鐵水精煉方法及其設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及熔融金屬精煉方法及設備，更具體地，涉及能夠有效地控制鐵錳熔融 金屬中的磷濃度的熔融金屬精煉方法及設備。
【背景技術】
[0002] 通常，由于磷(P)作為雜質存在于鋼中并且使鋼材的品質劣化，例如導致高溫脆 性，所以除了特殊情況之外優(yōu)選地減小鋼中的磷(P)濃度。因此，執(zhí)行用于去除鐵錳熔融金 屬中的磷(P)的脫磷操作。
[0003] 在制造鐵錳的典型脫磷操作中，熔融金屬被裝載入桶，然后將葉輪（impeller)浸 入熔融金屬中，然后對熔融金屬進行攪拌。在此，如圖9所示，典型的葉輪20包括:沿豎直方 向延伸的葉輪主體21;連接至葉輪主體21的下外周表面的多個葉片22;被形成為穿過所述 多個葉片22中的每一個的吹嘴23;供給管24,供給管24被形成為穿過葉輪主體21和葉片22 的內部中心，并且將脫磷劑和氣體供給至吹嘴23;以及連接至葉輪主體21的上端的法蘭25。 法蘭25還連接至提供轉動動力的驅動部(未示出）。
[0004] 根據該葉輪20的操作的攪拌流將簡單地描述如下。如圖9所示，通過葉片22的轉動 而產生的攪拌流(實線箭頭)沿朝著桶10的內壁的方向產生，然后與內壁碰撞，然后沿著桶 10的內壁被分離為朝上方向和朝下方向流動。然而，從吹嘴23排出的脫磷劑和氣體的流(該 流沿著葉片22和葉輪主體21的外周上升）與通過葉片22的轉動與桶10的內壁碰撞、然后上 升、然后下降的流碰撞。另外，脫磷劑和氣體的流(該流沿著葉片22和葉輪主體21的外周上 升然后沿著桶10的內壁下降）與通過葉片22的轉動產生并且沿著桶10的內壁上升的攪拌流 碰撞。攪拌力被這些流的碰撞抵消。因此，熔融金屬與脫磷劑之間的反應速率降低并且引起 脫磷速率的降低。
[0005] 因而，存在如下局限:操作者不容易將磷(P)去除直至期望的磷濃度，以及將磷(P) 去除直至目標值耗費時間長。
[0006] 另外，存在如下局限：由于室溫下的固相脫磷劑被投入熔融金屬，所以熔融金屬的 溫度降低，由此降低了脫磷效果并且在后續(xù)過程中需要升高熔融金屬的溫度的升溫過程。

【發(fā)明內容】

[0007] 技術問題
[0008] 為了解決前述問題，本發(fā)明提供了能夠通過提高熔融金屬的攪拌效率來改善引入 熔融金屬中的脫磷劑的分散性能的熔融金屬精煉方法及設備。
[0009] 本發(fā)明還提供了能夠有效地控制熔融金屬中的磷(P)濃度的熔融金屬精煉方法及 設備。
[0010] 本發(fā)明還提供了能夠通過抑制熔融金屬的溫度降低而提高脫磷效率的熔融金屬 精煉方法及設備。
[0011] 技術方案
[0012] 根據一個示例性實施方案，用于對熔融金屬進行精煉的熔融金屬精煉設備包括： 在裝載有熔融金屬的桶上方的沿豎直方向延伸的葉輪；以及布置在桶上方的液態(tài)脫磷劑供 給部，以向熔融金屬的頂部供給熔融態(tài)的液態(tài)脫磷劑，其中葉輪包括:葉輪主體;設置在葉 輪主體的上外周表面上的葉片;供給管，供給管沿著葉輪主體的縱長方向布置在葉輪主體 內，并且經由供給管供給粉末態(tài)的固態(tài)脫磷劑和輸送氣體；以及部分地穿過葉輪主體的下 部并且與供給管連通的吹嘴。
[0013] 葉片可以被定位在熔融金屬的總深度的大約中點之上;吹嘴可以被定位在熔融金 屬的總深度的大約中點之下。
[0014] 葉片可以被布置在距熔融金屬的熔融金屬表面相對于熔融金屬的總深度為約 10%至約30%的區(qū)域內。
[0015] 液態(tài)脫磷劑供給部可以連接至排出管，所述排出管設置有加熱器以加熱液態(tài)脫磷 劑。
[0016]葉片可以具有形成為大于下部寬度的上部寬度。
[0017] 葉片的上部寬度可以被形成為比葉片的下部寬度大上部寬度的總長度的約5%至 約 20 %。
[0018] 葉片可以被形成為具有為桶的內徑的約35%至約45%的寬度。
[0019] 葉片可以被設置成多個并且繞葉輪主體彼此隔開，并且在面對相鄰葉片的至少一 個側表面上可以形成傾斜表面。
[0020] 葉片的一個側表面可以被形成為相對于葉片的上表面成約10°至約30°的角度。
