专利名称：精炼铁合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用包括氧精炼步骤的方法进行的铁合金生产。氧精炼步骤一般可包括脱碳，但是另一种选择是或另外可包括除去硅或锰。
中碳铬铁是通过对通常所说的“铬料(charge chrome)”，即一种含碳量相对较高(一般为6重量％左右)的铁铬合金(铬铁是铁铬合金的另一种叫法)，中的碳素成分进行部分氧化而工业生产的。在转炉中通过一个或多个浸没鼓风口将氧和蒸汽的混合物吹过熔融合金而进行部分氧化。由此可生产出碳含量小于2重量％的铬铁产品。在氧化过程中形成可含有大量铬氧化物的熔渣。通常通过在工艺周期结束时加入硅铁还原剂回收铬氧化物。然而，一些铬氧化物被留在在该初级还原步骤中形成的熔渣中而损失掉。
被还原的碳素锰铁可通过与上述生产铬铁相类似的工艺进行工业制造。
不锈钢是一种低碳铁合金，一般包含铬和镍作为合金元素。典型组分包含18重量％的铬、8重量％的镍，少于0.1重量％的碳，其余为铁和任何其它合金元素(不包括附带的杂质)。不锈钢通常是通过在电弧炉中熔化不锈钢小块与高碳铁合金炉料以形成含有比产品中所需含量超过最多0.5重量％的铬、0.25重量％-2重量％的碳和0.2重量％-1.5重量％的硅的粗制合金而制成的。碳和硅的具体含量取决于产品规格、制钢实践和容器尺寸。该粗制合金以熔融状态被输送至转炉，其中从表面下面用氧吹炼熔融合金，以将碳氧化成一氧化碳并由此将所得到的不锈钢中的含碳量降低至小于0.1重量％。随着在吹炼过程中碳含量逐渐降低，因此存在氧与铬反应生成铬氧化物的趋势。还存在由于氧化反应的放热特性而在转炉中产生过高温度的相关趋势。在氩氧脱碳(AOD)工艺中，这种趋势通过逐渐地或者逐步地用氩稀释氧以降低一氧化碳的分压并在铬氧化前优先氧化碳而被抵消。通过这些方式，绝大多数铬被保留在熔池中，且升温被限制在一个可接受的水平(例如达到不高于1750℃的温度)。在典型实例中，使用氩-氧比(体积比)为1∶3的混合气开始进行吹炼，而以氩-氧比(体积比)为2∶1的混合气结束吹炼。在进行吹炼后，加入一些硅铁以还原在熔渣中存在的铬氧化物，并且可加入石灰作为脱碳剂。
Creusot-Loire-Uddeholm(CLU)工艺可被用作AOD工艺的替代工艺。CLU工艺与AOD工艺相类似，但是一般使用蒸汽、氮和氩的混合物以取代纯氩来稀释从其表面下方吹入熔体中的氧。
所有上述工艺共同具有的特征是为减少其碳含量而用氧对具有明显含碳量的铁合金进行精炼。即使是例如用氩对氧进行稀释，这些工艺依然具有逐渐损坏(特别是在每个用于吹氧的鼓风口附近的)转炉的耐火炉衬的趋势。因此定期更换转炉的炉衬是有必要的。
US-A-434005公开了一种精炼覆有熔渣的熔融金属的方法，其中加入冷的固体物质，例如金属屑。在用于精炼目的的氧通过单独的且未经包绕的喷射流被引导到该表面处，并且使用中性气体从底部对金属进行吹炼以防止熔渣过度起泡的同时，通过对准熔体表面以超音速引导夹带碳的中性气体喷射流，就产生了为熔化所述熔渣和防止熔池过度冷却所必需的热。
JP-A-61284512公开了通过在鼓风口中混合铬矿和焦炭粉末并将该混合物吹入所述熔融铁的燃烧点以同时熔化并还原铬矿而进行的高铬钢的生产方法。
GB-A-2054655，GB-A-2122649，和JP-A-58207313涉及碱性氧气转炉钢的生产工艺，其中使用氧对熔融金属进行顶吹，而使用一种不同的气体对熔融金属进行底吹。可随气体加入固体物质。
JP-A-61106744A涉及在生产不锈钢过程中通过鼓风口将氧和固体物质加入到炉中的方法。
