铁水精炼方法及其设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及熔融金属精炼方法及设备，更具体地，涉及能够有效地控制铁锰熔融 金属中的磷浓度的熔融金属精炼方法及设备。
【背景技术】
[0002] 通常，由于磷(P)作为杂质存在于钢中并且使钢材的品质劣化，例如导致高温脆 性，所以除了特殊情况之外优选地减小钢中的磷(P)浓度。因此，执行用于去除铁锰熔融金 属中的磷(P)的脱磷操作。
[0003] 在制造铁锰的典型脱磷操作中，熔融金属被装载入桶，然后将叶轮（impeller)浸 入熔融金属中，然后对熔融金属进行搅拌。在此，如图9所示，典型的叶轮20包括:沿竖直方 向延伸的叶轮主体21;连接至叶轮主体21的下外周表面的多个叶片22;被形成为穿过所述 多个叶片22中的每一个的吹嘴23;供给管24,供给管24被形成为穿过叶轮主体21和叶片22 的内部中心，并且将脱磷剂和气体供给至吹嘴23;以及连接至叶轮主体21的上端的法兰25。 法兰25还连接至提供转动动力的驱动部(未示出）。
[0004] 根据该叶轮20的操作的搅拌流将简单地描述如下。如图9所示，通过叶片22的转动 而产生的搅拌流(实线箭头)沿朝着桶10的内壁的方向产生，然后与内壁碰撞，然后沿着桶 10的内壁被分离为朝上方向和朝下方向流动。然而，从吹嘴23排出的脱磷剂和气体的流(该 流沿着叶片22和叶轮主体21的外周上升）与通过叶片22的转动与桶10的内壁碰撞、然后上 升、然后下降的流碰撞。另外，脱磷剂和气体的流(该流沿着叶片22和叶轮主体21的外周上 升然后沿着桶10的内壁下降）与通过叶片22的转动产生并且沿着桶10的内壁上升的搅拌流 碰撞。搅拌力被这些流的碰撞抵消。因此，熔融金属与脱磷剂之间的反应速率降低并且引起 脱磷速率的降低。
[0005] 因而，存在如下局限:操作者不容易将磷(P)去除直至期望的磷浓度，以及将磷(P) 去除直至目标值耗费时间长。
[0006] 另外，存在如下局限：由于室温下的固相脱磷剂被投入熔融金属，所以熔融金属的 温度降低，由此降低了脱磷效果并且在后续过程中需要升高熔融金属的温度的升温过程。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 为了解决前述问题，本发明提供了能够通过提高熔融金属的搅拌效率来改善引入 熔融金属中的脱磷剂的分散性能的熔融金属精炼方法及设备。
[0009] 本发明还提供了能够有效地控制熔融金属中的磷(P)浓度的熔融金属精炼方法及 设备。
[0010] 本发明还提供了能够通过抑制熔融金属的温度降低而提高脱磷效率的熔融金属 精炼方法及设备。
[0011] 技术方案
[0012] 根据一个示例性实施方案，用于对熔融金属进行精炼的熔融金属精炼设备包括： 在装载有熔融金属的桶上方的沿竖直方向延伸的叶轮；以及布置在桶上方的液态脱磷剂供 给部，以向熔融金属的顶部供给熔融态的液态脱磷剂，其中叶轮包括:叶轮主体;设置在叶 轮主体的上外周表面上的叶片;供给管，供给管沿着叶轮主体的纵长方向布置在叶轮主体 内，并且经由供给管供给粉末态的固态脱磷剂和输送气体；以及部分地穿过叶轮主体的下 部并且与供给管连通的吹嘴。
[0013] 叶片可以被定位在熔融金属的总深度的大约中点之上;吹嘴可以被定位在熔融金 属的总深度的大约中点之下。
[0014] 叶片可以被布置在距熔融金属的熔融金属表面相对于熔融金属的总深度为约 10%至约30%的区域内。
[0015] 液态脱磷剂供给部可以连接至排出管，所述排出管设置有加热器以加热液态脱磷 剂。
[0016]叶片可以具有形成为大于下部宽度的上部宽度。
[0017] 叶片的上部宽度可以被形成为比叶片的下部宽度大上部宽度的总长度的约5%至 约 20 %。
[0018] 叶片可以被形成为具有为桶的内径的约35%至约45%的宽度。
[0019] 叶片可以被设置成多个并且绕叶轮主体彼此隔开，并且在面对相邻叶片的至少一 个侧表面上可以形成倾斜表面。
[0020] 叶片的一个侧表面可以被形成为相对于叶片的上表面成约10°至约30°的角度。
