[發明專利]用于將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的方法

在審

• 申請號: 201880078317.3
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN111542620A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 安德魯·卡梅倫
• 申請（專利權）人: 林德有限責任公司
• 主分類號: C21C5/30
• 分類號: C21C5/30;C21C5/46;C21C7/00;C21C7/068
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

本發明涉及一種用于將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的方法，其中所述液體金屬熔池包含待氧化的物質，其中所述顆粒材料借助于第一氣體料流被攜帶到所述液體熔池。控制固體噴射速率，使得液體熔池溫度和/或所述液體熔池溫度的演變被維持在預定溫度范圍內，并且通過調節所述第一氣體料流的流量來控制所述第一氣體料流進入所述液體熔池中的穿透深度。至少一股第二氣體料流被噴射到所述液體中，其中所述第一氣體料流和所述第二氣體料流是氧化氣體，特別是氧氣，并且所述第一氣體料流的氣體流量和所述第二氣體料流的氣體流量的總和基于所述待氧化的物質的質量和用于氧化所述物質的質量的期望時間來確定。

本發明涉及用于借助于噴槍將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的方法，該噴槍包括軸向固體噴射管，其中液體金屬熔池包含待氧化的物質，其中顆粒材料借助于第一氣體料流被攜帶到液體熔池，并且其中具有顆粒材料的第一氣體料流穿透到液體熔池中。

在不銹鋼制造中，熔融金屬經受氧氣精煉步驟，該氧氣精煉步步驟通常包括脫碳和脫硅。可以參考待除去的碳和硅的質量以及在精煉步驟持續期間恒定耗氧量的假設來估算該精煉步驟所需的氧氣流量。

碳和硅的氧化精煉反應將產生熱量，因而液體金屬熔池的溫度可能升高。從冶金學的角度來看，希望使金屬熔池溫度的升高最小化或將溫度維持在一定范圍內。因此，已知的是將廢料添加到金屬熔池中以便調節溫度。

另一方面，煉鋼期間產生大量的粉塵和顆粒。它們是不銹鋼和鐵合金生產中不受歡迎的副產物。這些材料代表收率的損失，并且由于它們通常被歸類為危險廢物，因此大量的成本可能與它們的處置、儲存或再處理相關聯。

如果這些材料可以再循環到煉鋼轉爐，則可以避免這些成本并可以降低對環境的影響。

WO 03/091460 A1公開了一種用于將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的冶金噴槍。該噴槍包括主氣體管，該主氣體管限定終止于第一拉伐爾噴嘴的軸向主氣體通道。包含顆粒材料的載氣被送入加速主氣體射流中，因此顆粒材料以超音速被帶出拉伐爾噴嘴。主氣體射流被燃燒的碳氫化合物氣體的環形超音速流所籠罩。

WO 03/091460 A1中描述的噴槍已被設計成增加顆粒材料進入液體金屬的穿透深度。然而，如果穿透變得過多，則存在損壞熔爐或者轉爐的基部或底部中的耐火材料的風險。向中央主氣體射流中添加固體使得該射流更加具有穿透性。

另外，將顆粒噴射到轉爐改變了該方法的物理過程和化學過程。就物理過程而言，重要的是顆粒料流穿透液體熔池到足夠的深度，以確保良好回收噴射的材料。同樣重要的是要確保液體金屬的空化現象不會嚴重到以至于由于射流沖擊區的液面破裂而導致轉爐底部腐蝕或過度飛濺。

就方法的化學過程而言，將冷顆粒噴射到轉爐中將改變熱量和質量平衡，并且應當選擇噴射速率以確保液體的溫度被控制在可接受的限度內。

本發明的一個目的是提供用于將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的方法，該方法確保上文提到的物理和化學要求得到滿足。

特別地，一個目的是提出用于將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的方法，該方法允許顆粒材料足夠深地穿透到液體金屬熔池中，以確保噴射材料的良好回收，卻避免了可能損壞轉爐底部的過深穿透或液體內容物的過度飛濺。

這些損壞的風險原則上可以通過降低噴射速率來克服，但這將限制冶金或成本效益。也可以降低氧氣流率，但這會增加氧氣吹煉時間并降低生產率。另外，可以增加噴槍高度，即噴槍出口與金屬熔池表面之間的距離。但是，如果高度變得顯著大于超音速主氣體射流的潛在核心長度，則氧氣效率將由于夾帶和發散而降低。

這些目的至少部分地通過借助于噴槍將顆粒材料噴射到液體金屬熔池中的方法來解決，該噴槍包括軸向固體噴射管，其中液體金屬熔池包含待氧化的物質，其中顆粒材料借助于第一氣體料流被攜帶到液體熔池，并且其中具有所述顆粒材料的所述第一氣體料流穿透到所述液體熔池中，并且該方法的特征在于