CN1139889A - 冶金转化的改进 - Google Patents

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    • C21C3/00—Manufacture of wrought-iron or wrought-steel

Abstract

本发明的冶金转化中的改进由制备一种半成品(炉料)构成，该料为由被用作大部分的氧化剂的固体填充物和液体生铁在铸造机的模腔中使之成型，然后冷却而成的锭状，在该成型过程中，使所述固体填充物和液体生铁受到一种防止该液体生铁中的该固体填充物上浮的作用。这种作用是通过施加一种机械力，特别是通过提供一种带有支臂(8)的铸造机和挑选该固体填充物的相关尺寸和选择铸锭速度而进行的，该支臂(8)带有一个靠在模腔(2)上的中空滚子(9)和一种加重物(10)。按本发明使用这种用于冶金转化的半成品的条件是在氧气转炉和电弧炉中进行的。

Description

冶金转化的改进
技术领域
本发明涉及铁冶金领域，尤其是金属铸造，即铸造一种铸成的锭(即打算用于后续重熔的金属铸品)，特别是涉及为炼钢生产准备的混合料的制造以及铸造主要是生铁和填充物的锭子的机器。
本发明还涉及用压力，特别是用机械装置对液态或粘稠态的金属(熔体)在铸模中，即在铸造机的型腔中进行加工的工艺。
特别是，本发明涉及对用于在转炉和电炉，比如电弧炉中进行的铁和钢的生产的生铁的处理。发明背景
在进行冶金转化时，即通过用各种已知的方法如平炉、转炉、电熔炼法将生铁，包括附加的废金属转化成钢时，除生铁和废金属外，还将混合料，即提供所得的金属和渣的预定化学成分的原料的混合物加入相应熔炉内。该混合料一般主要包括为化学结合和从熔池中去除熔体中不希望有的成分，如硫、磷、锰等所必需的氧化剂。
在制备该混合料中的一个重要阶段是使之成形，即使之具有便于运输和储存和加入相应熔炉的形状。因此，迄今为止广泛应用将分散的成份用添加的粘合剂造粒，成球和造块(M.A.NechiPoreko，″Pelletizing  Fine Concentrates″，Leningrad，1958；L.A.Luric，″Briquetting in Metallurgy″.Moscow，The State Scientific and Technical Institute for Ferrous and Non-Ferrous Metallurgy.1968；B.M.Ravig″Briquetting Ores and Ore-Fuel Blends″，Moscow，Nedra.1968).
在很多情况下，用铁-碳合金，一般是带有加往其中的有所需组份的填充物，特别是铁矿石球团(USSR Inventors′CertificateNo.985063)或矿石-碳球团(USSRInventors′Certificate No.1250582 of August 15，1986；Bulletin of InventionNo.30，1986)的生铁形成一种锭状的混合料(炉料)是方便的，实际上这代表一种用于冶金转化的半成品。这类锭子是在充有来自相应给料器的球团的铸造机的型腔中和生铁铸品制成的。于此，液态生铁通过消耗于加热球团，还原氧化物和加热暴露于生铁的铸摸的工作表面而进行冷却(USSR Inventors′Certificate No.1105273，这似乎是最接近的现有技术)。
