用产生少量或大量气体的反应材料在熔体中进行处理的方法和设备技术

本发明专利技术包括在使生铁通过外浇口的过程中连续或不连续地添加为进行脱硫或生产可获得的延性铁所必须的反应／孕育材料的方法和设备，其中包括用于在熔体中熔化、汽化和分布反应／孕育材料（如镁蒸汽－硅铁）的隔室。对于非定量的或可自由限量的铁而言，可连续地进行该处理。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及借助于加入可被汽化并产生大量或少量气体的反应材料和其它的孕育剂或精炼材料，在熔体中进行冶金处理。现在已知可在熔体中进行多种冶金处理-如延性铁-它们采用纯镁或其合金作为反应材料，使该反应材料在熔体中汽化，以获得球状石墨，并进行其孕育处理，或用于脱硫、脱氧或类似处理。采用常规工艺，汽化是靠反应材料和熔融金属之间的直接接触而实现的。将所需数量的反应材料直接放入熔融金属中，并靠其加热和汽化。反应材料的加料和冶金处理通常是间断的，并且还不免产生大量的蒸气损失和熔体处理的缺陷。最近已经提出一种在熔体中冶金处理可汽化的反应材料的方法，其中，将上述的反应材料放入至少一个浸没在熔融金属中的隔室内，并且在不与金属直接接触时进行汽化。实际上，反应材料是通过隔室的壁而被加热和汽化的，并且将生成的蒸气朝着熔融金属的方向排出隔室之外。但是，尽管该方法在使用中有某些优点并可使蒸气在熔融金属中分布以便更均匀地进行处理，但是该方法仍然是一种不连续的方法。换言之，就反应材料的不连续供应而论，采用现有的方法进行的冶金处理均是不连续的。另一方面，对某些处理而言，除了可汽化的材料之外，还必须在熔体中加有孕育剂或精炼材料。对这些材料的计量和向熔体中的运送通常是在金属的移送过程中靠简单的添加而进行的并产生氧化反应，同时形成导致在成品铸件中出现缺陷的残渣。在目前的现有技术中并不知道在一种保护气氛中，从熔体内部，相伴的但又是分开地加入反应材料和孕育材料。本专利技术的目的在于借助于一种即使在将反应材料和孕育材料相伴地直接加入熔体中时也允许连续地处理熔融材料的方法和设备，而避免按照现有方法给连续或非连续冶金处理带来的限制。本专利技术特别适用于铁的脱硫、球化等冶金处理，但并不排除更广泛地应用于其它热的液体，无论是金属熔液或非金属热熔液的处理。至少就在熔体中的处理而论-特别是延性铁-认为本专利技术起始于将反应材料放入一浸没在熔体中的隔室内的现有工艺，但是具有如下所述的创新，即借助于由一根据与要处理的金属相关的数据而定的调节器控制的气密的计量系统，在大气压力下，从外部环境连续地加入称之为试剂的材料，该材料即使在产生大量的气体时也可促进形成球体；并且，根据稳定的系统，分别但又是相伴地加入在下文中被称之为孕育剂的其它材料，用以在熔体中精炼或凝固石墨。本专利技术可适于在可排空的容器，例如可将内容物排入铁水包的容器中的不连续熔体中的处理，同时根据由要处理的熔体确定的，因而是已知的冶金物数量和特性，在工艺过程中连续加入试剂，在必要时，还加有孕育剂。本专利技术还可适于在外浇口或浇道中流动的连续的熔体，这是通过根据要达到的金属的不同参数连续地加入试剂，在必要时，还加有孕育剂而实现的。试剂和孕育材料通过一个称之为反应器的专门的隔室加入，该反应器包括一个汽化室和一个膨胀室，并且保持反应器的压力使之与反应器浸没于其中的熔体的金属静压力相同。将试剂连续地加入汽化室，并使之借助于熔体的高温从固态转变为气态，或者，在采用具有较高的沸点的试剂的情况下，从外部提供补充的热量。在穿过膨胀室进入熔体的深部区域并在其内循环之前，试剂在不与熔融金属直接接触，但是靠传导和幅射传热时汽化。孕育剂通过其底部由熔体本身形成的膨胀室引入，并在与熔融金属直接接触时熔化，由于吸引离开隔室的试剂材料的蒸气和由其密度高于过孕育金属的熔体产生的金属静压推力的综合作用，使其局部过饱和并在熔体内循环。因此，通过溶解，它们进行为获取无杂质的有高度的均匀性并随时可注入结晶器的熔体而必需的物理和化学反应，从而减少试剂和孕育剂的消耗并降低能耗，减少污染。