CN107127349B - 一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，雾化炉的高温雾化室内充满规定温度范围的高压氧化性气体；通过气雾化技术在规定雾化时间内将高碳含量的高温铁水破碎成微细铁液滴，使其在自身动能和重力作用下，在高压氧化性气体环境中下落飞行并凝固，形成铁粉体；在雾化和飞行过程中，铁液滴和/或铁粉体中的碳与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体；冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。本发明采用高压高温氧化气氛雾化室，使得铁液滴保持一定时间，促进了铁液滴与环境气体脱碳的快速进行；雾化粉体形状取决于金属液表面张力和被撕碎后冷却结晶的时间，高温铁水气雾化冷却时间长，粉体易成棱角形，粉末压缩性好；提高了铁水制备钢粉体的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于冶金炼钢的新工艺应用领域，提供了一种通过对高炉铁水进行气雾化处理实现脱碳炼钢的新方法。
背景技术
高炉铁水炼钢处理一般是经LD-LF/RH/VD-CC流程形成合格铸坯，其中铁水在转炉内通过顶吹或底吹或顶底复合吹氧初步完成脱碳，而通过雾化技术也可实现铁水脱碳。
韩国POSCO公司公开了一种利用钢水制备铁系粉末的方法，即向中间包提供通过炼铁工艺及炼钢工艺制备的铁系钢水并进行水雾化操作，能够经济地提供高洁净度的铁系粉末，其用于喷射高压水的喷嘴以50-300巴的压力喷射水流，从而使铁系钢水分离成500μm以下大小的液滴，该液滴通过在所述腔室内部以20-80%的容积装填的冷却水及所述喷射的水进行淬火并成为粉末，使得在所述粉末中150μm以下大小的粉末所占比例为80-95%。
加拿大QMP（Quebec Metal Powders）公司采用水雾化制备铁粉，流程为高纯度、高碳铁水倒入感应加热保温混合炉中调整温度，铁水注入大型漏包，从漏嘴中流下的铁水流被来自水平方向的高压水喷射流粉碎。通过淬冷罐上的入口吸入空气，使雾化的粗铁粒部分氧化。湿粉浆通过磁性脱水器和真空过滤器除去大部分水，并在煤气加热的旋转干燥窑内进行干燥。一般雾化铁颗粒尺寸小于2.36mm，平均氧含量为5%左右，铁的含碳量减低到了约3%。将粒化与球磨的粉末依据含氧量与含碳量分别贮存在专用贮粉仓中，按一定的比率混合后，在连续式钢带炉上进行脱碳还原，钢带上粉料层厚约25mm，炉内气氛为分解氨。在炉子的顶部与底部配置有用煤气加热的辐射管，加热区温度为980～1040℃。在脱碳还原炉内于高温下粉末混合料所含之碳与氧发生反应，生成CO与CO2。在保护气氛下冷却后，轻微烧结的疏松的海绵铁块落入锯齿型破碎机中破碎，最后通过球磨机碾磨成粉末。
葛自强提出一种一步法气雾化铁粉的制造方法及气雾化系统，首先将铁或钢原料及根据产品要求所需要的相应量的合金元素投入熔炉，熔解成铁液，并倒入铁水中间包，然后将铁液送入非氧化性气氛中的气雾化系统，铁液倒入铁水雾化包并在铁水雾化包加温、保温至适当温度，铁水包平台移动喷嘴与雾化器对接，高压非氧化性气氛进入雾化器，铁液进入喷嘴，雾化器对铁液喷粉，喷粉落入雾化室下侧的集料器，经送料管进入半成品贮罐，再经振动筛分机按喷粉颗粒大小分类，输出铁粉成品至各类成品贮罐。一步法气雾化铁粉的制造方法，其特征在于所述雾化室的温度控制在300℃以下，所述非氧化性气氛是氮气气氛。
总之，目前铁水的雾化处理一般采用水雾化法，流程长且复杂，而国内尚处于初步开发阶段，通过气雾化法制粉的方法仅是采用氮气对铁水的雾化处理，温度低且未进行有效脱碳。如何对粉体快速脱碳是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种通过对高炉铁水进行雾化处理实现脱碳炼钢的新方法，本发明适用于对现有炼钢途径的创新性改变。
本发明采用以下技术方案：一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，
首先，雾化炉的高温雾化室内充满规定温度范围的高压氧化性气体；
然后，通过气雾化技术在规定雾化时间内将高碳含量的高温铁水破碎成微细铁液滴，使其在自身动能和重力作用下，在高压氧化性气体环境中下落飞行并凝固，形成铁粉体；在雾化和飞行过程中，铁液滴和/或铁粉体中的碳与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体；
