用于精炼熔融金属的线
阅读：156发布：2023-03-11
专利汇可以提供用于精炼熔融金属的线专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于精炼熔融金属的线。熔融金属精炼线11包括封装芯14的金属鞘12，芯14包括精炼材料和 铁 金属。，下面是用于精炼熔融金属的线专利的具体信息内容。
1.一种熔融金属精炼线，包括封装芯的金属鞘，所述芯包括精炼材料和铁金属。
2.根据权利要求1所述的线，其中所述铁金属构成所述芯的10-90w/w％。
3.根据权利要求1或2所述的线，其中所述铁金属是粉末状的。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的线，其中所述铁金属是粉末状的并且具有从
0mm至1mm的粒度。
5.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述精炼材料选自纯的钙或硅、铝或镍金属或其任何组合；钙-硅合金(CaSi)、铁-钛合金(FeTi)、铁-铌合金(FeNb)、铁-硼合金(FeB)或其任何组合。
6.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述精炼材料包括钙粉和/或硅粉。
7.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述精炼材料由钙和/或硅组成。
8.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述芯具有理论上95％或更大的密度。
9.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述铁分布在整个所述精炼材料中或反之亦然。
10.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述鞘具有从0.6mm至2.0mm的厚度。
11.根据任一前述权利要求所述的线，其中所述线的外径是从5mm至20mm，优选地从9mm至15mm，并且最优选地从10mm至14mm。
12.一种制造熔融金属精炼线的方法，所述熔融金属精炼线包括封装精炼材料的芯的金属鞘，其中所述芯以液密方式封装在所述鞘内，并且其中所述芯通过将铁金属与精炼材料混合而形成。
13.一种制造熔融金属精炼线的方法，所述熔融金属精炼线包括封装精炼材料的芯的金属鞘，所述方法包括使金属条形成为具有封装于其中的精炼材料和铁金属的混合物的鞘，并且将纵向边缘或如此形成的鞘密封起来。
14.根据权利要求13所述的方法，包括将所述铁金属与所述精炼材料混合以提供均匀的芯。
15.一种精炼熔融金属的方法，包括将根据权利要求1至11中任一项形成的精炼线或根据权利要求12至14中任一项制造的线注入到熔融金属中。
用于精炼熔融金属的线
[0001] 本发明涉及用于与添加剂诸如金属材料和/或矿物精炼(refine)熔融金属的线(wire)，以及制造这样的线的相关方法。
[0002] 在浇铸熔融金属诸如熔融钢(molten steel)之前，可以将精炼线注入到熔融金属容器诸如钢包(ladle)、罐或连铸中间包(continuous casting tundish)中，以提供具有改善的特性的金属。精炼线的目的是当精炼材料相比于熔融金属显示对氧的高亲和力、或低熔点和/或低蒸发点、或高蒸汽压力、或低溶解性或低密度、或这些因素的组合时，将封装在线的鞘中的精炼材料诸如金属和/或矿物以精确的量并且以控制的方式注入到熔融金属中。就这一点而言，实现高百分比的定义为保持到熔融金属中的注入的材料量除以注入的总材料量的比率的精炼材料的回收率是重要的。