根据本发明，提供一种铁合金的精炼方法，包括将分子氧或包含分子氧的气体混合物吹入铁合金的熔体的步骤，其中从上面将冶金学上可接受的颗粒材料引入到熔体中，所述颗粒材料被携带在传送至被第二气体喷射流所包绕的熔体的第一超音速气体喷射流中而进入熔体。
优选的是，本发明所述的方法中从熔体表面下面仅供给部分分子氧。
在此所使用的术语“铁合金”表示含有至少10重量％的铁的合金。通常，铁合金中包含至少30重量％的铁。
所述冶金学上可接受的颗粒材料起到冷却剂的作用，并且优选选自将被包含在所述精炼合金中的金属、这些金属的合金中、这些金属的氧化物及其混合物的金属。
将冶金学上可接受的颗粒冷却剂材料引入到熔体中具有有助于限制或控制温度升高的冷却效应，所述温度升高是由于碳和氧之间形成一氧化碳的放热反应所造成的。存在多种有助于冷却效应的作用。首先，所述颗粒材料通常以低于熔体温度的温度下被引入，并且因此具有可感觉的冷却效应。第二，在金属颗粒材料存在的情况下，其熔化焓具有附加的冷却效应。第三，在金属氧化物存在的情况下，他们的加入为引入到铁合金熔体中的分子氧或包含分子氧的气体混合物提供了附加的氧化剂。因此，分子氧或包含分子氧的气体混合物引入到铁合金熔体中的速度被设置低于相当的传统工艺中的速度。由于氧化物和碳之间的反应是吸热的，而氧和碳之间的反应是放热的，因此使用氧化物作为除分子氧之外的冷却剂对精炼过程中所产生的温度升高有所限制。因此根据本发明所述的方法被认为与传统方法相比必然伴有对精炼铁合金的转炉耐火炉衬具有更小的损害。结果是，不需要经常为转炉更换炉衬。
根据本发明所述方法的另一个优点在于能提高所述转炉的生产率。
在使用根据本发明所述的方法精炼铬铁或不锈钢的过程中，所述颗粒材料优选包括铬氧化物，一般为三价铬氧化物。铬氧化物的特别优选的形式是经混合的铁和铬的氧化物的亚铬酸盐。所述颗粒材料还可包括使用根据本发明所述的方法精炼出的非常粗制的铁合金的颗粒。
在使用根据本发明所述的方法精炼锰铁的过程中，所述合金化元素的氧化物优选为锰氧化物，通常为二价锰氧化物。
所述冶金学上可接受的颗粒材料的平均颗粒尺寸优选小于5毫米。特别优选的是使用精颗粒材料。精颗粒材料是这样一种材料，即它仅在重力作用下被送入实施根据本发明所述的方法的转炉中，它不会透过熔融金属表面，且因此最多仅具有可忽略的冷却作用。最优选地，所述冶金学上可接受的颗粒材料的平均颗粒尺寸为1毫米或更小。
在使用根据本发明所述的方法精炼铬铁的过程中，使用亚铬酸盐的细小颗粒作为冶金学上可接受的颗粒材料还具有两个优点。第一，与具有较大颗粒尺寸的材料相比，细小颗粒材料可实现氧化物与碳之间的相对较快速度的反应。第二，在根据本发明所述的方法的一些实例中，亚铬酸盐的细小颗粒可以是在粗制铬铁的生产过程中所得到的作为废料的矿砂。所述粗制铬铁通常是通过在电弧炉中在高温条件下使碳与亚铬酸盐反应形成液态铬铁和熔渣而形成的。电弧炉中的炉料还包括形成助熔剂的碱性成分例如石灰。开采铬铁矿产生大量的仅可在电弧炉内的还原步骤中在有限程度上使用的细小颗粒。细小颗粒倾向于减小炉料的渗透性，由此导致热气喷发，使得在控制工艺方面存在问题。即使加入有限量的细小颗粒，从炉子顶部流来的热气中也会含有悬肖的亚铬酸盐的细小颗粒。在根据本发明所述的方法进行的精炼铬铁的优选实例中，这些颗粒可被回收并与开矿废料相结合，可形成至少部分的从上面引入到熔体中的亚铬酸盐。这些颗粒的尺寸使得如果这些颗粒仅在重力作用下被送入实施根据本发明所述的方法的转炉时，则这些颗粒不会透过熔融铬铁表面，且因此最多仅具有可忽略的冷却作用。通过 将同样在粗制铬铁的生产过程中作为废料而得到的细小颗粒的铬料用作冶金学上可接受的颗粒材料，可实现类似的优点。
