真空精炼钢水的方法及其所用的设备技术

真空精炼钢水的方法，它包括的步骤为： 在真空精炼设备的真空脱气罐的顶部中可升、降地设置的顶吹喷枪的中心部位中设置氧气通道，然后用使燃料气体燃烧的氧气作载气将精炼熔剂输入该氧气通道中； 将用于使燃料气体燃烧的该氧气与该精炼熔剂在该顶吹喷枪中的该氧气通道中混合； 将燃料气体输入设在该顶吹喷枪枪体壁中并向该顶吹喷枪开孔的燃料气体通道中； 从而以该氧气和燃料气体在该顶吹喷枪的开孔和钢水之间形成火焰，同时，使该精炼熔剂通过此火焰以加热和熔化该精炼熔剂；及 然后使该经加热－熔化的精炼熔剂到达该钢水表面，以精炼此钢水。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于在RH真空脱气设备、DH真空脱气等设备中真空精炼钢水的方法的专利技术。尤其是，本专利技术提供了可用精炼熔剂有效地进行钢水的真空精炼反应的方法和设备。近年来为满足日益增长的对产品的严格的质量要求已导致了按ppm的数量级去除杂质的需求。为满足这种需求，一直试图将铁水预处理及二次精炼用到炼钢工艺中。比如，为用RH真空脱气设备生产超低硫钢、日本未审专利公开5-171253、5-2877359、5-345910及6-65625等文献公开了精炼熔剂的喷射方法，其中精炼熔剂(脱硫剂)与惰性载气一起经顶吹喷枪，对着在装有顶吹喷枪的RH真空脱气设备的罐中循环流动的钢水吹去，然后强制其进入此钢水，从而使此钢水脱硫。另一方面，本专利技术的申请人已在日本未审专利公开7-41826中提出一种方法，其中，将精炼剂喷在或加在钢水的表面上，同时借助于真空处理设备中的烧咀加热此钢水，以防止钢水温度下降及促使该精炼熔剂熔化，借此改善脱硫效果。在此同一份公开文献中，本申请人已公开了一种技术，其中可同时喷出燃料气体，用于此燃料气体燃烧的氧气及精炼熔剂(借助于惰性气体，如氩气)的顶吹喷枪，尤其是包括设在用于喷出氧气的拉瓦尔枪下端处的扩散面中的燃料气体输送孔；设在该氧气通道(轴向中心)中的精炼熔剂引入管，开向该扩散空间中的该精炼熔剂喷出口的顶吹喷枪以悬挂状态被可升、降地设置在真空脱气罐中，进行用该燃料气体和氧气加热烧咀火焰和该精炼熔剂的喷射，从而用该烧咀中的燃烧(火焰)热预热此精炼熔剂，直到该精炼熔剂到达该钢水表面为止，借此促使该精炼熔剂在钢水中熔化，从而改善脱硫效果。日本未审专利公开5-195043公开了一种方法，其中将具有等离子电极的等离子枪设在RH脱气设备中，设在钢水面以上的其侧壁上，将熔剂输送管设在该等离子枪的枪体上，以将熔剂输到等离子流中，在喷射过程中用等离子流加热和/或熔化此精炼剂，直到此精炼熔剂到达钢水表面为止，然后此熔剂被引入钢水。如上所述，按常规技术，在真空脱气设备中用精炼熔剂(脱硫剂)精炼钢水时，该精炼熔剂借助于作为载气的惰性气体被引入该钢水的表面中，而且，在加热精炼熔剂时，通过用氧气和燃料气体进行烧咀燃烧加热处理，或借助等离子流进行加热处理。在将精炼熔剂，比如脱硫剂引入钢水中时为何采用惰性气体作载气的原因如下一般来说，钢水的脱硫反应用下式表示其中〔〕表示〔〕中的组分是钢水中所含的一种组分，而()表示()中的组分是渣中所含的一种组分。因此，为降低该式左方中的钢水中的硫含量，则必须进行1)加作为脱硫剂的石灰(提高CaO)及2)降低该钢水中的氧浓度。为降低钢水中的氧浓度，则必需加作为脱氧剂的铝及防止钢水与气氛中的氧接触而引起的钢水中氧浓度的升高。这就是为何该脱硫反应被认为是还原精炼的原因。为此，按常规的脱硫方法，通常的作法是借助惰性载气，如氮或氩气经插在钢水表面之下的喷咀将脱硫粉末吹入钢水中，或经置于钢水表面上方的喷枪对着钢水表面喷吹脱硫粉末。也就是说，用氧气作为载带此粉末的气体，或作为对着钢水表面喷吹的气体则导致钢水氧浓度上升，从而抑制了该脱硫反应，因此从这一原理的观点出发，一直被认为是不合理的。按上述的公知的技术知识借助作为载气的惰性气体将精炼熔剂引入钢水的表面中，则因该引入的惰性气体或粉状精炼熔剂而导致钢水温度下降，然后这又导致了该精炼熔剂的冶金反应延迟，或，在有效地采用烧咀燃烧加热的情况下，使形成于喷枪下端的烧咀火焰温度下降，结果使已到达钢水表面处的精炼熔剂的温度下降，因此使该精炼熔剂的反应效率下降。