铁合金的制造
【专利说明】铁合金的制造
[0001]本发明涉及在电弧炉或其他合适的冶金炉中制造铁合金(例如钢)的装置和方法。
[0002]新南创新私人有限公司(New South Innovat1ns Pty Ltd)的国际公开W02006/024069 (以下称为“国际公开文本”)公开了一种在电弧炉中制造铁合金的方法，其特征在于向炉中供应作为炉渣发泡剂的未烧结成块的含碳聚合物。
[0003]国际公开文本中将术语“未烧结成块的含碳聚合物”定义为涵盖“微粒化和粗粒化的粒状聚合物，且不包括与EAF废粉尘或钢粉尘一起形成的聚合物”。国际公开文本描述了这种包括聚合物和EAF废粉尘或钢粉尘的烧结成块的固体不能作为炉渣发泡剂。
[0004]典型地，国际公开文本描述了将非烧结成块的含碳聚合物装入电弧炉，使其至少部分地燃烧并产生碳质残渣。国际公开文本还描述了所述碳质残渣随后氧化引起炉渣发泡并可另外作为还原剂或增碳剂。
[0005]典型地，国际公开文本描述了所述含碳聚合物仅包括C、Η原子以及可选地包括0原子，且同时聚合物中也可存在其他元素(例如N，S，P，Si，卤素等)。这些其他元素会干扰铁合金制造和/或产生杂质、污染物、有毒气体等。国际公开文本描述了通过正确地选择含碳聚合物，可以避免有毒气体和其他不利或有害的产物的产生。国际公开文本描述了一种合适的含碳聚合物是聚乙烯，但其他的，诸如:聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯苯乙烯、APS等的塑料也可使用。
[0006]上述对国际公开文本的公开内容的描述不应被理解为承认上述国际公开属于公知常识的一部分(在澳大利亚或其他地区)。
[0007]国际公开文本的公开内容通过参考引用并入本文。
[0008]本申请人已在墨尔本和悉尼就在申请人的电弧炉设备中制造钢形式的铁合金的方法进行了实验。
[0009]结果，申请人确定了在钢制造中成功应用非烧结成块的含碳聚合物的重要参数。
[0010]此外，基于实验结果，申请人已经开发出制造钢(以及其他铁合金)的特殊方法。该方法包括使用非烧结成块的和烧结成块的含碳聚合物。
[0011]进一步的，作为实验结果，申请人已经开发出用于向电弧炉或其他合适的冶金炉中成功供应非烧结成块的和烧结成块的含碳聚合物的技术，从而在炉中实施上述提及的制造钢的方法。
[0012]特别地，申请人开发出的技术集中在如下方面，包括但不限于:a)混合非烧结成块的和烧结成块的含碳聚合物以及其他材料，b)向炉中供应所述混合物，包含进入炉中的材料流速，c)炉上游的混合物的材料处理，以及d)炉内的温度传感和总热量控制。
[0013]根据本发明，提供了一种在电弧炉或其他合适的冶金炉中制造诸如钢的铁合金的方法，该方法包括在该方法运行阶段的至少一部分过程中，向炉中供应如下混合物:(a)能作为炉渣发泡剂的含碳聚合物和(b)另一碳源。
[0014]更具体地，本发明提供一种用于在电弧炉或其他合适的冶金炉中制造诸如钢的铁合金的方法，该方法包括在该方法的第一运行阶段的至少一部分过程中，向炉中供应如下混合物:(a)能作为炉渣发泡剂的含碳聚合物和b)另一碳源，以及在该方法的第二运行阶段，将向电弧炉中供应所述含碳聚合物和另一碳源的另一混合物。
[0015]更具体地，本发明提供一种在电弧炉或其他合适的冶金炉中制造铁合金的方法，该方法包括:
[0016](a)向炉中供应用于铁合金的原料的初始进料；
[0017](b)运行第一运行阶段，并在炉的一个或多个电极与固体原料进料之间产生电弧，并在炉内产生热量且熔化所述固体原料进料；
[0018](c)在第一运行阶段运行第一时间周期后，开始向炉中供应如下混合物:⑴能作为炉渣发泡剂的含碳聚合物和(ii)另一碳源；
[0019](d)在第一运行阶段结束时，向炉中供应所述铁合金原料的另一进料；
[0020](e)通过再次产生电弧而运行第二运行阶段；
[0021](f)在第二运行阶段的第一时间周期后，开始在炉中注入如下混合物:⑴能作为炉渣发泡剂的含碳聚合物和(ii)另一碳源；以及
[0022](g)在第二运行阶段结束时，将熔化的铁合金出炉。
[0023]该方法还包括在该方法的非运行阶段，注入含碳聚合物和其他碳源的混合物。
[0024]所述含碳聚合物可以是本文描述的非烧结成块的聚合物。
[0025]典型地，所述非烧结成块的含碳聚合物如国际公开文本中所描述。