各类熔炉用这类炉料装料，即用锭子装料显得是极为方便的，而且在技术上也是有效的。与此同时，有一个达到用于冶金转化的给定的半成品的组份稳定性的问题，这对于小容积熔炼，以及对于制造型钢，尤其是在氧气转炉和电弧炉中冶炼它们是尤为现实的问题，因为使用成分和热性能不稳定的半成品无助于炼钢生产和技术的稳定性。
发明描述
因此本发明的目的在于创造一种用固态填充物和液态铁-碳合金在铸造机的型腔中成形，然后冷却而制备成锭状的用于冶金转化半成品的方法，该法为成分组成的稳定性创造了条件。
本发明另一目的是创造一种用于制备组成相当稳定的用于冶金转化的半成品的铸造机。
本发明的再一目的是创造一种用带有固态填充剂的铁-碳合金形成的锭状的用于冶金转化的半成品，其特点是有均匀和稳定的组成，并适用于方便而有效地用于金属转化，特别是小容积冶炼以及炼钢过程。
本发明再一目的在于将用于冶金转化的半成品用于炼钢，特别是用于氧气转炉及电弧炉。
本发明的上述的和其它的目的是这样完成的：在制备用于冶金转化的半成品时，用固态填充物和液态铁-碳合金在铸造机的型腔中使之成型，接着使之在锭的状态下冷却，使此固态的填充物和液态的铁-碳合金在成型过程中经受防止液态铁-碳合金中的固态填充物上浮的作用。
这种作用对于完成本发明是必要的，因为已发现，所得的锭子组份的不均匀性与这样的事实有关：由于固态填充物和液态铁-碳合金的密度差，在用该合金浇铸该填充物的过程中，发生填充物的上浮和其自型腔中排出，其中热态的所述合金的低粘度不足以防止这一事实。在用凝固中的合金浇铸该填充物的情况下(根据提高的粘度)，该合金则不能充满填充物间的全部间隙，因而不能将填充物粘合，这导致在将此锭从型腔中取出时有部份填充物脱落。在这两种情况下，都导致用于冶金转化的此半成品成分的改变。
在没有上述作用而制造半成品时，由于铁-碳合金和填充物间的显密度差(比如生铁密度为7g/cm3，作成球团的填充物的密度为3.7g/cm3)，型腔中的料(锭子)内的固体填充物分布不均匀。锭子上部所含的铁-碳合金的比例很少，而含大量填充物，而在锭子的下部几乎全是由铁-碳合金构成，而几乎不合或根本没有填充物。在锭子的上部，铁-碳合金对填充物颗粒的粘结很弱，因而当锭子从铸造机落在平板车上时，该填充物的颗粒则与锭子分离开来，从而形成无磁性的，而且在装船运给顾客时未与此锭一起装载的堆块。结果.与结算量相比，该锭所合的固体颗粒的量不足。这，比如导致了：在后续的转化，比如在电弧炉中，炼钢氧化期被增加了10-15％，这是由于缺乏引入氧化生铁中杂质的氧所致的。
在实践中，在大多数的情况下都用生铁，但这事实不应被认为是对本发明通用条件的限制。
在本发明的范围内，术语“固体填充物”指的是任何提供所得金属预定化学成分而需要的填充物；在它们之中，首先可以是作为用于化学结合和去除该熔体中的碳和其它不希望有的成分的氧源的固体氧化剂。按照本发明的一个较佳实施方案，固体氧化剂以氧化铁-碳合金中5-95％的碳所需的氧量和氧化其中其余成份所需氧的估算总量之和的量被使用是可取的，所述其余成分对氧的亲合力在很大程度上是大于碳与氧的亲合力的。
在进行后续转化时，人们用上述氧的总量可获得所需程度的脱氧，金属脱磷的高速度，和靠碳的氧化反应而释放的碳的氧化物气泡使渣充分发泡，发泡使渣有保护作用。这在电炉中尤为如此，即电弧被渣屏蔽。如果总的氧含量小于氧化5％的碳和氧化金属其它全部杂质所需的氧量，则难以进行碳和磷的氧化反应。在此情况下，金属中碳和磷含量就高。如果总的氧含量超过氧化95％的碳和全部其它元素所需的氧量，则熔池中碳含量过低，而氧含量很高，出于炉子产量的状况，脱氧剂用量，金属质量和出于所生产的钢的等级的范围这两种原因这都是不希望的。
