或底部，钢水从下部孔以合适速度进入加料器，所装低密度挥发性金属熔化并在钢制容器熔化前，通过上部孔以合适速度逸出并熔入钢水中，最终钢制盒子也全部熔入钢水，所述孔具有限流作用；所述方法主要包括如下步骤：（1）根据所需低密度挥发性金属的添加目标量，结合钢水组成、钢水在熔炼坩埚中的体积、深度情况，以及钢水调质的要求，选定钢制容器的材质、尺寸及所需低密度挥发性金属或其合金的组成及添加量；（2）所述钢制容器具有上面、下面及侧壁，上面、下面间高度为钢水深度的10-30%；上面具有一个或多个出气、出低密度挥发性金属液的孔；下面和/或侧壁具有一个或多个孔，下面和/或侧壁下部孔为钢水入孔，侧壁上部孔在低密度挥发性金属液出液初期为出液孔，在低密度挥发性金属液出液末期为钢水入孔；钢制容器上面或侧壁下方连接按压定位杆或设置连接按压定位杆的按压连接部件；（3）将所需组成和添加量的低密度挥发性金属或其合金，装入、嵌入钢制容器内，制成加料器；加料器上面或侧壁下方连接按压定位杆，或通过所述按压连接部件连接按压定位杆；调整钢水坩埚口垂直向上；用手工或机动夹具，通过按压定位杆将一件或多件加料器浸入钢水深处或底部，加料器下面与坩埚底面距离为钢水深度的0-20%；在所述低密度挥发性金属熔化并经上部孔全部逸出熔入钢水前，所述定位杆在钢水中熔化、熔解速度较慢或不熔化、不熔解，所述钢制容器基本保持其容纳能力，或接触所述低密度挥发性金属液的钢制容器面、侧壁在所述低密度挥发性金属液的熔体和下液面逐渐上移前保持其容纳能力而不熔化、熔解到穿孔；（4）调整钢水的搅拌及温度条件，使加料器逐渐熔入钢水；（5）加料器熔尽后，将可熔性定位杆的末熔部分或不熔的定位杆移离钢水。所述低密度挥发性金属，包括金属铝或其合金、钙或其合金、镁合金；金属的形状为颗粒、线、条、片、带、棒等。所述钢制容器用所需材质和厚度、尺寸的钢板、钢筒，通过焊接、铆接制成，或用所需壁厚、尺寸的钢管，通过内壁螺纹连接带外螺纹的封头，或通过外壁螺纹连接带内螺纹的封盖形成两个端面，并开出所需的孔。所述加料器的上面孔、下面孔、侧壁孔，还可以是在加料器浸入钢水后，受热熔化或由外部的钢水、由内部的低密度挥发性金属液熔解、侵蚀形成。为实现这种孔，可在加工钢制容器的孔时不钻透，各留一薄层；或者钻孔但用金属薄片封堵，封堵方法包括将薄片粘接、焊接在孔口外或直接堵塞在孔内。当然所有孔都不钻透或封堵时，要考虑加料器内所含气体在浸入钢水后可能造成的问题，必要时可进行抽空排气。加料器完全封闭的好处是所装活泼金属如钙不受空气、湿气的影响。所述钢制容器的材质，优选与钢水组成相同或相近。所述按压定位杆可用耐急冷急热和钢水侵蚀如刚玉材质的陶瓷管、棒、杆，或内通惰性冷却气如氩气的钢管。加料器中低密度挥发性金属的熔化及排出情况，可通过按压定位杆所受到上浮力的变化情况判断，也可根据钢水表面的烟尘情况判断。通过上浮力的变化情况判断加料器中低密度挥发性金属的熔化及排出情况时，宜采用质量较小的夹具和按压定位杆，按压定位杆也应基本不受钢水侵蚀，此时若手工控制按压定位杆或其夹具时可感受到上浮力由大到小的变化，用机动夹具控制时若采用轻质及较长的水平连接杆时可看到定位杆、夹具逐渐下降。钢水表面的烟尘逐渐变大说明低密度挥发性金属含量逐渐提高，正常逸出和熔入钢水；若烟尘太大，说明低密度挥发性金属液逸出到了钢水表面，出液速度太快或搅拌不足。加料器上部的孔，应具有对所排出低密度挥发性金属液的耐侵蚀能力，不能在低密度挥发性金属液全部排出之前产生严重的侵蚀扩孔，以避免后期出液速度过快，因超过扩散溶解能力而以较高浓度漂浮到钢水表面，造成损失和烟尘。应对方法是采用略大厚度的上面，或在孔中镶嵌不熔于钢水的陶瓷管如刚玉短管，陶瓷管的下端略粗于上面孔径以免进入钢水后受浮力及低密度挥发性金属液流动摩擦力推出，所述陶瓷管最终会漂浮到钢水液面。浸入加料器之前，可将钢水调温到高于熔点30-100℃，钢水温度过低时，冷的加料器进入后升温及金属熔化乃至少量气化的吸热量很大，可能将邻近的较多钢水凝固包覆在加料器表面，造成麻烦；钢水表面可吹保护气如氩气，也可覆以略有隔氧作用的除渣剂或保温灰。