混合物、這種混合物用于調制煉鐵和煉鋼時位于冶金容器中的金屬熔體上的渣的用途以 ...的制作方法
【專利說明】混合物、送種混合物用于調制煉鐵和煉鋼時位于冶金容器中 的金屬膝體上的渣的用途從及方法
[0001] 本發明設及用于引入到煉鐵和煉鋼時位于金屬溶體上的渣中的含儀、碳和侶的混 合物，本發明還設及運種混合物用于調制煉鐵和煉鋼時位于冶金容器中的金屬烙體上的渣 的用途W及方法，該冶金容器例如是轉爐、電弧爐或鐵水包。
[0002] 在煉鋼和煉鐵時，在誘注前要將生鐵烙體與不希望的成分分離。
[0003] 如果使用轉爐，則為此在現今最廣為使用的LD-法中，借助于吹管將氧頂吹到位于 用堿性耐火材料制成的轉爐中的生鐵烙體上。運種將氧頂吹到生鐵烙體上的過程也稱為精 煉。在精煉時，鐵伴生物，特別是呈碳、儘和憐形式的鐵伴生物被吹入的氧氧化，并與加入的 燒石灰一起形成浮在該金屬烙體上的渣層。
[0004] 在電弧爐中，生鐵烙體通過烙化廢鋼/廢鐵、生鐵、鐵水和/或海綿鐵和其它原材料 而產生。
[0005] 在主冶金裝置中經精煉的金屬烙體具有了所希望的特性后，將該烙體經出鐵通道 排放到鐵水包中，W進行二次冶金處理。
[0006] 鑒于化學和物理特性，必須對該渣進行有針對性地調節或調制。
[0007] 已知的是，為調制該渣，向該渣提供所謂的渣調制劑，W能改變該渣的特性。
[000引因此，必須提高該當前是酸性或非-堿性的渣的堿度，即該堿性組分對該渣的其它 組分的質量比或摩爾比（例如可按下式計算：[xCa0+Mg0] / [xSi化+Ab化+其它組分])， W降低該渣對金屬烙體存在于其中的冶金容器的堿性爐襯的腐蝕性侵蝕，并由此降低該爐 襯的磨損和提高其壽命。為此，渣調制劑含有提高該渣的堿度的組分，特別是石灰、白云石 石灰或白云石。
[0009] 另外適宜的是，通過加入渣調制劑如此調節該渣中的MgO的含量，W使該含量在渣 中處于MgO的飽和范圍，并由此降低該渣對爐襯的腐蝕性侵蝕。
[0010] 再則，可期望的是，通過渣調制劑調節該渣的粘度。因此常期望，該渣的粘度在精 制時盡可能低，W使被施加的氧氧化的鐵伴生物能有效地嵌固在該渣中。此外，在出鐵時或 出鐵后可期望的是，該渣具有高粘度，W使出鐵后保留在轉爐中的渣能更好地涂敷到該轉 爐的耐火爐襯上。通過運種涂敷的渣層可降低金屬烙體對該轉爐的爐襯的腐蝕性侵蝕。該 渣涂敷到轉爐上的過程也稱為轉爐的"養護"。用于養護轉爐的已知方法一方面是所謂的 "渣-沖洗"，在此方法中，渣通過轉爐的轉動分布到出鐵側和加料側。另一養護方法是所謂 的"渣-噴瓣"，在此方法中，借助于吹管的氮-氣流使渣機械噴瓣。最后，在所謂的"渣-發泡" 中，通過加入碳載體使渣化學發泡。在渣-發泡時發泡的渣也稱為"泡沫渣"。
[0011] 除借助于泡沫渣養護轉爐外，該泡沫渣還有其它的有利作用。如該泡沫渣具有絕 熱特性，W致可降低烙體的熱損失，并可節省能量。此外，還可通過泡沫渣來保護存在有鐵 水的冶金容器的部件免受熱福射。
[0012] 為在電弧爐中產生泡沫渣，還借助于氧將吹入渣中的碳燃燒成一氧化碳，并如此 提供發泡所需的一氧化碳氣體。在電弧爐中的烙融工藝的情況中，該渣層的發泡是很重要 的，因為該渣層借助于體積放大屏蔽電弧，降低了爐壁上的福射損失，改善了到達烙體的能 量轉移，并由此也節省了能量。