然而，通过从上面在超音速第一气体喷射流中将冶金学上可接受的颗粒材料加入到熔体中，所述气体喷射流的动量能够使其穿透在使用根据本发明所述的方法精炼的熔融铁合金表面顶部上的熔渣层以及所述表面。通过利用第二喷射流包绕第一气体喷射流，当气体喷射流流过静止气氛时而自然产生的速度降低近乎不很明显。
所述第二气体喷射流还可优选为超音速喷射流。更优选地，所述第一气体喷射流从第一拉伐尔(Laval)喷嘴中以第一超音速度被喷出，并且所述第二气体喷射流从第二拉伐尔喷嘴中以第二超音速度被喷出，所述第二超音速度优选为比第一超音速度小10％至比第一超音速度大10％。所述第一超音速度和第二超音速度均优选为1.5马赫至4马赫，更优选为2马赫至3马赫。
使用超音速的第二气体喷射流具有多个优点。第一，第一气体喷射流的衰减速度趋向于小于当使用亚音速的第一气体喷射流时的衰减速度。因此，在冲击到熔渣层或熔体表面前，可允许第一气体喷射流前进更长距离。由于喷溅金属或熔渣而造成的对拉伐尔喷嘴的损坏速度由此可保持在一个可以接受的水平。第二，可以选择第二喷射流的速度，使得它也能穿透熔渣层和熔融金属的表面。因此，任何从第一喷射流中移动至第二喷射流中的颗粒基本上大体被带入熔融金属中。第三，通过以相互间相似的速度形成第一喷射流和第二喷射流，我们认为绝大多数颗粒可被限制在第一喷射流中，而不会移动至第二喷射流中。
形成第一喷射流的气体可以是氧化性气体，特别是氧，或者可以是非氧化性气体，例如氩。另一种选择是，所述第一喷射流可以是氧化性气体和非氧化性气体的混合物，例如氧和氩的混合物。另一种选择是，所述第一喷射流包含蒸汽。通过部分或完全由氧形成所述第一喷射流，精炼方法对于氧化剂的其它需求得到满足，结果是从熔融金属表面下面供给氧的需要下降了。
所述第二气体喷射流可具有与所述第一气体喷射流相同的或不同的组成。所述第一气体喷射流一般以接近环境温度或略高于环境温度的温度条件下从第一拉伐尔喷嘴中喷出，而所述第二气体喷射流中可包括燃烧气体。已发现这种“火焰喷射流”对于保持所述第一气体喷射流的强度特别有效。
所述第一和第二拉伐尔喷嘴优选形成部分冶金喷枪，所述冶金喷枪包括一条轴向的终止于第一拉伐尔喷嘴出口端处的第一气体通道，一条围绕所述主气体通道的终止于第二拉伐尔喷嘴出口端处的包绕气体通道，以及一条具有与第一拉伐尔喷嘴相连通并优选终止于第一拉伐尔喷嘴发散部分处的轴向出口管的颗粒材料传送通道。由于能够通过传送通道将氧化物颗粒引入到第一拉伐尔喷嘴发散部分中，所以颗粒以高速与第一拉伐尔喷嘴发生的碰撞可被保持在最低限度。
若所述第二气体喷射流呈火焰形式，那么所述包绕气体通道优选包括燃烧室。所述燃烧室在其近端优选具有氧化剂进口管和流体燃料出口管。所述燃料和氧化剂通常通过同轴的氧化剂和燃料通道进行供给。所述燃烧室可具有一定尺寸和构形，使得在其中发生任何给定比例的燃料气体燃烧。
在精炼作业的第一部分过程中，所述冶金学上可接受的颗粒材料优选被连续引入到熔体中。如果希望，则在已停止加入所述冶金学上可接受的颗粒材料后可继续所述第一气体喷射流的引入。若所述第一气体喷射流包括氧，则其供给优选在精炼作业结束前终止。
以下，结合附图并通过举例对根据本发明所述的方法进行详细描述，其中
图1是装备有喷枪的转炉的侧视示意图，由此该转炉适于实施根据本发明所述的方法；图2是图1所示喷枪的部分截面的侧视图；和图3是图2所示喷枪的近端的视图。
参见图1，传统类型的转炉2呈可倾斜的，顶部开口的容器4的形状。在其底部或底部附近，所述容器设有多个鼓风口6，在图1中仅示出一个。在转炉内表面上设有耐火炉衬8。
在工作时，使用转炉2对含有相对较高碳(例如6重量％)的粗制铬铁合金进行精炼，即脱碳。精炼步骤的目的在于使铬铁中的含碳量减少至低于2重量％的水平。