[0003] 在制造精炼线的已知方法中，滚动钢条以形成填充有呈粉末形式的精炼材料的U形截面。U形条截面的两个纵向边缘然后钩在一起，这两个纵向边缘已经为该效果被预先折叠。以这种方式，精炼线形成有封装精炼材料的芯的钢鞘。
[0004] 制造精炼线的另一个方法与上文相同，除了精炼材料作为固体挤压线被引入到U形截面中之外。
[0005] 由于制造和生产约束，由这些已知方法生产的精炼线通常具有在0.2mm至0.6mm的范围中的鞘厚度。因此，线可以通过用于将线穿过引导管注入到熔融金属容器中的进料机夹送辊的高压而容易地变形，从而需要具有相当大的内径的引导管，这不利于将精炼线精确地引导至容器中。
[0007] 此外，上文讨论的用于线的钢鞘的钩型闭合部(hook-type closure)不允许将这样的线向下深入滚动或拖动至更小的直径，在这种情况下，芯可能包含过量的和不合需要的量的空气，这在精炼过程期间不利于熔融金属的品质以及芯材料的回收率。此外，精炼材料可以与空气或其他材料诸如水分或氧化剂的组分相互作用，由此减少线的贮存期。
[0008] 这些缺点中的某些部分地由以下事实造成：精炼线的钢鞘太薄，并且其次，封装的精炼材料没有以液密方式(fluid-tight manner)密封到鞘中。
[0009] 在我们的公布为WO2006/079832的专利申请中，我们提出对现有技术精炼线所面对的缺点的解决方案。在该申请中，我们提出具有大于0.6mm的鞘厚度和具有理论上95％或更大的密度的精炼材料的芯的精炼线。
[0010] 在上文指出的专利申请中，我们公开钙、铝或镍或其组合；或钙-硅合金、铁-钛合金、铁-硼合金或其组合作为精炼材料的用途。优选的精炼材料是粉末状钙。硅也可以添加到精炼材料。在某些精炼线中，我们使用硅粉和钙粉的混合物。
[0011] 同时我们的精炼线非常适合于能够使精炼材料添加到容纳在容器中的熔融金属中(甚至在熔化物的表面具有于其上的熔渣层的情况下)，当钙(或其他精炼材料)被投入熔化物的表面下方时，可能难以阻止钙(或其他精炼材料)的反应性。这可以引起在熔化物的表面处或朝向熔化物的表面的反应或相互作用(例如剧烈的反应或相互作用)和/或可以导致比最佳回收率低的回收率。
[0012] 本发明的目标是提供克服或至少大体上减少与上文讨论的已知的精炼线相关的缺点的精炼线。
[0013] 因此，本发明的第一方面提供一种熔融金属精炼线，其包括封装精炼材料的芯的金属鞘，其中芯以液密方式密封在鞘内并且其中芯包括铁金属。
[0014] 我们已经惊人地发现，将铁金属(对于铁金属，我们意指非合金的铁)包含在芯内阻止精炼材料的活性，例如，允许精炼材料进一步渗透至熔融金属中。
[0015] 铁金属可以构成芯的10-90w/w％，即，使得精炼材料例如构成芯的90-10w/w％。
[0016] 尽管精炼材料的量可以通过使用铁金属而减少，但我们相信，精炼材料的总回收率由于铁的存在而被改善。
[0017] 然后惊人地，精炼线可以更经济地制造，同时不损害性能。
[0018] 铁在其被引入到鞘之前优选地与精炼材料混合。芯可以包括铁和精炼材料的混合物，优选地均匀的或至少大体上均匀的混合物。
[0019] 本发明的第二方面在于制造熔融金属精炼线的方法，所述熔融金属精炼线包括封装精炼材料的芯的金属鞘，其中芯以液密方式封装在鞘内，并且其中芯通过使铁金属与精炼材料混合而形成。
[0020] 本发明的第三方面在于制造熔融金属精炼线的方法，所述熔融金属精炼线包括封装精炼材料的芯的金属鞘，该方法包括使金属条形成为具有封装于其中的精炼材料和铁金属的混合物的鞘，并且将纵向边缘或如此形成的鞘密封起来。
[0022] 另外，鞘的边缘优选地对头焊接在一起，并且两个纵向边缘可以以液密方式密封在一起。尽管其是较不优选的，但我们已经惊人地发现，包括铁金属(比如说，以10-90w/w％)和精炼金属的混合物的芯可以有效地用于折缝精炼线中。