[0021] 根据一个示例性实施方案，精炼熔融金属的方法包括:制备熔融金属;将叶轮浸入 熔融金属中；将液态脱磷剂供给至熔融金属的上部；以及通过转动叶轮搅拌熔融金属，其中 在搅拌熔融金属期间经由叶轮的下部供给粉末态的固态脱磷剂。
[0022] 在浸入叶轮之前可以去除先前过程所生成的渣。
[0023] 在浸入叶轮时，叶轮的叶片可以被布置在熔融金属的总深度的大约中点之上；叶 轮的吹嘴可以被布置在熔融金属的总深度的大约中点之下。
[0024]叶轮的叶片可以被布置在距熔融金属的熔融金属表面为约10%至约30%的区域 内。
[0025] 搅拌可以包括搅拌熔融金属使得由叶轮的叶片所产生的熔融金属的搅拌流的方 向与由吹入熔融金属中的固态脱磷剂所产生的熔融金属的搅拌流的方向一致。
[0026] 由叶片产生的搅拌流可以沿被分离为朝上方向和朝下方向流动，并且来自叶片的 沿朝下方向的熔融金属的搅拌流的区域可以大于来自叶片的沿朝上方向的熔融金属的搅 拌流的区域。
[0027] 供给至熔融金属的液态脱磷剂相对于液态脱磷剂和固态脱磷剂的总重量占约 50wt% 至约70wt%。
[0028] 在供给固态脱磷剂时，可以与固态脱磷剂一起供给惰性气体。
[0029] 在搅拌熔融金属之后可以去除渣。
[0030] 有益效果
[0031] 根据本发明的一个实施方案的熔融金属精炼方法及设备可以通过借助将叶片和 吹嘴设置成彼此分开成分别至熔融金属的上部和下部来改善被引入熔融金属中的脱磷剂 的分散性能来提高脱磷效率。也就是说，将液态脱磷剂引入容纳在桶中的熔融金属的上部， 通过使用布置在熔融金属的上部中的包括叶片的叶轮来搅拌熔融金属，并且经由在叶轮的 下部中的吹嘴注入固态脱磷剂和输送气体，使得通过叶片产生的搅拌流与经由吹嘴吹入熔 融金属的物质的搅拌流彼此一致并且两个流彼此结合，由此提高整体搅拌动力。因而，与现 有技术相比，提高了使用叶轮的搅拌效率，由此增加了熔融金属与脱磷剂之间的反应速率， 从而提尚了精炼效率。
[0032] 另外，熔融金属的温度降低通过引入液态脱磷剂而被抑制，从而可以进一步提高 脱磷效率。
【附图说明】
[0033] 图1是示出根据本发明的一个实施方案的熔融金属精炼设备的示意性构造的视 图。
[0034] 图2是示意性示出叶轮的结构的截面图。
[0035]图3是叶片的底视图。
[0036] 图4是示出吹嘴的结构的截面图。
[0037] 图5是顺序示出根据本发明的一个实施方案的熔融金属精炼方法的流程图。
[0038] 图6是示出通过使用根据本发明的一个实施方案的熔融金属精炼设备及其方法来 优化脱磷过程的实验结果的图。
[0039] 图7是示出根据引入脱磷剂的方法和叶片位置的搅拌效果的图。
[0040] 图8是示出反应效率随各搅拌方法的时间变化的图表。
[0041 ]图9是示出根据现有技术的熔融金属精炼设备的示意性构造的视图。
【具体实施方式】
[0042] 在下文中，将参照附图更详细地描述实施方案。然而，本公开内容可以表现为不同 形式而且不应被解释为限于本文中所述的实施方案。而是，提供这些实施方案使得本公开 内容将是彻底和完备的，并且向本领域技术人员充分传达本公开内容的范围。在附图中，相 同的附图标记始终指代相同的元件。
[0043] 首先，本发明涉及能够通过在熔融金属中掺混添加剂来控制熔融金属中所含有的 元素例如硫(S)和磷(P)的浓度的熔融金属精炼设备及其方法。在下文中，将描述用于通过 将脱磷剂掺混至从电炉产生的熔融金属中来控制熔融金属中所含的磷(P)的浓度的设备及 方法，但本发明不限于此，而且根据操作条件，熔融金属中所含的各种元素的浓度可以通过 将各种物质掺混至熔融金属中来控制。也就是说，在本发明的一个实施方案中，为了控制熔 融金属中的磷浓度，从熔融金属的顶部引入液态脱磷剂，将固态脱磷剂投入熔融金属，并且 对熔融金属进行搅拌，使得可以改善液态脱磷剂和固态脱磷剂在熔融金属中的分散效率。 因而，熔融金属的温度降低被抑制以提高磷组分与脱磷剂之间的反应效率，使得可以得到 高品质熔融金属。
[0044] 在下文中，将参照附图详细地描述本发明。