混合物、该混合物的用途以及用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的方法专利检索- .添加碳材料专利检索查询-专利查询网

混合物、该混合物的用途以及用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的方法
申请号	CN201580059266.6	申请日	2015-09-21	公开(公告)号	CN107148482A	公开(公告)日	2017-09-08
申请人	里弗雷克特里知识产权两合公司;			发明人	W.瓦尔格拉姆; W.埃克斯泰因;
摘要	本发明涉及一种用于引入在钢铁冶金中存在于金属熔体上的熔渣内的混合物，这种混合物的用途以及用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器(例如转炉、电弧炉或盛钢桶 )中的金属熔体上的熔渣的方法。
权利要求	1.一种用于引入钢铁冶金中存在于金属熔体上的熔渣内的混合物，所述混合物包含以下质量比例的以下组分： 1.1 范围为10至90质量%的生白云石； 1.2 范围为90至10质量%的一种或更多种另外的组分，其至少包含以下成分： 1.2.1 MgO和 1.2.2 碳。 2.根据权利要求1所述的混合物，其具有范围为10至55质量%的比例的生白云石。 3.根据前述权利要求中至少一项所述的混合物，其中所述另外的组分以氧化镁-碳和苛性菱镁矿的形式存在。 4.根据前述权利要求中至少一项所述的混合物，其中所述混合物包含以下质量比例的呈氧化镁-碳和苛性菱镁矿形式的另外的组分：氧化镁-碳：10至50质量%；苛性菱镁矿：10至50质量%。 5.根据前述权利要求中至少一项所述的混合物，所述混合物以丸粒形式存在。 6.用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的方法，所述方法包括以下步骤： 6.1 提供根据前述权利要求中至少一项的混合物； 6.2 将所述混合物引入存在于所述冶金容器中的所述金属熔体上的所述熔渣内。 7.根据权利要求1至5中至少一项的混合物用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的用途。
说明书全文	混合物、该混合物的用途以及用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的方法 [0001] 本发明涉及用于引入在钢铁冶金中存在于金属熔体上的熔渣内的混合物、这种混合物的用途，以及用于预处理(Konditionierung)在钢铁冶金中存在于冶金容器(例如转炉、电弧炉或盛钢桶(Pfanne))中的金属熔体上的熔渣的方法。 [0002] 在钢铁冶金中，在浇铸前将生铁熔体与不需要的成分分离。 [0003] 若使用转炉，则对此在现今最广泛传播的LD方法中，借助喷管将氧顶吹(aufgeblasen)至位于内衬有碱性耐火材料的转炉中的生铁熔体上。该将氧顶吹至生铁熔体上的过程也称为精炼。在精炼时，伴生元素，特别是呈碳、锰、硅和磷形式的伴生元素，被吹入的氧氧化，并与掺入的生石灰一起形成浮在金属熔体上的熔渣层。 [0004] 在电弧炉中，原钢熔体通过使废铁、生铁、液态铁和/或铁海绵和其它原料熔化来产生。 [0005] 在初级冶金装置中精炼的金属熔体具有所需的性质之后，该金属熔体经由排出通道排出至盛钢桶内用于次级冶金处理。 [0006] 熔渣必须就化学性质和物理性质有针对性地受影响或被预处理。 [0007] 为了预处理熔渣，已知使熔渣配备有所谓的熔渣预处理剂，以便能够改变熔渣的性质。 [0008] 因此，最初为酸性或非碱性的熔渣的碱度，即熔渣的碱性组分与其它组分的质量比或摩尔比(其例如可根据下式计算：[xCaO+MgO]/[xSiO2+Al2O3+另外的组分])必须提高，以便降低熔渣对其中存在金属熔体的冶金容器的碱性内衬的腐蚀侵害，并由此减少内衬的磨损和增加其使用时间。为此，熔渣预处理剂具有提高熔渣碱度的组分，该组分特别是石灰、白云石灰或白云石。 [0009] 另外有意义的是，通过添加熔渣预处理剂来设定熔渣中的MgO的含量，使得其在熔渣中的MgO的饱和范围内，并由此减少熔渣对内衬的腐蚀侵害。 [0010] 在排出期间或排出后还可能合意的是，能够使排出后留在转炉中的熔渣容易施加至转炉的耐火内衬。通过该施加的熔渣层，金属熔体对转炉内衬的腐蚀侵害可被降低。将熔渣施加至转炉的过程也称为转炉的“保养”。用于保养转炉的已知方法一方面是所谓的“熔渣-清洗”，其中通过转炉的旋转使熔渣分布在排出侧和装料侧上。另一保养方法是所谓的“熔渣-喷射”，其中熔渣借助喷管的氮气流进行机械喷洒。最后，在所谓的“熔渣-发泡”的情况下，通过添加碳载体使熔渣化学发泡。在熔渣-发泡情况下发泡的熔渣也称为“泡沫熔渣”。 [0011] 除了通过泡沫熔渣来保养转炉外，其还具有另外有益的作用。即泡沫熔渣具有绝缘性质，使得可减少自熔体的热损失并可节省能量。另外，其中存在铁熔体的冶金容器的组件可通过泡沫熔渣受热辐射保护。 [0012] 为了在电弧炉中产生泡沫熔渣，吹入熔渣中的碳可另外借助氧燃烧成一氧化碳，并以该方式提供发泡所需的一氧化碳气体。在于电弧炉中的熔化方法的情况下，熔渣层的发泡是重要的，因为该熔渣层通过体积增加来屏蔽电弧，减少至炉壁上的辐射损失，改善至熔体的能量转移，并由此同样节省能量。 [0013] 为了提高熔渣预处理剂在其被引入熔渣中时的反应性，原则上将合意的是，提供尽可能细颗粒状的混合物，并将其引入熔渣中。因此已知的是，提供细粉状的熔渣预处理剂，使得这些因其高的比表面而具有高的反应性。但是，这种以细粉状形式提供的熔渣预处理剂的缺点特别是这种细粉状的熔渣预处理剂的复杂处理。因此，由现有技术已知，将细粉状的熔渣预处理剂首先压紧成丸粒，并将呈该形式的所述预处理剂引入熔渣中。但是，这种压制成丸粒的熔渣预处理剂的缺点可能是，在熔渣中的这些仅延时分解，和因此熔渣预处理剂的反应性降低。 [0014] 以此为背景，本发明涉及提供一种熔渣预处理剂，熔渣的碱度和MgO-含量借助其可快速提高，以便能够降低熔渣对在其中存在具有位于其上的熔渣的金属熔体的冶金容器的耐火内衬的侵蚀。 [0015] 本发明的另一目的在于提供一种熔渣预处理剂，其具有高的反应性且同时具有可容易处理性。 [0016] 本发明的另一目的在于提供一种熔渣预处理剂，借助其可实现熔渣的发泡。 [0017] 最后，本发明的另一目的在于提供一种熔渣预处理剂，借助其可实现初级冶金方法的铁产量的提高。 [0018] 为了实现这些目的，根据本发明提供用于引入在钢铁冶金中存在于金属熔体上的熔渣中的混合物或熔渣预处理剂，所述混合物或熔渣预处理剂包含以下质量比例的以下组分：范围为10至90质量%的生白云石；范围为90至10质量%的一种或更多种另外的组分，其至少包含以下成分：MgO和碳。 [0019] 根据本发明的混合物或根据本发明的熔渣预处理剂适合于引入在任何冶金容器中的金属熔体上的熔渣中，但特别用于在转炉、电弧炉和盛钢桶中的熔渣。 [0020] 除非在个别情况中另外指定，否则所有在本文中用%表示的数据都是以质量%计的数据，各基于根据本发明的混合物的总质量。 [0021] 根据本发明的混合物中的生白云石的比例(其根据本发明在10至90质量%的范围内)根据本发明特别地实现了两个主要目的。一方面，生白云石在与热熔渣接触时突然被加热，由此引发生白云石的煅烧。该煅烧导致熔渣发泡，使得在将根据本发明的混合物引入熔渣中时形成泡沫熔渣。但是，另一方面，只要该混合物以丸粒的形式引入熔渣中，在将混合物引入熔渣中时生白云石的煅烧还导致混合物自发崩解，和混合物由此形成具有高的反应性的大的比表面。根据本发明的混合物由此实现了，提供同时不但以丸粒的形式，即具有可容易处理性，还具有高的反应性的该混合物。 [0022] 由于自生白云石在其煅烧后形成的MgO和CaO的比例，熔渣的碱度提高。另外，由于生白云石煅烧后形成的MgO的比例，可实现熔渣的MgO-饱和，使得熔渣对容纳金属熔体的冶金容器的耐火内衬的腐蚀侵害降低。在此，根据本发明的混合物的另一优点特别是由于该混合物的高的反应性，可特别快速地实现该MgO-饱和。 [0023] 除了生白云石外，根据本发明的混合物还包含一种或更多种另外的组分，其包含MgO和碳。 [0024] 该另外的组分中的碳的比例用于在将混合物引入所述熔渣中时增强熔渣发泡。在此，在将混合物进料至熔渣时，碳与在熔渣中存在的氧反应形成碳氧化物，特别是形成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。在将混合物引入熔渣中时，所述混合物的另外的组分中的碳立即且剧烈地被熔渣的氧部分氧化，使得在将混合物引入熔渣中时，该熔渣自发地发泡。 [0025] 因此不仅通过在引入熔渣中时生白云石的煅烧还通过在引入熔渣中时混合物的碳部分的反应来引起熔渣发泡，由此如在熔渣发泡的情况下，熔渣高度增加并覆盖冶金容器的耐火内衬。在电弧炉中，由于增加的发泡熔渣的体积，相对炉壁的电弧辐射被部分或完全屏蔽。由于增加的MgO含量，熔渣同时获得所需的粘度，以便在发泡期间和之后还保持附着于壁。 [0026] 若混合物与金属熔体直接接触，例如因为通过喷射装置使熔渣层打开，混合物中的碳可与金属熔体的氧直接反应并可从金属熔体中移除氧。该从金属熔体中移除的氧不必之后再在另外的步骤中通过脱氧剂(例如铝)从金属熔体去除。 [0027] 至少一部分的氧（由根据本发明的混合物引入熔渣中的碳与其反应）源自熔渣中的氧化铁，它们通过碳还原成金属铁。由此提高了整个方法中提炼的铁的产量。 [0028] 由于混合物中的碳的比例，一方面可因此实现熔渣发泡。另外，可提高整个方法中提炼的铁的产量。 [0029] 另外的组分的MgO的比例特别用于，能够根据混合物的其余组分有针对性地设定熔渣的碱度和MgO-饱和。 [0030] 混合物的呈生白云石形式的组分是生的，即天然的、基本上未经处理的、特别是未经煅烧的白云石。如所知，生白云石是含有主要矿物白云石(CaMg(CO3)2或CaCO3 • MgCO3)的岩石。生白云石通常具有基于生白云石达至少90质量%的白云石。此外，可存在，例如以Fe2O3、SiO2或Al2O3的形式的天然杂质。根据本发明，优选使用基于生白云石具有至少90质量%的白云石比例、特别是具有至少91、92、93、94、95或96%的白云石比例的生白云石。 [0031] 生白云石可以范围为10至90质量%的比例存在于根据本发明的混合物中，即，例如也以至少10、11、12、13、14或15质量%的比例存在于根据本发明的混合物中。例如，生白云石可以至多90、80、70、60、55、50、45、40、35、30或25质量%的比例存在于根据本发明的混合物中。 [0032] 混合物所包含的除生白云石以外的至少一种另外的组分可为，例如，以下组分中的一种或更多种：苛性菱镁矿(Magnesitkauster)、氧化镁-碳(Magnesiakohlenstoff)、烧结氧化镁、熔融氧化镁、石墨、焦炭，或一种或更多种碳化物，例如碳化铝。若一种或更多种包含MgO但不包含碳的前述组分存在于根据本发明的混合物中(诸如，苛性菱镁矿、烧结氧化镁或熔融氧化镁)，则还存在至少另一种包含碳的组分(像例如组分氧化镁-碳、石墨、焦炭中的至少一种或至少一种碳化物)。相应地，若存在一种或更多种包含碳但不包含MgO的前述组分(诸如石墨、焦炭或至少一种碳化物)，则混合物具有至少另一种包含MgO的前述组分(诸如苛性菱镁矿、烧结氧化镁或熔融氧化镁)。 [0033] 根据一个优选的实施方式，该另外的组分以氧化镁-碳的形式和任选地至少以另一种前述组分的形式存在。 [0034] 在一个特别优选的实施方式中，该另外的组分以氧化镁-碳的形式和苛性菱镁矿的形式存在。 [0035] 氧化镁-碳是所谓的镁碳制品，其也称为镁碳砖或MgO-C-砖，且特征在于由氧化镁(MgO)制成且经由碳键相互结合的颗粒。根据一个特别优选的实施方式，氧化镁-碳以使用过的镁碳制品的形式存在，即所谓的碎裂氧化镁-碳(Magnesiakohlenstoffausbruch)。这种碎裂氧化镁-碳是已被用于钢铁工业中的镁碳制品，特别是作为吹氧炼钢转炉、电弧炉内或盛钢桶内的磨损衬里。在这方面，相应回收的镁碳制品可部分地、很大程度上或专门作为氧化镁-碳存在于根据本发明的混合物中。在这方面，本发明还涉及回收的镁碳制品作为用于根据本发明的混合物的原料的用途，或者这种回收的镁碳制品作为根据本发明的熔渣预处理剂的组分的用途。根据本发明已证实，使用氧化镁-碳作为根据本发明的混合物中的碳载体可能特别有利，特别是只要氧化镁-碳(特别是若作为碎裂存在)可与冶金熔融容器的耐火内衬的组成接近，并因此在形成泡沫熔渣时，可以特别有效地通过泡沫熔渣有助于内衬的保养。 [0036] 苛性氧化镁(Magnesiakauster)是经苛性煅烧的菱镁矿，其有时也称为苛性菱镁矿(Kaustermagnesit)或腐蚀性氧化镁。如所知，苛性菱镁矿通过菱镁矿(MgCO3)的苛性煅烧获得，即通过在低温下煅烧菱镁矿获得。在根据本发明的混合物中使用苛性菱镁矿的优点特别是其具有高的反应性，因此在被引入熔渣中时其可特别快速地释放MgO，和因此可特别快速地实现熔渣的碱度以及其MgO-饱和的提高。 [0037] 根据本发明现已证实，若混合物包含以下质量比例的呈氧化镁-碳和苛性菱镁矿形式的另外的组分，则根据本发明的混合物具有特别有利的性质，特别是关于其反应性和作为用于使熔渣发泡的试剂的作用：氧化镁-碳：10至50质量%；苛性菱镁矿：10至50质量%。在此，可根据本发明规定，前述质量比例的前述组分中的仅一种存在于混合物中。 [0038] 氧化镁-碳可例如以至少10、15、20、25、30或35质量%的比例存在于混合物中。另外，氧化镁-碳可例如以至多45或40质量%的比例存在于混合物中。 [0039] 苛性菱镁矿可例如以至少10、15、20、25、30或35质量%的比例存在于混合物中。另外，苛性菱镁矿可例如以至多50或45质量%的比例存在于混合物中。 [0040] 优选规定，混合物以相对小的颗粒尺寸存在，例如达至少50质量%、60质量%、70质量%、80质量%、90质量%或甚至达100质量%以5 mm以下的颗粒尺寸存在。 [0041] 例如可规定，生白云石达至少80质量%，即例如，还为达至少90质量%或达100质量%以5 mm以下的颗粒尺寸存在。 [0042] 所述另外的组分，特别是若这些以氧化镁-碳和苛性菱镁矿的形式存在，可优选达至少80质量%，即例如，还为达至少90质量%或达100质量%以1 mm以下的颗粒尺寸存在。 [0043] 通过根据本发明的混合物具有该非常小的平均颗粒尺寸，可实现混合物在熔渣中的特别良好且均匀的分布和特别是还快速的溶解。 [0044] 为了能够实现根据本发明的混合物的良好处理(尽管混合物的该小的颗粒尺寸)，可规定，该混合物可以压紧或压制的形式提供，例如以丸粒的形式提供。为了提供呈丸粒形式的混合物，可规定，根据本发明的混合物(其特别可具有前述的颗粒尺寸分布)在没有添加添加剂的情况下被压制成丸粒。 [0045] 例如，这些丸粒可具有杏仁形、棒状或球形，例如，具有例如50 mm、40 mm或30 mm的最大长度。所述丸粒还可具有，例如5、10、15、20或25 mm的最小直径。具有相应尺寸的丸粒可容易处理，但同时仍足够小使得它们进料至熔渣中后快速崩解在其中，且根据本发明的小颗粒尺寸分布的优点可在那快速起作用。 [0046] 如上讨论，在将混合物引入熔渣中时生白云石的自发煅烧引起丸粒在引入熔渣中时自发崩解，且因此具有高的比表面和与此伴随的高的反应性的混合物的小的颗粒尺寸或大的颗粒细度立即得到发挥。 [0047] 混合物可具有一定比例的碳酸镁(MgCO3)，例如以5至30质量%的范围，即例如还为至少6、7、8或9质量%的比例，且例如至多25、20或15质量%的比例。混合物中的碳酸镁的比例可主要或完全作为生白云石的成分存在。 [0048] 混合物中的碳酸钙(CaCO3)的比例例如可在5至35 质量%的范围内，即例如还为至少6、7、8、9、10质量%，且例如还为至多30、25、20或15质量%。混合物中的碳酸钙的比例可主要或完全作为生白云石的成分存在。 [0049] 混合物中的氧化镁(MgO)的比例，例如可在20至60质量%的范围内，即例如还为至少25、30、35、40或45质量%，且例如还为至多55或50质量%。氧化镁例如可特别在组分氧化镁-碳和苛性菱镁矿中存在。 [0050] 碳可例如以范围为3至15质量%的比例存在于根据本发明的混合物中，即例如，还以至少4、5或6质量%的比例，且例如，还以至多14、13、12、11或10质量%的比例。碳可主要或完全以氧化镁-碳的形式的组分存在于混合物中。 [0051] 例如可作为苛性菱镁矿的次要成分引入混合物中的氧化钙(CaO)可例如以范围为0至40质量%的比例存在于混合物中，即例如还以至少5、10或15质量%的比例，且例如还以至多35、30、25或20质量%的比例。 [0052] 另外的物质，例如SiO2、Fe2O3、Al2O3、H2O或P2O5可作为杂质经由混合物的组分引入该混合物中。在此，这些物质可以例如以下列比例存在于混合物中，其中这些物质的比例可以下列比例单独或以任何组合存在于混合物中：SiO2：0至10质量%，即例如还以至少0.5或1质量%的比例，且例如以至多9、8、7、6、5、4、3或2质量%的比例； Fe2O3：0至10质量%，即例如还以至少0.5或1质量%的比例，且例如以至多9、8、7、6、5、4、 3或2质量%的比例； Al2O3：0至5质量%，即例如还以至少0.5或1或1.5或2质量%的比例，且例如以至多4、3或 2.5质量%的比例； H2O：0至3质量%，即例如还以至少0.5或1质量%的比例，且例如以至多2或1质量%的比例； P2O5：0至0.5质量%。 [0053] 根据本发明已证实，混合物可非常敏感地对另外的组分和物质作出反应。在这方面，可规定，除了呈生菱镁矿、氧化镁-碳和苛性菱镁矿形式的组分外，根据本发明的混合物还具有10质量%以下的比例的各比例的另外的组分，即例如还以9、8、7、6、5、4、3、2或1质量%以下的比例。