[0013] 據此，本發明的目的在于提供渣調制劑，通過該渣調制劑可快速提高渣的堿度和 MgO-含量，W能夠降低該渣對冶金容器的耐火爐襯的侵蝕，在該容器中存在有其上有渣的 金屬烙體。
[0014] 本發明的另一目的在于提供渣調制劑，通過該渣調制劑可有針對性地調節該渣的 堿度。
[0015] 本發明的又一目的在于提供渣調制劑，通過該渣調制劑可實現渣的發泡。
[0016] 最后，本發明的還一目的在于提供渣調制劑，通過該渣調制劑可提高該主冶金工 藝（primarmetalIurgische Prozess)的鐵產量。
[0017] 為實現該目的，本發明提供用于引入到煉鐵和煉鋼時位于金屬溶體上的渣中的混 合物或渣調制劑，其中該混合物包含下列質量份額的儀、碳和侶： MgO: 45-90 質量 ％; C： 5-40 質量 ％; Al2〇3： 1-20 質量 ％。
[0018] 本發明的混合物或本發明的渣調制劑適合于引入到任意冶金容器中的金屬烙體 上的渣中，但特別適于轉爐、電弧爐和鐵水包中的渣。
[0019] 運里所有W%給出的數據是質量％數據，各自基于本發明混合物的總質量計。
[0020] 在本發明的混合物中的儀和侶的份額W該混合物中其氧化物MgO和Al2〇3的份額給 出，如在耐火工藝中常用的。但如運里所述，儀和特別是侶也可W W不同于氧化物的形式存 在于本發明的混合物中，例如W金屬形式或對于侶可W W碳化物形式存在。
[0021] 借助于本發明混合物中的MgO的份額較快速達到該渣的MgO-飽和度，由此降低了 該渣對保持有金屬烙體的冶金容器的耐火爐襯的腐蝕性侵蝕。此外，隨MgO-含量提高還增 加了該渣的粘度。
[0022] 在本發明的混合物中，儀優選作為氧化物即WMgO形式存在。在本發明的混合物中 的儀的成分優選僅WMgO形式存在，特別優選W燒結氧化儀或烙融氧化儀的形式存在。
[0023] 在本發明的混合物中，MgO可W W至少45質量％的份額存在，即例如也可W W至少 48、50、52、54、56、57、58、59、60或61質量％的份額存在。此外，該混合物中的MgO也可W W最 高90質量％的份額存在，即例如也可W W最高88、86、84、82、80、78、76、74、72、70、69、68、67、 66、65、64或63質量%的份額存在。
[0024] 在將該混合物加到渣中時，本發明的混合物的碳成分與存在于渣中的氧反應生成 碳的氧化物，特別是形成一氧化碳CO和二氧化碳C〇2。在將該混合物引到渣中時，該混合物 的碳立即并劇烈地被該渣的氧成分氧化，W致在引入混合物時該渣自行發泡。如在渣-發泡 中一樣，該渣由此增加高度，并覆蓋該冶金容器的耐火爐襯。在電弧爐中，通過增加發泡的 渣的體積而部分或完全屏蔽了電弧對爐壁的福射。通過升高的MgO含量，該渣同時得到為在 發泡期間和發泡后也保持粘附在壁上所需的粘度。
[0025] 只要該混合物直接與金屬烙體接觸（例如因為其借助于吹洗裝置到達渣層的開 孔），則該混合物的碳可W與該金屬烙體的氧直接反應，并從金屬烙體中除去氧。從金屬烙 體中除去的氧W后就不必再W其它步驟通過脫氧劑例如侶從該金屬烙體中去除。
[0026] 與由本發明的混合物引入到渣中的碳反應的氧至少部分源自渣中的鐵氧化物，該 鐵氧化物被碳還原成金屬鐵。但與金屬鐵相反，鐵氧化物是助烙劑，其降低了渣的粘度。由 于通過加入該混合物降低了鐵氧化物的份額，所W可提高渣的粘度。此外，還提高了整個過 程中所獲取的鐵的產量。