本专利技术的目的是-借助于连续的加料系统进行不连续的处理，即用有限量的金属和已知的均相特性的处理，由此减少装入熔体中的反应材料的数量并因此而减少倘若固态或液态的试剂意外地与熔体接触时出现的任何激烈的反应；-汽化并增溶沸点高于熔体温度的元素；-在可汽化的元素促进形成球状石墨和/或其它各种形态的石墨的同时，根据稳定的系统，进行孕育剂的添加和分布，以利于-在铸铁中-石墨的凝固；-进行连续的处理，即对温度、化学成份和处理量等参数连续变化的非限定量的金属进行连续的处理，以在处理后获得具有所需特征的熔体；-连续控制汽化和孕育工艺，调节该工艺，以确保加入的试剂/孕育剂完全溶解，由此避免因氧化或生成杂质而造成的损耗；-由于完全自动地控制生产循环，在球墨铸铁或其改型(例如蛭石)的情况下，该生产循环生产出可随时用于浇铸的孕育材料，从而消除了复杂的冶金操作。另一要点是采用可有利于改善金相结构的高沸点试剂原料，如钙、锶、钡或镧的可能性，以及考虑现有技术，采用在实时内，以最佳效果适应要处理的金属的实际参数的工艺的可能性。在参照相关的附图进行下列说明时，可以更加清楚本专利技术的其它细节和特点，图中附图说明图1是适于在位于铁水包内的熔体中进行不连续的冶金处理的设备的一个实施例的垂直剖视图；图2是适于在穿过一外浇口或浇道的熔体中进行连续的冶金处理的设备的一个实施例的垂直剖视图；图3是沿图2中的箭头III-III的水平剖视图；图4是沿图2中的箭头IX-IX的垂直剖视图；图5是用于在穿过一浇道或外浇口的熔体中进行连续的冶金处理的多反应室设备的一个实施例的水平剖视图；图6是沿图5中的箭头VI-VI的纵向剖视图7是沿图5中的箭头VII-VII的剖视图；图8是沿图5中的箭头VIII-VII的另一剖视图；以及图9是按照本专利技术的用于冶金处理的反应室的另一构形的剖视图。按照本专利技术的处理方法包括将试剂10以及在有必要时的孕育剂11连续地加入连续的或不连续的熔体中，即已知的或不定量的熔体。如果是已知的定量熔体，则可将其装入一个铁水包13中，并在每次处理之后更换；如果是不定量的熔体，则熔体可以穿过外浇口或沿浇道14流动。试剂10或孕育剂11的上述供料是借助于至少一个浸没在要进行处理的熔体12中的专用装置15而进行的，该装置在下文中被称为反应器并具有一个汽化室16和一个膨胀室17，二者靠位于汽化室16和/或自由表面之上的一个设定标高处的通道18相互连接。每个反应器可以是单独的一件，或包括若干个不同的构件，甚至是由非单一的但具有合适的物理和机械性能的气密材料制成，以便承受操作应力并保持在反应过程中在内部产生的并防止熔融金属返回膨胀室的内部压力。应当注意到，反应器可装在一个固定的或可移动的位置上。汽化室16和膨胀室17可以同轴地或并排地配置。相应地，由于反应器的构件可能在要处理的熔体中，或与要处理的熔体相关，所以在各实施例中反应器15的几何形状可以有很大的变化。因此，反应器15可以如图1所示，呈浸没在位于铁水包13内的熔体的中心或一侧的钟形。另一种方案是，如图5至8所示，反应器15可以是沿一个槽或浇道14的壁配置的块形结构。在各实施例中，汽化室16的顶部敞开，并且通过通道18仅与膨胀室17连通，而不与熔体连通。熔融的熔体仅与汽化室16的侧壁和/或底部接触。另一方面，膨胀室17在顶部通过通道18与汽化室16连通，而在其底部和/或侧面，经可能的通道17′直接地朝向熔体全部或局部地敞开。用于供应装入和来自一第一供料槽/计量装置20、20′的试剂材料的第一导管19与汽化室6相连(图中所示的上述槽/计量装置用于粒状材料，但可以设想也适用于线状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过向熔体中加入至少一种具有少量或大量气体生成的可汽化的试剂材料和可能的至少一种孕育材料，在熔体中进行脱硫、脱氧、精炼、球化等冶金处理的方法，试剂材料靠热交换由熔体的热量汽化而不与熔体直接接触，孕育材料在与熔体直接接触时熔化，其特征在于，使试剂材料从保持处于一定压力下的熔体外连续地加入，并根据要处理的熔体所需的最终特性计量试剂材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃托雷本纳蒂，
申请(专利权)人：埃托雷本纳蒂，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]