[0023] 精炼材料的封装的芯可以是用于精炼熔融金属例如熔融钢的任何合适的材料，这样的材料包括纯的钙或硅、铝或镍金属、或其任何组合；钙-硅合金(CaSi)、铁-钛合金(FeTi)、铁-铌合金(FeNb)、铁-硼合金(FeB)或其任何组合，例如混合的或单独的钙粉和硅粉；以及其他。
[0024] 因此，由于精炼线鞘优选地被密封诸如焊接、优选地对头焊接，以按液密方式封装芯的精炼材料，因此相比于其他已知的精炼线0.6mm的最大鞘厚度，可以实现至多2.0mm的鞘厚度。我们已经发现，具有从5mm至20mm的外径的线可能是优选的。最优选的是具有从9mm至15mm的外径的线，并且在至少某些实施方案中，具有从10mm至14mm的外径的线是最有利的。我们已经发现，从10mm至14mm的外径(具有从0.6mm至2mm、优选地从0.6mm至1.5mm的鞘厚度)在成本、强度和材料的添加之间的平衡方面是特别有用的。
[0025] 为了减少保留在如此形成的线的鞘中的氧气、空气或其他有害气体，线可以深入滚动或拖曳至较小的直径，从而从线中排出这样的气体，而无损于其完整性，同时还趋向于使鞘更紧地围绕芯闭合。以这种方式，可以实现超过理论实芯等效物的95％的芯精炼材料表观密度比。
[0026] 本发明的第四方面提供精炼熔融金属的方法，包括将根据本发明的第一方面的精炼线或根据上文界定的本发明的第二方面或第三方面制造的线注入到熔融金属中。
[0027] 作为铁金属组分，我们偏好使用粉末状铁。更优选地，粉末状铁具有从0-1mm的粒度(即从0-1mm的数均粒度和/或优选地超过50％的颗粒落入粒度0-1mm的范围中)。
[0028] 铁粉可以具有小于4kg/dm3、例如小于4kg/dm3、小于3kg/dm3、小于2kg/dm3、且优选地小于1.5kg/dm3的体积密度。在一个实施方案中，铁粉具有约1.4kg/dm3的体积密度。即使铁粉可以具有相对低的体积密度(与铁的理论密度即7.86g/cm3相比)，但其在与精炼材料混合后是容易地可压缩的。因此，当使用现有技术的方法(例如WO2006/079832)时，铁粉和精炼材料的混合物能够被压缩至高密度(与理论相比)。
[0029] 优选地，铁粉是大体上纯的，这意味着杂质可以小于5％，优选地小于4％、3％、2％、1％。
[0030] 尽管我们既不希望也不意图受任何理论束缚，但我们相信，包含铁粉具有两个独特效果。第一个是铁粉充当精炼材料的稀释剂，这意味着当线被投入到熔化物中时，每单位长度存在较少的用于接触的精炼材料，并且因此在熔化物和芯之间发生较温和的反应/相互作用。第二个是铁充当散热器，也确保较不严格的反应。两个效果将均呈现为导致精炼材料的较高回收率。
[0032] 图1是根据本发明的用于精炼熔融钢的第一线的横截面；
[0033] 图2是根据本发明的用于精炼熔融钢的第二线的截面。
[0034] 首先参照如图1中大致在1处指示的精炼线，包括已经由钢条形成的钢鞘2，钢条的纵向边缘已经各自弯曲成钩3的形式。钢条将还已经被弯曲成U形以用于将粉末状精炼材料4容纳于其中。两个预先折叠的边缘3然后钩在一起，使得精炼材料4作为芯封装在鞘2内。
[0035] 如上文讨论的，因为钩型闭合部没有被适当地密封，也就是说，其不是液密的，所以深入滚动或拖曳线1是不可能的，并且空气还可能存在于精炼材料4内。当精炼线被注入到熔融钢中时，该不合需要的氧气不利于熔融钢的品质以及不利于芯材料4的回收率。然而，我们已经惊人地发现，精炼材料的回收率可以通过将10-90v/v％的铁粉混合至混合物中以形成精炼材料4的芯来改善。
[0036] 现参照图2，示出了根据本发明的闭合线11，其中钢鞘12已经由已经形成为大致U形的钢条形成，芯的精炼材料已经提供到钢条中。