[0027] 因此，借助于該混合物中的碳成分，一方面可實現渣的發泡。另一方面可提高渣的 粘度。因此，借助于該混合物中的碳成分可有針對性地調節渣的發泡程度及其粘度。
[0028] 在該混合物中，碳基本上可W W純的形式存在，例如W石墨或焦炭的形式，但例如 也可與其它組分如與該混合物的侶成分或儀成分組合。尤其可提供，本發明的碳成分在該 混合物中部分地、主要地或完全地W碳化侶（A14C3)的形式存在。
[0029] 在本發明的混合物中，碳W至少5質量%的份額存在，即例如也W至少6、7、8、9、10、 11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22或23質量％的份額存在。此外，在本發明的混合物 中，碳W最高40質量％的份額存在，即例如也W最高38、36、34、32、31、30、29、28、27、26或25 質量%的份額存在。
[0030] 在該混合物中，侶（作為Al2〇3計算）可WW至少1質量％的份額存在，即例如可W W至少2、3、4或5質量%的份額存在。此外，在該混合物中，侶（作為Al2〇3計算）可W W最高 20質量%的份額存在，即例如可^^最高18、16、14、13、12、11、10、9、8或7質量%的份額存在。
[0031] 如前所述，在本發明的混合物中，侶的成分作為Al2〇3計算，但其中在該混合物中的 本發明的侶成分優選不W作為Al2〇3的氧化物形式存在，而是優選部分地、主要地或完全地 W金屬形式和/或W碳化物即作為A14C3的形式存在。
[0032] 如果侶作為碳化物存在于該混合物中，則運種碳化侶同時構成該混合物中的侶成 分和碳成分的載體。
[0033] 如果在該混合物中的碳和侶W碳化侶的形式存在，則該碳化侶-成分在W下方面 特別有利:碳化侶的侶和碳均可與渣的氧成分起反應，并且由此可減少渣的氧化物組分，特 別是鐵氧化物。在相應的反應中，碳化侶中的侶成分氧化成Al2〇3,而碳化侶中的碳成分氧化 成 C〇2。
[0034] 如果根據現有技術的渣調制劑包含儀成分，則其所含的儀成分通常具有碳酸儀 (MgC〇3)、白云石或部分呈氨氧化儀（Mg(0H)2)形式。根據現有技術認為運在下述方面是有 利的，即在設及的渣調制劑的運些成分與渣接觸時，碳酸儀分解成氧化儀和二氧化碳，白云 石分解成氧化儀和氧化巧W及二氧化碳，或者氨氧化儀分解成氧化儀和水蒸汽。在此，二氧 化碳和水蒸汽促使渣發泡。
[0035] 但是，本發明已發現，W碳酸儀、白云石或氨氧化儀形式存在的儀僅導致渣的堿度 和MgO-含量延緩升高。此外，本發明已發現，通過將儀W氧化儀的形式加入到渣中，可顯著 更快和更有效地提高渣的堿度和MgO-含量。在避開現有技術的情況下，如此配制本發明的 混合物，使含儀成分(特別是呈MgO形式的）僅用于來提高堿度和該混合物中的MgO-含量，而 通過該混合物的其它成分，特別是通過包含碳和侶的成分來引發渣的發泡。此外，通過借助 于本發明的渣調制劑不必向主冶金過程中引入另外的碳酸鹽，所W該資源效能更高，即比 消耗和待引入的W及待輸送的渣調制劑的總重量要比現有技術中的小。此外，如果用本發 明的成渣劑來取代含碳酸鹽的成渣劑，則通過本