最后，冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
高温雾化室的初始温度为1150~1350℃，高温雾化室内的气氛压力为0.15~0.45MPa。
高温雾化室内的高压氧化性气体包括水蒸气、一氧化碳、氧气、氢气、二氧化碳、氩气中的一种或几种混合气。
高碳含量的高温铁水中，其碳含量为3.0~4.5%。
铁液滴和/或铁粉体是指直径为10~50μm的铁液滴和铁粉体混合体，其中铁液滴所占比例为40~100%，铁粉体所占比例为0~60%。
铁水雾化时间小于1s，铁液滴和/或铁粉体的飞行时间为15~60s。
与现有技术相比，本发明具有的特点包括：
（1）本发明采用高压高温氧化气氛雾化室，使得铁液滴保持一定时间，促进了铁液滴与环境气体脱碳的快速进行；
（2）雾化粉体形状取决于金属液表面张力和被撕碎后冷却结晶的时间，高温铁水气雾化冷却时间长，粉体易成棱角形，粉末压缩性好；
（3）本发明提高了铁水制备钢粉体的生产效率。
附图说明
图1是高温铁水气雾化脱碳炼钢的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明所公开的这种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，如下。
首先，雾化炉的高温雾化室内充满一定温度的高压氧化性气体；高温雾化室的高压氧化性气体的初始温度为1150~1350℃，高温雾化室内的气氛压力为0.15~0.45MPa。高温雾化室内的高压氧化性气体包括水蒸气、一氧化碳、氧气、氢气、二氧化碳、氩气中的一种或几种混合气。
然后，通过气雾化技术在规定雾化时间内将高碳含量的高温铁水破碎成微细铁液滴，使其在自身动能和重力作用下，在高压氧化性气体环境中下落飞行并凝固，形成铁粉体；在雾化和飞行过程中，铁液滴和/或铁粉体中的碳与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体。铁液滴和/或铁粉体是指直径为10~50μm的铁液滴和铁粉体混合体，其中铁液滴所占比例为40~100%，铁液滴所占比例为0~60%。铁水雾化时间小于1s，铁液滴和/或铁粉体的飞行时间为15~60s。高碳含量的高温铁水中，其碳含量为3.0~4.5%。
最后，冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
实施例1
高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，具体方法为使雾化炉的高温雾化室内充满初始温度为1170℃的0.42MPa的高压氧化性水蒸气和氢气的混合气；然后通过气雾化技术在小于1s的雾化时间内将碳含量为3.2%高碳高温铁水破碎成微细铁液滴，在自身动能和重力作用下，大量微细铁液滴在高压氧化性气体中下落15~60s的飞行时间并凝固，形成铁粉体；在雾化时间和飞行时间内，直径为10~50μm的80%铁液滴和20%铁粉体混合体，与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体，最终冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
实施例2
一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，具体方法为使雾化炉的高温雾化室内充满初始温度为1250℃的0.25MPa的高压氧化性水蒸气、氢气和氩气的混合气；然后通过气雾化技术在小于1s的雾化时间内将碳含量为3.9%高碳高温铁水破碎成微细铁液滴，在自身动能和重力作用下，大量微细铁液滴在高压氧化性气体中下落15~60s的飞行时间并凝固，形成铁粉体；在雾化时间和飞行时间内，直径为10~50μm的70%铁液滴和30%铁粉体混合体，与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体，最终冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
实施例3