在工作时，转炉中装有熔融的粗制铬铁。通常往转炉中加入助熔剂，例如石灰。通过鼓风口6吹入氧或氧与非反应性气体或蒸气如氩的混合物对铬铁进行精炼。氧与铬铁中的碳发生放热反应以生成一氧化碳。碳与氧之间的反应热使铬铁保持处于熔融状态。铬铁中的杂质与助熔剂和渣层反应而形成熔渣，熔渣浮在铬铁的表面上。
粗制铬铁通常在单独的容器(未示出)例如电弧炉中制成。在该操作中，包含碳块、亚铬酸盐块料和碱性助熔剂(例如石灰)的固体炉料被加入到电弧炉中，且在一个或多个碳电极和炉料之间起弧。由此，产生足够高的温度以使炉料熔化。碳与亚铬酸盐反应生成铬铁和二氧化硅，后者有助于形成渣层。由此所得到的铬铁的含碳量高。所述熔融的铬铁和熔渣从电弧炉中被倒入适当的收集容器(未示出)中，所述收集容器被用以传送熔融金属进入转炉2。
一旦转炉2中已装入熔融的高碳铬铁和各种助熔剂例如石灰，那么至少一个喷枪10降低至熔融金属上方的位置，并在铬铁精炼的整个过程中被保持在该位置处。
图2和图3中更详细地示出了冶金喷枪10，其使用新的附图标记表示。冶金喷枪10包括一排六个同轴管或导管。按次序，从最里面的管到最外面的管，存在一根颗粒材料管14，一根第一气体的主导气管16，一根内部水管18，一根燃料气体管20，一根氧化剂(通常为商售的纯氧)管22，和一根外部水管24。每一根管子14、16、18、20、22和24在喷枪10的近端或近端附近均具有进口。此外还有内部水管18和外部水管24的出口。因此，在载气喷枪，通常为空气用的喷枪10的近端处存在轴向进口26，用以将颗粒材料传送至喷枪10的远端。进口26可与用于将颗粒材料(亚铬酸盐)引进载气中的一条通道或多条通道(未示出)相连通。可以以相对较低压力供给该载气，使得沿颗粒材料传送管的速度不超过约100米/秒并且颗粒材料作为稀释相被携带于其中。另一种选择是，颗粒材料可以作为致密相在高压载气中进行传送。
主导气管16具有进口28。通常，第一气体为氧气或者富氧空气，并且进口28与氧气源或者富氧空气源(未示出)相连通。内部水管18具有进水口30和出水口32。管子18设有管状隔板34。在工作时，冷却水在隔板34内表面上方通过。内部冷却水的供给使喷枪10的内部部分免受工作时的高温环境的影响。
燃料气体管20在其近端处通过进口36与燃料气体(通常为天然气)源(未示出)相连通。与之相似，进口38使氧化剂管与氧气源或者富氧空气源(未示出)相连通。
外部水管24在其远端处与冷却水用的进口40相连通。外部水管24包括管状隔板42。这种布置使得当从喷枪10的近端流至其远端的过程中，冷却水流过进40并在隔板42的外表面上方通过。冷却水以相反的方向返回并通过在喷枪10近端处的出口44流走。在高温环境中工作时，外部水管24使喷枪10的外部部分得到冷却。
燃料气体管20和氧化剂管22比其它管于终止在离喷枪10的远端更远处。管子20和22终止在环形燃烧室46的近端处的喷嘴45中。在工作中，通常在高压，天然气为5巴的数量级，氧气为11巴的条件下供给氧化剂和燃料气体，且该氧化剂和燃料气体通过喷嘴45并在燃烧室46内混合和燃烧。一般，氧化剂(氧气)和燃料气体在产生按化学计量进行燃烧的速度下进行供给，然而，如有需要，燃料气体和氧化剂可以在火焰中给出过量燃料气体或过量氧化剂的速度进行供给。
主导气管16提供用于使第一气体通过喷枪10的通道。所述主导气管终止于第一或内部拉伐尔(Laval)喷嘴48中。该第一拉伐尔喷嘴48具有在其中形成的环形冷却通道50。该冷却通道50邻接被限定在管子18的内表面和主导气管16的外表面之间的内部水通路。隔板34延伸进入通道50中以引导冷却水的流动。
