[發(fā)明專利]利用二氧化碳進行鋼脫碳

在審

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• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN113614255A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 曼蘇爾·阿爾-哈爾比
• 申請（專利權）人: 沙特基礎工業(yè)全球技術公司
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068;C21C7/10;C21C7/072;C21C5/52
• 代理公司: 北京柏杉松知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 回振海;王慶艷

描述了鋼的脫碳方法。該方法包括使二氧化碳與鋼水在電弧爐、鋼包爐或真空脫氣單元或其組合中進行接觸。

相關申請的交叉引用

本申請要求2019年2月3日提交的美國臨時專利申請第62/805051號的優(yōu)先權權益，其全部內(nèi)容在此通過引用并入本文。

技術領域

本發(fā)明總體涉及鋼的脫碳。特別地，本發(fā)明涉及在一個或多于一個的煉鋼階段中使用二氧化碳作為氧源進行鋼的脫碳。

背景技術

電弧爐(EAF)通過電弧熔化爐內(nèi)放置的一堆或多于一堆廢金屬進行煉鋼。除了電弧的電能外，由利用燃料和氧化氣體的輔助燃燒器產(chǎn)生具有高熱量的燃燒產(chǎn)物來提供化學能以輔助電弧。在某些情況下，廢料通過爐頂開口從桶中倒入爐膛，桶中也可能包括爐料碳和造渣材料。在某些情況下，爐料可能包括石灰、白云石石灰和碳，或者這些物質(zhì)可以在加熱過程中注入。有些操作在廢料桶中添加一些石灰和碳，并在注入時補充這些物質(zhì)。在直接還原鐵工藝中，在EAF的初熔過程以及達到平浴條件后，通過超聲速的方式進行工藝氧氣注入，并可以啟動碳的注入。在低熔池水平時，當使用超聲速噴嘴的氧氣引入性能最小時，在熔池中會積累一個相對較高的初始碳量，并引起工藝中后續(xù)過程的沸騰和/或反應。此外，過量的氧氣會導致熔池過熱，從而影響熔爐的效率。

在熔化階段，電弧和燃燒器將爐料熔化成一個金屬熔池，稱為碳-金屬熔合物，它會在爐底或爐邊積聚。通常情況下，通過熔化所有引入的爐料達到平浴后，電弧爐進入精煉和/或滲碳/脫碳階段。在這個階段，金屬繼續(xù)被電弧加熱，直到存在的造渣材料與碳-金屬熔合物中的雜質(zhì)結(jié)合并作為爐渣浮到表面。當碳-金屬熔合物達到沸點溫度時，熔合物中的爐料碳與熔池中存在的任何氧氣結(jié)合，形成一氧化碳氣泡，這些氣泡上升到熔池表面，導致爐渣起泡。

注入碳的一個用途是使爐渣起泡并減少爐渣中的FeO。使用傳統(tǒng)的燃燒器/噴槍安裝配置時，碳注入流的行程需要與傳統(tǒng)的氧氣注入流的行程相同。碳流的中斷或低效的碳注入會降低殘渣起泡的效果。傳統(tǒng)的碳注入流必須行進的較大的距離也會降低它穿透爐渣的速度和能量。

噴槍注碳的另一個問題是，當熔體和爐渣從外部混合時，氧氣和碳結(jié)合產(chǎn)生火焰，留下更少的碳用于爐渣起泡，并減少爐渣中的FeO。

產(chǎn)生的熔合物和爐渣可以在鋼包爐中進行進一步加工。在鋼包爐中，鋼水可以被再加熱，熔融金屬中的化學成分可以被調(diào)整。在鋼包爐中，鋼的溫度可以通過電力進行調(diào)節(jié)。通常，可以從鋼包爐底部鼓出氬氣用以進行鋼水的循環(huán)并提高加熱效率。所需的加熱能量不僅取決于所需的溫度增量，還取決于添加到鋼包爐中的合金的量和熱性能(比熱)。通常，鋼包爐用于對含有爐渣的鋼進行脫硫、鋼的鈣處理和進行其他合金化和添加物的修整。

鋼包爐中生產(chǎn)的鋼可以進行真空脫氣。真空脫氣是一種常見的冶金過程，在此過程中，鋼包爐內(nèi)處理過的熔融金屬(例如，鋼、鐵、鋁和/或諸如此類)暴露在真空中。在某些情況下，真空脫氣的效果可以通過在熔融金屬中通入氣體如氬氣(Ar)的方式來增強(例如，置換熔化金屬內(nèi)的反應氣體、促進熔融金屬的混合和/或諸如此類)。真空脫氣可以有利地去除反應氣體如氫氣和/或熔融金屬中不希望的微量元素、限制反應元素的氧化和/或熔融金屬中非金屬氧化物夾雜物的形成，最終可以使用熔融金屬提供更好的鑄件。

因此，目前的煉鋼系統(tǒng)在大部分廢鋼熔化煉鋼工藝中的效率不是很高，并且在許多其他的傳統(tǒng)煉鋼工藝中基本是無效的。

發(fā)明內(nèi)容