[发明专利]向小型钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法

说明书

本发明提供一种向小型钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法，用上盖带孔、下部开口的半封闭钢制容器，作为包装和加料容器，先将所需量的低密度挥发性金属或其合金，从下部开口以固态或熔融状态装入钢制容器内，预制成加料器；加料时将加料器浸入钢水深处或底部，钢水从下部开口进入加料器，所装低密度挥发性金属熔化并在钢制容器熔解、熔化前，通过上盖孔从钢水深处逐渐与钢水熔解、掺混，最终钢制盒子也全部熔入钢水。解决了向钢水中引入中低密度挥发性金属时的损失和挥发污染问题，所用低密度挥发性金属原料易购买、价格便宜、使用成本低，在设施或技术条件不完善的小型钢水熔炼炉也能实现准确配料和低的挥发污染。

技术领域

本发明属金属冶炼领域，具体涉及一种向小型钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法。

背景技术

在钢水连铸或铸造前引入少量其它金属元素进行调质，是一种常见做法。比如很多品种钢材在钢水出包前经常引入铝至0.02～0.06％。

金属铝的熔点660℃，密度约2.7g/㎝³，虽然其沸点高于2400℃，但在1200℃以上其挥发就已非常明显。若直接把金属铝块、条加入钢水（温度1400-1550℃或以上，密度约7.5-8 g/㎝³），熔化的金属铝液会先漂浮在钢水表面一段时间才能逐渐和钢水混熔，漂浮期间不仅和钢水的混熔速度慢，还容易挥发或者被钢水表面的熔渣、固渣侵蚀，被空气氧化，从而降低金属铝的利用率，使产品中金属铝的含量不易精确控制，挥发的金属铝在空气中氧化也会形成烟尘，恶化操作环境。

因而开发了多种引入金属铝的工艺方法如喂线法：把铝做成φ3～10mm的铝线由喂线机以120～280m／min速度，在出钢时或在吹氩站喂入钢水深部。再如CAS法：钢包底部吹氩撇开顶部的渣子使钢液裸露，把一个耐火材料的浸渍罩插入钢水下约200mm处，罩内的钢水面上无渣子，里面充满氩气，把铝粒加入浸渍罩中，继续吹氩搅拌，铝粒逐渐熔化、融入钢水中。这些方法在设施完善的较大规模钢水处理中使用是行之有效的。

但在小型的钢水熔炼过程中，如单炉1000kg以下，由于坩埚尺寸较小，在加铝设施不够合理完善的条件下，上述加铝方法不易实现，即便应用也存在金属铝挥发和烟尘量大，引入量不大精确的问题，尤其当加铝量比较大，如加铝到占钢水总质量的0.5-3.0%时，总是不易做得可靠、精确。

小型的钢水熔炼炉一般用于特殊产品，对原料或熔炼成本的要求宽松一些。如精密铸造或用熔抽法制备钢纤维，为达到较好的产品质量，也可采用如含铝20%左右的铁铝合金，或者含铝80%左右的铝铁合金，作为添加金属铝的原料。前者优点是熔点、密度接近于钢水，易用，混熔速度快，挥发或被熔渣侵蚀少，但铁含量太高，用量大时会改变钢水的基本组成；后者优点是添加量小，对钢水的基本组成影响不大，但熔点、密度都较低，不易用，混熔速度慢，挥发或被熔渣侵蚀量大。而且，这两种合金因用途、用量较少，一是难购买，二是价格较贵，三是质量不够稳定，因而若损失量大则成本高、挥发污染重。

再如金属钙，熔点842℃，沸点1484℃，密度1.5g/cm³，难用常规方法加入；；金属镁熔点648.8℃。沸点1107℃，密度1.74 g/cm³，加料更难。也有内包轻金属、外包铁皮的包芯线，也存在难购买、价格贵、不易使用的问题，以及损失量大、成本高、挥发污染重的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种向小型钢水熔炼炉中引入少量低密度挥发性金属的方法，主要是用上盖带孔、下部开口的半封闭钢制容器如钢筒或钢制盒子，作为低密度挥发性金属或其合金的包装和加料容器，先将所需量的低密度挥发性金属或其合金，从下部开口装入钢制容器内，预制成加料器，加料时将加料器浸入钢水深处或底部，钢水从下部开口进入加料器，所装低密度挥发性金属熔化并在钢制容器熔化前，通过上盖孔以合适速度逸出并熔入钢水中，最终钢制盒子也全部熔入钢水，所述上盖孔具有限流作用；

所述方法主要包括如下步骤：