可规定，除了上述物质MgCO3、CaCO3、MgO、C、CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、H2O、P2O（5 特别是以上述质量比例）外，混合物还具有仅10质量%以下的比例的另外的物质，即例如还以9、8、7、6、5、4、3、2或1质量%以下的比例。 [0054] 为了根据本发明以丸粒的形式提供根据本发明的混合物，可规定，混合物在其压制成丸粒前与粘合剂拌合。例如可规定基于硫酸盐(sulfatisches)的粘合剂，例如，泻盐溶液。泻盐溶液中的泻盐的浓度可例如在0.1至0.3质量%的范围内。可规定，基于不含粘合剂的混合物，该混合物与范围为5至15质量%的比例的粘合剂拌合。 [0055] 为了改善丸粒的生胚强度，可另外规定，混合物还包含一种或更多种暂时粘合剂，例如以下暂时粘合剂中的一种或更多种：葡萄糖、淀粉、一种或更多种基于硅酸盐的粘合剂、或一种或更多种基于磷酸盐的粘合剂。 [0056] 本发明还涉及一种用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的方法，所述方法包括以下步骤：提供根据本发明的混合物；将所述混合物引入存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣内。 [0057] 如本文中所述，混合物因此也可例如以压紧或压制形式提供，例如以丸粒的形式提供。 [0058] 在此，所述混合物可与一种或更多种本文中所述的粘合剂混合，并随后压制成丸粒，特别是具有本文中所述尺寸的丸粒。 [0059] 将例如以丸粒形式提供的混合物供给至熔渣上并沉降入其中，使得其可在那里发挥其根据本发明的作用。 [0060] 根据本发明的混合物原则上适合作为在任何冶金容器中的金属熔体(例如用于转炉、电弧炉或盛钢桶中的金属熔体)上的熔渣的熔渣预处理剂。根据本发明的混合物特别优选用作在这种金属熔体上的熔渣的熔渣预处理剂，所述金属熔体存在于具有碱性内衬(即特别是基于以下材料中的至少一种的内衬：氧化镁、氧化镁-碳、煅烧白云石或煅烧白云石-碳)的冶金容器中。 [0061] 本发明还涉及本文中所述的根据本发明的混合物用于预处理在钢铁冶金中存在于冶金容器中的金属熔体上的熔渣的用途。 [0062] 在此，该用途可如本文中所公开地来实现。 [0063] 本文中公开的本发明的所有特征可单独地或组合地任意地彼此进行组合。 [0064] 借助以下实施例来更详细地解释本发明。 [0065] 在实施例中，首先提供具有根据表1的以下组分的混合物。组分质量比例[%] 生白云石 22 氧化镁-碳 40 苛性菱镁矿 38 [0066] 表1基于生白云石，使用的生白云石具有95质量%以上的比例的白云石。特别地，Al2O3、Fe2O3和SiO2作为次要成分存在。 [0067] 呈氧化镁-碳形式的组分是呈回收的镁碳制品形式的碎裂材料。除了主要成分MgO外，基于所述组分的总质量，这些组分还具有28质量%的比例的碳。 [0068] 生白云石以5 mm以下的颗粒尺寸存在，而氧化镁-碳和苛性菱镁矿组分以1 mm以下的颗粒尺寸存在。 [0069] 基于不含粘合剂的混合物的质量，将混合物与10%的呈泻盐溶液形式的粘合剂混合，并压制成具有大约15 mm厚度和大约30 mm长度的杏仁形丸粒。 [0070] 然后，将丸粒在大约300℃下干燥，并且在冷却后以该形式提供作为熔渣预处理剂。

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