燃烧室46在其远端处终止在第二或者外部拉伐尔喷嘴52中。燃烧室46和拉伐尔喷嘴52的这种布置使得在喷枪10的工作过程中在燃烧室46中形成的火焰被加速至超音速。该火焰包绕住从第一拉伐尔喷嘴48中发出的第一气体喷射流。第二拉伐尔喷嘴52形成为双壁构件。第二拉伐尔喷嘴52的外壁与最外面的管子24的远端相邻接。因此，最外面的管子24能够在喷枪10的工作过程中提供对第二拉伐尔喷嘴52的冷却，隔板42延伸进入由第二拉伐尔喷嘴52的内壁和外壁限定的环形空间中。所述第一或内部拉伐尔喷嘴48相对于第一拉伐尔喷嘴48的端部倒退并终止于第一拉伐尔喷嘴48的发散部分。
在工作中，第一气体喷射流以通常为2马赫至3马赫的速度离开拉伐尔喷嘴48。含有亚铬酸盐颗粒的载气从管子14的远端流出在内部拉伐尔喷嘴48的发散部分中的一定区域进入加速的第一气体中。由此，亚铬酸盐以超音速被携带出拉伐尔喷嘴48。
第一气体喷射流被排出燃烧室46的燃烧的烃气环状超音速气流所包绕。燃烧的烃气焰从拉伐尔喷嘴52中的排出速度通常为第一气体喷射流的排出速度的90％-110％。通过采用相似的排出速度，主气体喷射流与其包绕的火焰的混合受到抑制。
如图所示的冶金喷枪10制造简单并且可以主要由不锈钢制成。拉伐尔喷嘴48和52可通过适当的焊接而被附接到喷枪上。在燃烧室46进口处的喷嘴45还可以被焊接到适当位置处。
在使用中，喷枪10被用以将作为脱碳剂的氧气和亚铬酸盐提供给熔融的铬铁。定位喷枪10，使得其尖端在熔融金属表面的垂直上方1.5-2.0米，且其轴线处于垂直位置。该超音速包绕层能够在200-300D的距离内保持第一气体喷射流的完整性，其中D为在其排出处的拉伐尔喷嘴48的直径。因此在使亚铬酸盐和氧充分透过进入熔体中方面不存在困难。
与开始将氧气和亚铬酸盐引入到上述铬铁中的同时，氧气与氩和蒸汽中的一种或两种的混合物通常从下面通过鼓风口6被吹入熔融金属中。氧气与碳发生放热反应以生成一氧化碳，而亚铬酸盐与碳之间生成金属铬和一氧化碳的反应是吸热的。因此，亚铬酸盐用于缓和或消除当不添加亚铬酸盐时会产生的温度升高，因此，当脱碳速度达到最高时至少在吹炼的初始阶段加入亚铬酸盐是特别有利的。在另一方面，在吹炼的后期阶段，通常理想的是不加入任何亚铬酸盐并增大吹入熔融铬铁中的非反应性气体与氧化性气体的比例。这种增大的目的在于确保氧气分压总是保持不太高，以使熔体中的铬不会大量氧化成铬氧化物。实际上，在整个精炼作业中，运用根据本发明所述的方法，使得主要条件都有利于铬的氧化之外的碳的氧化。
使通过鼓风口6吹入气体混合物持续足够时间，以使铬铁中的含碳量降低至少于2％。若还没有进行以上所述的操作并且将容器4倾斜以将全部液态铬铁注入收集容器(未示出)中，则取出喷枪10。保留熔渣用于回收三价的铬氧化物。铬铁产品一般可被倒入适当的模具中(未示出)。
以下模拟并给出了铬铁精炼的两个实施例。实施例1为对比实施例，实施例2为根据本发明所述的实施例。
实施例1(对比实施例)用22体积份的氧气和7体积份的蒸汽的混合物通过鼓风口6以1740标准立方米每小时的速度对含有6重量％的碳的熔融铬铁(41％Fe，53％ Cr，6％ C)装料吹炼47分钟。然后改变气体混合物的组分和流速。流速被减小到1200标准立方米每小时并且组分被改变成13体积份的蒸汽和7体积份的氧气。该吹炼另外持续进行24分钟。由此得到含有1.5重量％的碳的30.8吨铬铁(42.4％ Fe，55.6％ Cr)。该熔体的最大温度为1699℃。
实施例2用14体积份的氧气和9体积份的蒸汽的混合物通过鼓风口6以1380标准立方米每小时的速度对含有6重量％的碳的熔融铬铁(41％Fe，53％ Cr，6％ C)装料吹炼35分钟。然后改变所述混合物，并且再用每1体积份的氧气和1体积份的蒸汽的混合物以1080标准立方米每小时的速度对熔融铬铁吹炼12分钟。此外，在第一次21分钟的精炼作业中，颗粒状亚铬酸盐被连续从上方注入到来自喷枪10的熔体中。亚铬酸盐被速度为1500标准立方米每小时的氧气喷射流所携带。亚铬酸盐以60公斤/分钟的速度被注入。当注入亚铬酸盐时，虽然分子氧注入到熔体中的总流速大于实施例1中的速度，但是熔体的温度被保持在1600℃以下。铬铁的进料一旦结束，继续从喷枪注入氧，以使熔体的温度升高至1600℃以上。在铬铁注入结束5分钟后，也停止从喷枪注入氧。