[0037] 与上文关于图1讨论的第一精炼线1形成对照，鞘12的面对或邻接的纵向边缘15通过焊接以流体型方式密封在一起。因此，该如此形成的焊缝13以密封、液密方式将线11的芯14封装在鞘12内，由此降低任何不合需要的氧气或其他气体或材料在熔融金属精炼过程期间进入鞘12的内部的可能性并且优选地防止任何不合需要的氧气或其他气体或材料在熔融金属精炼过程间进入鞘12的内部。
[0038] 另外，如果线11在直径上被向下深入滚动或拖曳，则存在于鞘12中的任何空气、氧气或其他气体可以通过将其从鞘内部排出而减少。这也倾向于使鞘12更紧地围绕芯14闭合。
[0039] 提供以下实施例以阐述根据本发明的优选的熔融钢精炼线的组成和尺寸，其中鞘由其制成的钢是SAE 1006钢或其等效物，每个线的外径是13.0mm。
[0040] 在每种情况下，使用的铁粉具有以下特性：
[0041] 体积密度：1.4kg/dm3
[0042] 纯度：99.4％(C最大0.011％,P最大0.1％,S最大0.01,O最大0.13％,Mn最大0.18％)[0043] 粒度：0–1mm
[0044] 实施例1
[0045] 以下混合物基于w/w来制造：
[0046] 钙粉 40％
[0047] 铁粉 50％
[0048] 硅粉 10％
[0049] 混合物根据WO2006/079832的教导来处理以形成具有1mm的鞘厚度的精炼线。
[0050] 精炼材料的密度是252g/m(理论上约97％)。
[0051] 如此形成的线在钢的精炼中使用并且显示精炼材料的良好的回收率。
[0052] 实施例2
[0053] 制造以下混合物：
[0054] 钙粉 52.5％
[0055] 铁粉 25％
[0056] 硅粉 22.5％
[0057] 混合物根据WO2006/079832的教导来处理以形成具有1.5mm的鞘厚度的精炼线。
[0058] 精炼材料的密度是159g/m(理论上约95％)。
[0059] 如此形成的线在钢的精炼中使用并且显示精炼材料的良好的回收率。
[0060] 实施例3
[0061] 制造以下混合物：
[0062] 钙粉 80％
[0063] 铁粉 20％
[0064] 混合物根据WO2006/079832的教导来处理以形成具有1.0mm的鞘厚度的精炼线。
[0065] 精炼材料的密度是171g/m(理论上约98％)。
[0066] 如此形成的线在钢的精炼中使用并且显示精炼材料的良好的回收率。
[0067] 实施例4
[0068] 制造以下混合物：
[0069] 钙粉 20％
[0070] 铁粉 30％
[0071] 硅粉 50％
[0072] 混合物根据WO2006/079832的教导来处理以形成具有1.0mm的鞘厚度的精炼线。
[0073] 精炼材料的密度是234g/m(理论上约96％)。
[0074] 如此形成的线在钢的精炼中使用并且显示精炼材料的良好的回收率。
[0075] 取决于精炼工艺的操作条件，深入滚动或拖曳线对于提供较小直径的线通常是必要的，同时还倾向于使鞘更紧地围绕线芯闭合。
[0076] 因此，可以看到的是，本发明提供改善金属精炼技术的精炼线，尤其在于特别是在精炼线进料到熔融金属容器并且精炼线穿过漂浮在熔融金属表面上的熔渣渗透到熔融金属中期间，精炼线减少注入到熔融金属中的杂质，同时保持其总体完整性。
[0077] 还因为鞘被密封且具有规则、连续、大致光滑的周边，鞘可以被容易地深入滚动或拖曳至较小的直径而无损于其完整性，同时还将空气、氧气或任何其他不合需要的气体从鞘内部排出。
[0078] 而且，将精炼线深入滚动或拖曳至较小的直径可以提供保持超过理论实芯等效物的95％的表观密度或压缩比的芯材料。
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