[0026]所述非烧结成块的含碳聚合物可包括下列任意一种或多种物质:橡胶(合成或天然的)，以及其他的，诸如聚丙稀、聚苯乙稀、聚丁二烯苯乙烯以及APS的聚合物。典型地，聚合物具有作为能量源的次要功能。
[0027]含碳聚合物可以是烧结成块的含碳聚合物。这种烧结成块物的实例包括含碳聚合物的烧结块，以及恪剂(fluxes)、铁氧化物(例如乳制铁鳞)和袋滤固体(bag housesolids)中的任意一种或多种。
[0028]典型地，另一碳源描述于国际公开文本中，例如可作为燃料，另外可有助于炉渣发泡，以及作为还原剂或增碳剂。
[0029]其他碳源可包括焦炭、碳煤焦、木炭和石墨的任意一种或多种。
[0030]在一个或多个运行阶段，炉工可利用任意合适的参数来确定开始向炉供应含碳聚合物和其他碳源的混合物的时间。
[0031 ] 例如，炉工可根据炉的能耗、炉内熔体组分以及熔化温度中的任意一种或多种来确定开始所述供应的时间。
[0032]在一个或多个运行阶段的通电时间也可用作开始供应所述含碳源和所述其他碳源的时间指示。
[0033]这些材料的上述混合物中的含碳源和其他碳源的优选比例可根据特定炉变化。
[0034]这些材料的上述混合物中的含碳源和其他碳源的比例可在向炉中供应混合物的一个时间周期或多个时间周期中变化。
[0035]含碳源和其他碳源的混合物的流速可为恒定的或可在向炉中供应混合物的一个时间周期或多个时间周期中改变。
[0036]可在一个或多个运行阶段连续或周期性供应含碳源和其他碳源的混合物。
[0037]所述含碳聚合物可占混合物总重量的20_60wt.%。
[0038]更典型地，含碳聚合物占混合物总重量的20_50wt.%。
[0039]典型地，含碳聚合物占混合物总重量的20_40wt.%。
[0040]优选地，含碳聚合物占混合物总重量的25_35wt.%。
[0041]在第一运行阶段向炉供应的含碳源和其他碳源的混合物可与第二运行阶段期间供应的混合物相同。
[0042]或者，所述混合物的材料和/或材料比例可有所不同。
[0043]典型地，根据混合物混合和传送到炉的材料处理要求，对含碳源和其他碳源的混合物的各成分的尺寸和密度进行选择。成分可在远离炉的地方进行预混合，并靠近炉的地方进行存储，并在方法运行期间，根据需要通过管道供应到炉。或者，成分可在靠近炉的地方单独储存并根据需要混合，并传送到炉。材料处理需要考虑的事项包括将混合物形成为均匀混合物，即混合物具有基本均匀的密度，并且具有成分的最小分离程度，且能够将混合物有效地传送至炉，即避免在管道中阻塞。
[0044]典型地，选择含碳源的尺寸使其小于6mm，且优选小于4mm。
[0045]典型地，该方法包括在一个或多个运行阶段将含氧气体，例如氧气注入进炉中。
[0046]如本文所述，该方法可包括在该方法运行期间监测炉渣形态，并根据所监测的炉渣形态控制含碳聚合物和其他碳源的混合物的注入。
[0047]术语“炉渣形态”在本文中应理解为炉渣的特征，例如炉渣的铁氧化物水平，该特征为方法操作提供指标(直接的或间接的)。
[0048]炉渣形态可被连续或周期性监测。
[0049]原料的初始进料以及进一步进料可以是固体进料。上述进料的一者或两者可至少包括一些恪融金属。
[0050]根据本发明，还提供一种冶金炉，例如电弧炉，其包括材料处理系统用于在炉内制造铁合金的方法过程中向炉中供应以下混合物:(i)能作为炉渣发泡剂的含碳聚合物和
(ii)另一碳源。
[0051]特别的，所述材料处理系统包括独立的料斗，其用于储存含碳聚合物和其他碳源、管道，其用于将含碳聚合物和其他碳源传送至炉，以及控制阀门，其用于控制含碳聚合物和其他碳源各自进入供应管道的流动，以便这些材料的混合物在所述管道中形成并被传送和供应给炉。
[0052]典型地，所述材料处理系统包括鼓风机，用于混合所述混合物并沿着管道传送所述混合物。
[0053]典型地，所述材料处理系统设置为将含碳聚合物供应到其他碳源的一个或多个引入点的管道上游。
[0054]可通过任何合适的装置向炉中供应含碳聚合物和其他碳源的混合物。
[0055]例如，所述混合物可通过一个或多个由炉侧或炉顶的开口延伸进炉内的喷管注入炉中。
[0056]其他注入选择包括集成的燃烧器/注射器或穿过侧壁和/或炉顶延伸的集成的燃烧器/注射器以及延伸至炉内的可消耗的喷管。
[0057]通过实施例的方式并参考附图进一步说明本发明，该附图是根据本发明在电弧炉内制造钢的方法的一个实施例的时间流程图。
[0058]对附图中显示的