在吹炼结束时，31.2吨含有小于2重量％的碳的铬铁在吹炼各阶段达到的最高温度1667℃下流出。
可看到，实施例2(根据本发明所述的)给出了明显高于实施例1的铬铁生产率(吨/小时)。在实施例2中，生产率为39.7吨/小时；而在实施例1中，生产率为26.4吨/小时。此外，与实施例1相比，在实施例2中通过鼓风口6的流速明显减小。
本发明的其它优点在实施例2中很明显。例如，与实施例1相比，脱碳速度较高但是所得到的最高熔化温度小于实施例1中的情况。此外，在实施例2中气体通过鼓风口6的流速小于实施例1中的情况。因此，实施例2中的状态可能比实施例1中的状态对容器4的耐火材料8的磨损更少。
实施例3在初始阶段用53体积份的蒸汽和88体积份的氧的混合物通过鼓风口6以1410标准立方米每小时的速度对含有6重量％的碳的熔融铬铁(41％ Fe，53％ Cr，6％ C)装料吹炼40分钟。在这一阶段的前35分钟中，颗粒状铬铁(41％ Fe，53％ Cr，6％ C)通过喷枪10以80公斤/分钟的速度被吹入熔体中。颗粒状铬铁被速度为1500标准立方米每小时的氧气喷射流所携带。在起初这35分钟后，停止通过喷枪10供给氧和铬铁。在40分钟的初始阶段结束时，通过鼓风口6供给的氧和蒸汽的混合速度减小至1010标准立方米每小时，并且蒸汽与氧的比率增大到53体积份的蒸汽和48体积份的氧。再持续进行21分钟吹炼。
在吹炼结束时，35.5吨含有小于2重量％的碳的铬铁在1630℃的温度下流出。熔体在各阶段的最高温度为1680℃。
可看到实施例3(根据本发明所述的)给出了明显高于实施例1的铬铁生产率(吨/小时)。在实施例3中，生产率为34.9吨/小时；而在实施例1中，生产率为26.4吨/小时。此外，与实施例1相比，在实施例3中通过鼓风口6的流速明显减小。
此外，采用通过喷枪10注入废料可获得实施例2和实施例3中的优点。
易于理解，根据本发明所述的方法还适用于除铬铁外的铁合金的精炼。例如可适用于采用AOD工艺或是采用CLU工艺制造不锈钢。根据本发明所述的方法还适用于例如锰铁和钒铁的精炼。
权利要求
1.一种精炼铁合金的方法，包括将分子氧或包含分子氧的气体混合物吹入铁合金的熔体的步骤，其特征在于，从上面将冶金学上可接受的颗粒材料引入到熔体中，所述颗粒材料被携带在传送至被第二气体喷射流所包绕的熔体的第一超音速气体喷射流中而进入熔体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冶金学上可接受的颗粒材料选自被包含在所述精炼合金中的金属、所述金属的合金、所述金属的氧化物及其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述铁合金包含至少30重量％的铁。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述铁合金为铬铁且所述冶金学上可接受的颗粒材料包括铬氧化物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述铬氧化物为亚铬酸盐。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冶金学上可接受的颗粒材料包括铬铁。