另一方面，这样的方法，其中在精炼熔剂到达钢水表面之前，用等离子枪加热或熔化精炼熔剂，就涉及到以下的缺点1)还需精炼枪用于通过吹氧进行脱碳，或用于其它目的。2)等离子还需要特殊的能源及控制设备。3)一般来说。气氛压力下降使得等离子引入的功率下降。结果，使热量值变小，从面使此法不适于熔化大量的粉末。此外，熔剂精炼，在真空精炼设备中，尤其是涉及到引入脱硫剂的熔剂精炼有这样的问题在上述的，其中的构成真空罐的耐火材料是新的设备中和在上述的，其中的构成真空罐的耐火材料由于反复用于常规脱气而大量熔损的设备中的精炼之间，精炼结果产生差异，即使这两种情况在脱硫前的钢水成份、包中的渣成份，循环气体的吹入条件、精炼熔剂的成份、颗粒尺寸、喷吹条件及其它条件方面彼此相同也是如此。这就是说，前者的脱硫率比后者的低，这表明，前者为达到不超过10ppm的预定目标值的脱硫所需的精炼熔剂的消耗比后者的高。在上述的钢水真空精炼中，采用熔剂的、可以较高的功率进行的、而同时在整个精炼其中是均匀的、因而可在短时间内完成的精炼则一直为本
所期望。因此，本专利技术的目的在于提供一种更有效的真空精炼方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于在通用的、简单系统中，用熔剂进行的精炼过程中补偿钢水温度下降的方法和设备。本专利技术的再一目的在于提供一种在真空罐中使用熔剂的精炼方法，该法可在构成上述真空罐的耐火材料的整个寿命期，即从该耐火材料的早期至其末期(下文指的是单次耐火材料寿命期)的期限中将精炼熔剂的单位需求保持在低值。根据本专利技术，提供了这样一种精炼工艺，其特征在于借助作为载气的氧气使用精炼熔剂。确切地说，该精炼工艺包括以下步骤借助氧气作载气将精炼熔剂如，脱硫剂吹入设在真空脱气罐顶部中的顶吹喷枪中的氧气通道中；将该精炼剂与输入此氧气通道中的氧气混合；将燃料气体输入经过此顶吹喷枪及在该顶吹喷枪喷出孔附近开口的燃料气体通道；将该混合气体与该燃料气体在此顶吹喷枪喷出孔附近混合，从而形成火焰；用此火焰加热和熔化该精炼熔剂，然后将熔化了的精炼熔剂送入钢水中。为何在该作为还原精炼的脱硫反应中还用氧气作载气的理由是基于这样一种新发现降低该真空罐中的气氛压就可降低与钢水接触的氧的分压，从而能使该载气中的氧浓度降低。还有，根据本专利技术，由于该燃料气体也用作为载气的氧气进行完全燃烧，所以到达和污染此钢水的污染气体的量就很小。此外，在本专利技术中，如下文将述，由于精炼熔剂在因上述燃烧而形成的火焰中加热和熔化，所以此顶吹喷枪的高度被设为一预定值。该预定的喷枪高度使得该燃烧气体在钢水表面附近处的流速下降，而且使之难以到达此钢水表面。即使此污染气体进入了钢水表面，但由于此钢水在真空罐内以大流量的涡流态流动，所以此污染气体即刻在钢水中扩散，从而避免了此污染气体对该熔化了的精炼熔剂的影响。此外，本专利技术人已对此精炼熔剂在烧咀火焰中，在其到达钢水表面之前的加热和熔化所需的条件作了研究，即，对单位粉末输入的热量、该粉末的颗粒尺寸、该粉末的熔点和喷枪的高度等进行了研究，结果就能使该精炼熔剂按本专利技术用烧咀火焰加热-熔化。借助上述技术，可防止因引入精炼熔剂而使此钢水温度明显下降，同时还减少了此精炼剂的消耗。此外，按照本专利技术，将该精炼熔剂的输入流量F和该真空精炼处理过程中的钢水循环流量Q调整得满足以下要求0.5≤F/Q≤1.5，从而能将该精炼熔剂的消耗，在构成该真空罐的耐火材料的整个单次寿命中都保持得很低。当然，要紧的是，当将F和Q保持在上述范围内时，该真空罐中的钢水就可令人满意地环流，从而消除了因污染气体进入钢水所引起的有害影响。附图说明图1是用于实施本专利技术的RH真空脱气设备的一实施方案的剖面的局部正视图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：星岛洋介，大贯一雄，福田和久，井口雅夫，御福浩树，永浜洋，山本弘明，柿添英一，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：