一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，具体方法为使雾化炉的高温雾化室内充满初始温度为1280℃的0.3MPa的高压氧化性二氧化碳和氩气的混合气；然后通过气雾化技术在小于1s的雾化时间内将碳含量为3.6%高碳高温铁水破碎成微细铁液滴，在自身动能和重力作用下，大量微细铁液滴在高压氧化性气体中下落15~60s的飞行时间并凝固，形成铁粉体；在雾化时间和飞行时间内，直径为10~50μm的65%铁液滴和35%铁粉体混合体，与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体，最终冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
实施例4
一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，具体方法为使雾化炉的高温雾化室内充满初始温度为1330℃的0.18MPa的高压氧化性水蒸气、氧气、二氧化碳和氩气的混合气；然后通过气雾化技术在小于1s的雾化时间内将碳含量为4.2%高碳高温铁水破碎成微细铁液滴，在自身动能和重力作用下，大量微细铁液滴在高压氧化性气体中下落15~60s的飞行时间并凝固，形成铁粉体；在雾化时间和飞行时间内，直径为10~50μm的50%铁液滴和50%铁粉体混合体，与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体，最终冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
实施例5
高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，具体方法为使雾化炉的高温雾化室内充满初始温度为1150℃的0.45MPa的高压氧化性水蒸气和氢气的混合气；然后通过气雾化技术在小于1s的雾化时间内将碳含量为3.2%高碳高温铁水破碎成微细铁液滴，在自身动能和重力作用下，大量微细铁液滴在高压氧化性气体中下落15~60s的飞行时间并凝固，形成铁粉体；在雾化时间和飞行时间内，直径为10~50μm的95%铁液滴和5%铁粉体混合体，与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体，最终冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
实施例6
高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，具体方法为使雾化炉的高温雾化室内充满初始温度为1350℃的0.15MPa的高压氧化性水蒸气和氢气的混合气；然后通过气雾化技术在小于1s的雾化时间内将碳含量为3.2%高碳高温铁水破碎成微细铁液滴，在自身动能和重力作用下，大量微细铁液滴在高压氧化性气体中下落15~60s的飞行时间并凝固，形成铁粉体；在雾化时间和飞行时间内，直径为10~50μm的40%铁液滴和60%铁粉体混合体，与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体，最终冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
Claims (3)
1.一种高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，其特征是：
首先，雾化炉的高温雾化室内充满规定温度范围的高压氧化性气体；所述高温雾化室的初始温度为1150~1350℃，高温雾化室内的气氛压力为0.15~0.45MPa；
然后，通过气雾化技术在规定雾化时间内将高碳含量的高温铁水破碎成微细铁液滴，使其在自身动能和重力作用下，在高压氧化性气体环境中下落飞行并凝固，形成铁粉体；在雾化和飞行过程中，铁液滴和/或铁粉体中的碳与氧化性气体发生化学反应，形成CO或CO2气体；所述铁液滴和/或铁粉体是指直径为10~50μm的铁液滴和铁粉体混合体，其中铁液滴所占比例为40 ~100%，铁粉体所占比例为0~60；所述铁水雾化时间小于1s，铁液滴和/或铁粉体的飞行时间为15~60s；
最后，冷却下来的铁粉体转变为钢粉体，落入雾化炉下部收集器中。
2.根据权利要求1所述的高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，其特征是：所述高温雾化室内的高压氧化性气体包括水蒸气、一氧化碳、氧气、氢气、二氧化碳、氩气中的一种或几种混合气。
3.根据权利要求1所述的高温铁水气雾化脱碳炼钢的方法，其特征是：所述高碳含量的高温铁水中，其碳含量为3.0~ 4.5%。
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