[发明专利]一种铁水精炼过程中气泡细化及其弥散化方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种铁水预处理的方法，尤其涉及一种提高铁水精炼反应效率的方法，属于钢铁冶金技术领域。

二、背景技术：

在金属精炼领域，经常使用气体喷吹技术。气体喷吹法一般用来混合金属熔体，包括夹杂物去除在内的金属精炼以及促进渣和金属间反应等。特别是利用喷吹进行金属精炼的场合，向金属熔体中喷吹气体可以有效增加反应界面的面积。但是，利用气体喷吹的精炼效率一般都较低。其原因在于，精炼过程中从少数出气口喷出大量气体时，会生成大气泡并集中于局部地方，造成气泡上升速度很大，很快就从金属熔体中溢出。

在化学工业中，为了细化吹入的气泡，开发了许多精巧的气体喷吹装置，以提高气液间的接触效率。然而，在高温的金属精炼过程中，由于需要使用耐火材料，制作形状复杂的气体喷吹装置是困难的。而且，由于精炼过程会造成耐火材料烧损，引发材料变形。因此，在金属精炼领域，无法采用化学工业中经常采用的精巧的气体喷吹装置。

作为简单的细化液体中气泡的方法，机械搅拌经常被采用。但是，由于搅拌桨的持续搅拌会形成稳定的回旋流，在搅拌桨的周围形成倒锥状的漩涡。喷吹进液体的气泡会在漩涡附近而无法分散到整个液体中，难以被细化而很快从液体中溢出造成气液间的接触反应，效率低下。因此，在机械搅拌的同时，往往在容器壁上安装挡板避免形成稳定的回旋流，通过利用液体中强烈的涡流达到气泡细化的目的。但是，在高温的金属精炼过程中，挡板的设置和维修将导致生产费用的大幅增加。

由于上述种种弊端，利用机械搅拌的气体喷吹精炼过程的例子非常少。作为其中之一的成功例是利用高速旋转水口的溶铝的气体喷吹精炼法，在这种方法中，强烈的剪切力使从旋转水口半径方向喷出的气体发生细化。而且，由于搅拌桨尺寸不是很大，难以形成强大的回转流，有利于气泡在整个金属熔体中弥散分布。除此之外，还有在高速搅拌桨上部设置圆板促进气泡细化的方法。在这种情况下由于搅拌桨很小，所需要的搅拌动力也很少，气泡的细化是由于从旋转桨上部的圆盘周围喷出的气体受到剪断力的作用所致。另一方面，利用搅拌桨的正反转，即可以细化气泡，还可以抑制液体金属表面波动，有效防止了氧化物的卷入，获得了洁净的Al液。

在铁水精炼领域，利用旋转的搅拌浆型喷吹装置，采用正反转或者旋转/停止的方法提高精炼效率的方法也曾引起重视。但是由于搅拌桨强度问题，无法进行强烈搅拌，而且由于高温的缘故，无法达到和铝液相同的旋转速度。因此，为进一步细化气泡并促进其弥散分布，有必要改善现有技术。

三、发明内容：

1、发明目的：本发明提供了一种铁水精炼过程中气泡细化及其弥散化方法，其目的在于解决铁水精炼过程中气泡不能持续的细化和弥散到整个金属熔体中，导致精炼反应效率下降、生产成本提高等这方面所存在的问题。

2、技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种铁水精炼过程中气泡细化及其弥散化方法，其特征在于：将搅拌桨设置在偏离容器中心的位置并使其转动；为防止在搅拌桨周围形成倒锥状的漩涡，将装有出气口的喷枪插入铁水中并喷入气体，喷出的气体在搅拌桨周围受到强烈的剪切力作用而被破碎细化，而且，由于搅拌桨的偏心搅拌作用，在铁水全域内形成回转流、循环流和涡流，将已经细化的气泡进一步弥散化，防止气泡碰撞长大；通过这种方法，使气泡在铁水内的滞留时间延长，提高喷吹气体和熔融铁水的接触反应效率。

一种铁水精炼过程中气泡细化及其弥散化方法，其特征在于：将搅拌桨设置在偏离容器中心的位置并使其转动；为防止在搅拌桨周围形成倒锥状的漩涡，并在中空的搅拌桨下部安装喷气水口，喷出的气体在搅拌桨周围受到强烈的剪切力作用而被破碎细化。而且，由于搅拌桨的偏心搅拌作用，在铁水精炼炉内形成回转流、循环流和涡流，将已经细化的气泡进一步弥散化，防止气泡碰撞长大；通过这种方法，使气泡在铁水内的滞留时间延长，提高喷吹气体和熔融铁水的接触反应效率。

机械搅拌的参数是：搅拌桨长为容器直径的1/8～1/2，搅拌桨中心的位置为容器中心1/8～3/8容器直径的距离，搅拌桨的旋转速度为70～200rpm，搅拌浆的插入深度为溶池高度的1/4～3/4。

气体的喷吹流量与搅拌桨的旋转速度配合使铁水中的气泡直径1～2cm。

为进一步提高金属熔体特别是搅拌浆下方的气泡细化和弥散分布效果，采用装有出气口的喷枪插入铁水中喷吹气体时，喷枪出气口和搅拌浆中心呈±60°的范围内，或者喷枪出气口位于搅拌浆下方。

3、优点及效果：

(1)、可以采用单口等简单的气体喷吹装置。