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述铁合金为不锈钢并且所述冶金学上可接受的颗粒材料为铬氧化物。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述铁合金为锰铁并且所述冶金学上可接受的颗粒材料为锰氧化物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冶金学上可接受的颗粒材料以细小颗粒的形式被引入到熔体中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述冶金学上可接受的颗粒材料的平均颗粒尺寸为1mm或更小。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二气体喷射流也是超音速气体喷射流。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中形成第一气体喷射流的气体包括氧化性气体，非氧化性气体，或者氧化性气体和非氧化性气体的混合物。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述氧化性气体为氧。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述非氧化性气体为氩和蒸汽中的一种或两种。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二气体喷射流为燃烧气体的形式。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一气体喷射流从第一拉伐尔喷嘴中以1.5马赫至4马赫的速度被喷出，并且所述第二气体喷射流从第二拉伐尔喷嘴中也以1.5马赫至4马赫的速度被喷出。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和第二拉伐尔喷嘴形成部分冶金喷枪，所述冶金喷枪包括一条轴向的终止于第一拉伐尔喷嘴出口端处的第一气体通道，一条围绕所述主气体通道的终止于第二拉伐尔喷嘴出口端处的包绕气体通道，以及一条具有与第一拉伐尔喷嘴相连通的轴向出口管的颗粒材料传送通道。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述轴向出口管终止于所述第一拉伐尔喷嘴的发散部分处。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述包绕气体通道包括燃烧室。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在精炼作业的第一部分过程中，将所述冶金学上可接受的颗粒材料连续引入到熔体中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一气体喷射流包括氧且在已停止将所述冶金学上可接受的颗粒材料引入到熔体中后继续将所述第一气体喷射流引入熔体。
22.根据权利要求21所述的方法，其中在精炼作业结束前终止向熔体中引入所述第一气体喷射流。
全文摘要
一种精炼铁合金的方法，包括将分子氧或包含分子氧的气体混合物吹入铁合金的熔体的步骤。从上面将冶金学上可接受的颗粒材料引入到熔体中。所述颗粒材料被携带在传送至被第二气体喷射流所包绕的熔体的第一超音速气体喷射流中而进入熔体。
文档编号C21C5/00GK1675392SQ03818981
公开日2005年9月28日 申请日期2003年6月9日 优先权日2002年6月11日
发明者A·M·卡梅伦, C·J·费尔德曼 申请人:英国氧气集团有限公司