[发明专利]用于将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的方法

说明书

本发明涉及一种用于将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的方法，其中所述液体金属熔池包含待氧化的物质，其中所述颗粒材料借助于第一气体料流被携带到所述液体熔池。控制固体喷射速率，使得液体熔池温度和/或所述液体熔池温度的演变被维持在预定温度范围内，并且通过调节所述第一气体料流的流量来控制所述第一气体料流进入所述液体熔池中的穿透深度。至少一股第二气体料流被喷射到所述液体中，其中所述第一气体料流和所述第二气体料流是氧化气体，特别是氧气，并且所述第一气体料流的气体流量和所述第二气体料流的气体流量的总和基于所述待氧化的物质的质量和用于氧化所述物质的质量的期望时间来确定。

本发明涉及用于借助于喷枪将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的方法，该喷枪包括轴向固体喷射管，其中液体金属熔池包含待氧化的物质，其中颗粒材料借助于第一气体料流被携带到液体熔池，并且其中具有颗粒材料的第一气体料流穿透到液体熔池中。

在不锈钢制造中，熔融金属经受氧气精炼步骤，该氧气精炼步步骤通常包括脱碳和脱硅。可以参考待除去的碳和硅的质量以及在精炼步骤持续期间恒定耗氧量的假设来估算该精炼步骤所需的氧气流量。

碳和硅的氧化精炼反应将产生热量，因而液体金属熔池的温度可能升高。从冶金学的角度来看，希望使金属熔池温度的升高最小化或将温度维持在一定范围内。因此，已知的是将废料添加到金属熔池中以便调节温度。

另一方面，炼钢期间产生大量的粉尘和颗粒。它们是不锈钢和铁合金生产中不受欢迎的副产物。这些材料代表收率的损失，并且由于它们通常被归类为危险废物，因此大量的成本可能与它们的处置、储存或再处理相关联。

如果这些材料可以再循环到炼钢转炉，则可以避免这些成本并可以降低对环境的影响。

WO 03/091460 A1公开了一种用于将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的冶金喷枪。该喷枪包括主气体管，该主气体管限定终止于第一拉伐尔喷嘴的轴向主气体通道。包含颗粒材料的载气被送入加速主气体射流中，因此颗粒材料以超音速被带出拉伐尔喷嘴。主气体射流被燃烧的碳氢化合物气体的环形超音速流所笼罩。

WO 03/091460 A1中描述的喷枪已被设计成增加颗粒材料进入液体金属的穿透深度。然而，如果穿透变得过多，则存在损坏熔炉或者转炉的基部或底部中的耐火材料的风险。向中央主气体射流中添加固体使得该射流更加具有穿透性。

另外，将颗粒喷射到转炉改变了该方法的物理过程和化学过程。就物理过程而言，重要的是颗粒料流穿透液体熔池到足够的深度，以确保良好回收喷射的材料。同样重要的是要确保液体金属的空化现象不会严重到以至于由于射流冲击区的液面破裂而导致转炉底部腐蚀或过度飞溅。

就方法的化学过程而言，将冷颗粒喷射到转炉中将改变热量和质量平衡，并且应当选择喷射速率以确保液体的温度被控制在可接受的限度内。

本发明的一个目的是提供用于将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的方法，该方法确保上文提到的物理和化学要求得到满足。

特别地，一个目的是提出用于将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的方法，该方法允许颗粒材料足够深地穿透到液体金属熔池中，以确保喷射材料的良好回收，却避免了可能损坏转炉底部的过深穿透或液体内容物的过度飞溅。

这些损坏的风险原则上可以通过降低喷射速率来克服，但这将限制冶金或成本效益。也可以降低氧气流率，但这会增加氧气吹炼时间并降低生产率。另外，可以增加喷枪高度，即喷枪出口与金属熔池表面之间的距离。但是，如果高度变得显著大于超音速主气体射流的潜在核心长度，则氧气效率将由于夹带和发散而降低。

这些目的至少部分地通过借助于喷枪将颗粒材料喷射到液体金属熔池中的方法来解决，该喷枪包括轴向固体喷射管，其中液体金属熔池包含待氧化的物质，其中颗粒材料借助于第一气体料流被携带到液体熔池，并且其中具有所述颗粒材料的所述第一气体料流穿透到所述液体熔池中，并且该方法的特征在于