[0021] 根據一個示例性實施方案，精煉熔融金屬的方法包括:制備熔融金屬;將葉輪浸入 熔融金屬中；將液態(tài)脫磷劑供給至熔融金屬的上部；以及通過轉動葉輪攪拌熔融金屬，其中 在攪拌熔融金屬期間經由葉輪的下部供給粉末態(tài)的固態(tài)脫磷劑。
[0022] 在浸入葉輪之前可以去除先前過程所生成的渣。
[0023] 在浸入葉輪時，葉輪的葉片可以被布置在熔融金屬的總深度的大約中點之上；葉 輪的吹嘴可以被布置在熔融金屬的總深度的大約中點之下。
[0024]葉輪的葉片可以被布置在距熔融金屬的熔融金屬表面為約10%至約30%的區(qū)域 內。
[0025] 攪拌可以包括攪拌熔融金屬使得由葉輪的葉片所產生的熔融金屬的攪拌流的方 向與由吹入熔融金屬中的固態(tài)脫磷劑所產生的熔融金屬的攪拌流的方向一致。
[0026] 由葉片產生的攪拌流可以沿被分離為朝上方向和朝下方向流動，并且來自葉片的 沿朝下方向的熔融金屬的攪拌流的區(qū)域可以大于來自葉片的沿朝上方向的熔融金屬的攪 拌流的區(qū)域。
[0027] 供給至熔融金屬的液態(tài)脫磷劑相對于液態(tài)脫磷劑和固態(tài)脫磷劑的總重量占約 50wt% 至約70wt%。
[0028] 在供給固態(tài)脫磷劑時，可以與固態(tài)脫磷劑一起供給惰性氣體。
[0029] 在攪拌熔融金屬之后可以去除渣。
[0030] 有益效果
[0031] 根據本發(fā)明的一個實施方案的熔融金屬精煉方法及設備可以通過借助將葉片和 吹嘴設置成彼此分開成分別至熔融金屬的上部和下部來改善被引入熔融金屬中的脫磷劑 的分散性能來提高脫磷效率。也就是說，將液態(tài)脫磷劑引入容納在桶中的熔融金屬的上部， 通過使用布置在熔融金屬的上部中的包括葉片的葉輪來攪拌熔融金屬，并且經由在葉輪的 下部中的吹嘴注入固態(tài)脫磷劑和輸送氣體，使得通過葉片產生的攪拌流與經由吹嘴吹入熔 融金屬的物質的攪拌流彼此一致并且兩個流彼此結合，由此提高整體攪拌動力。因而，與現 有技術相比，提高了使用葉輪的攪拌效率，由此增加了熔融金屬與脫磷劑之間的反應速率， 從而提尚了精煉效率。
[0032] 另外，熔融金屬的溫度降低通過引入液態(tài)脫磷劑而被抑制，從而可以進一步提高 脫磷效率。
【附圖說明】
[0033] 圖1是示出根據本發(fā)明的一個實施方案的熔融金屬精煉設備的示意性構造的視 圖。
[0034] 圖2是示意性示出葉輪的結構的截面圖。
[0035]圖3是葉片的底視圖。
[0036] 圖4是示出吹嘴的結構的截面圖。
[0037] 圖5是順序示出根據本發(fā)明的一個實施方案的熔融金屬精煉方法的流程圖。
[0038] 圖6是示出通過使用根據本發(fā)明的一個實施方案的熔融金屬精煉設備及其方法來 優(yōu)化脫磷過程的實驗結果的圖。
[0039] 圖7是示出根據引入脫磷劑的方法和葉片位置的攪拌效果的圖。
[0040] 圖8是示出反應效率隨各攪拌方法的時間變化的圖表。
[0041 ]圖9是示出根據現有技術的熔融金屬精煉設備的示意性構造的視圖。
【具體實施方式】
[0042] 在下文中，將參照附圖更詳細地描述實施方案。然而，本公開內容可以表現為不同 形式而且不應被解釋為限于本文中所述的實施方案。而是，提供這些實施方案使得本公開 內容將是徹底和完備的，并且向本領域技術人員充分傳達本公開內容的范圍。在附圖中，相 同的附圖標記始終指代相同的元件。
[0043] 首先，本發(fā)明涉及能夠通過在熔融金屬中摻混添加劑來控制熔融金屬中所含有的 元素例如硫(S)和磷(P)的濃度的熔融金屬精煉設備及其方法。在下文中，將描述用于通過 將脫磷劑摻混至從電爐產生的熔融金屬中來控制熔融金屬中所含的磷(P)的濃度的設備及 方法，但本發(fā)明不限于此，而且根據操作條件，熔融金屬中所含的各種元素的濃度可以通過 將各種物質摻混至熔融金屬中來控制。也就是說，在本發(fā)明的一個實施方案中，為了控制熔 融金屬中的磷濃度，從熔融金屬的頂部引入液態(tài)脫磷劑，將固態(tài)脫磷劑投入熔融金屬，并且 對熔融金屬進行攪拌，使得可以改善液態(tài)脫磷劑和固態(tài)脫磷劑在熔融金屬中的分散效率。 因而，熔融金屬的溫度降低被抑制以提高磷組分與脫磷劑之間的反應效率，使得可以得到 高品質熔融金屬。
[0044] 在下文中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明。