所述钢水熔炉，包括电弧炉、感应炉，优选采用感应炉；感应炉中，对铁磁性钢料可用工频感应电炉，对非铁磁性钢料可用中频感应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法，用上面带孔、下面和/或侧壁带孔的基本封闭钢制容器作为低密度挥发性金属或其合金的包装和加料容器，先将所需量的低密度挥发性金属或其合金装入钢制容器内，预制成加料器，加料时将加料器浸入钢水深处或底部，钢水从下部孔进入加料器，所装低密度挥发性金属熔化并在钢制容器熔化前，通过上部孔逸出并熔入钢水中，最终钢制盒子也全部熔入钢水，所述孔具有限流作用；所述方法包括如下步骤：（1）根据所需低密度挥发性金属的添加目标量，结合钢水组成、钢水在熔炼坩埚中的体积、深度情况，以及钢水调质的要求，选定钢制容器的材质、尺寸及所需低密度挥发性金属或其合金的组成及添加量；（2）所述钢制容器具有上面、下面及侧壁，上面、下面间高度为钢水深度的10‑30%；上面具有一个或多个出气、出低密度挥发性金属液的孔；下面和/或侧壁具有一个或多个孔，下面和/或侧壁下部孔为钢水入孔，侧壁上部孔在低密度挥发性金属液出液初期为出液孔，在低密度挥发性金属液出液末期为钢水入孔；钢制容器上面或侧壁下方连接按压定位杆或设置连接按压定位杆的按压连接部件；（3）将所需组成和添加量的低密度挥发性金属或其合金，装入、嵌入钢制容器内，制成加料器；加料器上面或侧壁下方连接按压定位杆，或通过所述按压连接部件连接按压定位杆；调整钢水坩埚口垂直向上；用手工或机动夹具，通过按压定位杆将一件或多件加料器浸入钢水深处或底部，加料器下面与坩埚底面距离为钢水深度的0‑20%；在所述低密度挥发性金属熔化并经上部孔全部逸出熔入钢水前，所述定位杆在钢水中熔化、熔解速度较慢或不熔化、不熔解，所述钢制容器基本保持其容纳能力，或接触所述低密度挥发性金属液的钢制容器面、侧壁在所述低密度挥发性金属液的熔体和下液面逐渐上移前保持其容纳能力而不熔化、熔解到穿孔；（4）调整钢水的搅拌及温度条件，使加料器逐渐熔入钢水；（5）加料器熔尽后，将可熔性定位杆的末熔部分或不熔的定位杆移离钢水。...

【技术特征摘要】
1.一种向钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法，用上面带孔、下面和/或侧壁带孔的基本封闭钢制容器作为低密度挥发性金属或其合金的包装和加料容器，先将所需量的低密度挥发性金属或其合金装入钢制容器内，预制成加料器，加料时将加料器浸入钢水深处或底部，钢水从下部孔进入加料器，所装低密度挥发性金属熔化并在钢制容器熔化前，通过上部孔逸出并熔入钢水中，最终钢制盒子也全部熔入钢水，所述孔具有限流作用；所述方法包括如下步骤：（1）根据所需低密度挥发性金属的添加目标量，结合钢水组成、钢水在熔炼坩埚中的体积、深度情况，以及钢水调质的要求，选定钢制容器的材质、尺寸及所需低密度挥发性金属或其合金的组成及添加量；（2）所述钢制容器具有上面、下面及侧壁，上面、下面间高度为钢水深度的10-30%；上面具有一个或多个出气、出低密度挥发性金属液的孔；下面和/或侧壁具有一个或多个孔，下面和/或侧壁下部孔为钢水入孔，侧壁上部孔在低密度挥发性金属液出液初期为出液孔，在低密度挥发性金属液出液末期为钢水入孔；钢制容器上面或侧壁下方连接按压定位杆或设置连接按压定位杆的按压连接部件；（3）将所需组成和添加量的低密度挥发性金属或其合金，装入、嵌入钢制容器内，制成加料器；加料器上面或侧壁下方连接按压定位杆，或通过所述按压连接部件连接按压定位杆；调整钢水坩埚口垂直向上；用手工或机动夹具，通过按压定位杆将一件或多件加料器浸入钢水深处或底部，加料器下面与坩埚底面距离为钢水深度的0-20%；在所述低密度挥发性金属熔化并经上部孔全部逸出熔入钢水前，所述定位杆在钢水中熔化、熔解速度较慢或不熔化、...

【专利技术属性】
技术研发人员：游夏，王秀娟，
申请(专利权)人：淄博信晟机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37