[發(fā)明專利]鐵合金的制備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680020733.5
• 申請日: 2006-06-01
• 公開（公告）號: CN101194031A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·M·卡梅倫
• 申請（專利權(quán)）人: 英國氧氣集團有限公司
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068;C21C7/00;C21C5/00;C21C5/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;韋欣華

本發(fā)明涉及由廢鋼制備鐵合金(″鐵合金″)，尤其涉及不銹鋼的制備。

不銹鋼是低碳鐵合金，典型地包括鉻和鎳作為合金元素。典型的組合物包含18％重量的鉻、8％重量的鎳和小于0.1％重量的碳，余量是鐵和任何其它合金元素(偶然的雜質(zhì)除外)。一般通過在電弧爐中熔化軟鋼廢料和高碳鐵合金進料，以形成粗合金來制備不銹鋼，該粗合金包含比產(chǎn)品中所期望的最高達0.5％重量的鉻，碳含量為0.25％至2.5％重量，硅含量為0.2％至1.5％重量。碳和硅的具體水平取決于產(chǎn)品規(guī)格、煉鋼實踐和容器尺寸。粗合金在熔化狀態(tài)下被轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)爐，其中從熔化金屬表面下方，用氧氣吹熔化合金，以便氧化所得不銹鋼至含碳量小于0.1％重量。在許多情況下，通過使用頂部噴槍補充浸沒的吹氣，以為精煉周期部分釋放另外的氧氣。

在吹風(fēng)期間，隨著碳水平逐漸減少，因此有氧氣與鉻反應(yīng)形成氧化鉻的趨勢。因為氧化反應(yīng)的放熱性質(zhì)，也有在轉(zhuǎn)爐中產(chǎn)生過熱溫度的相關(guān)趨勢。在實踐中，可通過采用氬-氧脫碳(AOD)實踐來抵消該趨勢，通過用氬氣逐漸或逐步地稀釋氧氣，以便降低一氧化碳的分壓，從而先于鉻的氧化促進碳的氧化。通過這種方法，大部分鉻保留在熔化金屬中。避免鉻的氧化幫助將溫度保持在可接受水平，例如不高于1750℃的溫度。有時，添加非微粒廢料以進一步促進溫度控制。在典型的實例中，以氧氣比氮氣的比率(體積比)為3∶1開始吹風(fēng)。在一系列步驟中改變該比率，在給定的步驟中用氬氣代替氮氣，改變至其中氧氣而不是氬氣成為氣體混合物中較少組分的比率。氣體混合物的精確系列和該方法的其它細節(jié)取決于所制備的鋼的等級。在吹風(fēng)之后，可加入一些硅鐵以還原熔渣中的氧化鉻，可引入石灰作為脫硫劑。

為了制備不銹鋼，可用Creusot-Loire-Uddeholm(CLU)法代替AOD法。CLU法類似于AOD法，但一般使用蒸汽代替氬氣，以稀釋從熔體表面下方吹入熔體的氧氣。

在電弧爐中熔化廢鋼和合金材料期間，可以以化學(xué)結(jié)合的形式加入一些氧原子，作為部分原材料，例如如果廢料處于氧化狀態(tài)，或如果使用含氧助熔劑例如石灰或石灰石。還有，環(huán)境中的一些氧氣和可能的一些水分與熔化的金屬反應(yīng)。結(jié)果部分合金元素特別是鉻被氧化，結(jié)果在電弧爐中熔化廢鋼期間，鉻損失進入在熔化金屬頂部形成的熔渣層中。

不僅熔渣層的氧化鉻損失是不利的，因為這一原因，結(jié)果需要將不必要的大量的鉻加入電弧爐中的廢鋼中，而且因為它對熔渣層的性質(zhì)有不良影響，因而也是不利的。在電弧爐的常規(guī)操作形成軟鋼而不是合金鋼期間，將含碳材料加入熔渣，以便通過碳和熔渣中的可還原氧化物反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳泡沫。一氧化碳泡沫的形成引起泡沫熔渣。公認帶泡沫熔渣的電弧爐的操作比具有靜止熔渣的操作具有幾個優(yōu)點。詳細地說，前一種情況能量消耗較小，在泡沫熔渣操作中，電極和熔爐壁的耐火內(nèi)襯的消耗也比在靜止熔渣操作中更少。然而，相當大比例的兩性氧化物例如氧化鉻的存在增加了熔渣的粘度，減少了可用于形成可還原氧化物例如氧化亞鐵的氧氣量。對于實際的目的，在不銹鋼的制備中不可能操作帶有泡沫熔渣的電弧爐。

WO-A-00/34532公開了可通過長柄勺將熔化鋼從電弧爐轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)爐，在從熔爐流出熔化鋼和熔渣之前，將細微粒硅鐵加入到電弧爐中的熔渣中。結(jié)果，硅鐵與氧化鉻在熔渣中進行反應(yīng)，結(jié)果形成熔化鉻金屬，該熔化鉻金屬沉降至熔化金屬中。然而，這樣的過程難以令人滿意地控制。不能準確得知進入電弧爐中熔體的氧氣的準確量。如果添加太少的硅，熔渣的氧化鉻含量將殘留太高；如果添加太多的硅，在轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)爐的鋼中產(chǎn)生的硅含量將太高，因而增加精煉時間和增加轉(zhuǎn)爐中形成的熔渣的量。WO-A-03/104508公開了精煉鐵合金例如不銹鋼的方法，該方法包括步驟：將分子氧或包含分子氧的氣體混合物吹入鐵合金的熔體中，其中從上面將冶金學(xué)上可接受的微粒材料例如鉻鐵或鉻鐵礦引入熔體中，用第一超聲波氣體噴嘴將微粒材料攜載進入熔體中，該第一超聲波氣體噴嘴傳送(travels)到熔體中，被第二氣體噴嘴包裹。然而WO-A-03/104508沒有解決在電弧爐中最初熔化鋼的問題。

依照本發(fā)明，提供了制備不銹鋼的方法，該方法包括步驟：

a)將鋼進料熔化；

b)通過從置于熔化鋼表面上方的噴槍將分子氧吹入熔化鋼中，至少部分地精煉所得熔化鋼；和

c)在精煉步驟期間，從噴槍將至少一種第一冶金學(xué)上可接受的微粒材料引入熔化鋼中，該微粒材料選自鉻金屬、含鉻合金和鉻礦石；

其中在泡沫熔渣條件下將鋼熔化。