根据本发明另一较佳特性，固体填充物和铁-碳合金在成形过程中受到防止该铁-碳合金中的所述固体填充剂上浮的力的作用，这种作用是以机械进行的，即该作用是通过在垂直于该表面的方向上施加一个数值超过作用在所述液态铁-碳合金中的所述固体填充物上的最大浮力的力而进行的。此时，则可能通过将液态铁-碳合金注入模腔，将固体填充物加在其表面上，在一种数值，在最佳的情况下，比作用于铁-碳合金中的所述固体填充物上的最大浮力大5％以上的力的作用下将所述固体填充物埋于液相中而形成一种半成品。
根据阿基米德原理，任何以静态全部或部分地埋入流体(气体或液体)中的物体都受到向上的力，或浮力的作用，其数值等于该物体排开的流体的重量，该力的施加在该物体埋入部分的重心上。因此，为将球团埋入，并将其均匀分布于预浇铸于模腔中的铁-碳合金(生铁)中，则必须使该固体填充物(球团)受到大于浮力的力的作用。超过的值已经实验确定(5％或更多)。当载有模腔的运输机移至该机器的出料端时，由于半成品全部质量的作用而迅速凝固的生铁的坚固的凝结物将生铁料中的球团紧紧抓住。当到达出料端时，大量的半成品构成一个由被已凝生铁牢牢地固定的球团组成的强固的整体。当这种半成品块经冲击而落在平板车底上时，球团不从其中脱落，而是借助固态生铁牢牢地固定在此块体中，这是因为在凝固阶段球团仍完全埋入生铁中，该生铁在一个行程中已在冷的球团表面上凝固。通过向埋入装置处，而且还在冷却区直接向该模腔中铸成的锭供水，加速了半成品中的生铁的凝固。
用这种方法，就可能通过将固体填充物加在模腔中，用液体生铁将其铸造，而后对上浮的填充物施以数值，在优选的情况下，为100-10000N/m2的力而形成该半成品。在后一种情况下，取决于铁-碳合金的温度，从而也就是根据其粘度，在该固体填充物已用液态铁-碳合金浇铸后，以1-60秒加所述的力是可取的。
为将上浮的原料(由于填充物和生铁的比重的比重差)埋入(淹没)到模腔的底部，对模腔中的该材料施加附加的力是必要的，这使得该填充物在该铸锭块中均匀分布。此力的值由原料在模腔中的埋入深度及由于这种结果而“被排开的”生铁的重量确定，其中所说的重量和加力的表面有关。比如，要求将原料(球团)埋入模腔深达3cm。加力的面积，即与铸铁的多元体系(球团、生铁)相接触滚筒状表面的横向的面积将等于10×50＝500m2，其中10cm是与模腔中的材料接触的滚筒的弧长；50cm是滚筒形的长度。生铁的密度为7g/cm3。被一种力排开的生铁的体积等于500×3＝1500cm3＝10.5kg＝105N。比压力等于105∶500＝0.20N/cm2，或2000N/m2。实际压力必须超过使形成的金属凝块变形的力。
在使用一种高粘度的生铁(生铁具有接近凝固的温度)的情况下，用于将该原料埋入模腔的力要比估算的需要值-最高为10000N/m2大得多。
如果施于模腔中原料上的力的值小于100N/m2，则埋入固态氧化剂，即球团的效果是微不足道的，因而球团将不能均匀地分散在锭料中(特别是模腔底部球团很少)。用超过10000N/m2的值的力，球团埋入的历程难以进行，扩大其各单元的轮廓尺寸，整个机器受到不利条件的影响，这将使其操作难以进行。
从浇铸生铁到开始施加将模腔中的原料埋入(淹没)的力时的时间长度基本取决于模腔中生铁的温度。如果生铁的温度在接近凝固的范围(1200-1260℃)以上变化，那么，为了将原料淹没在模腔中，人们应当，特别是在铸造过程结束时立即，即1秒钟内施加一种力。当生铁已在模腔中凝固后，实际上将原料载于其上则不可能了。
如果生铁是通过物理地加热而铸成的，则在生铁铸造完成后的施加使原料深深没入(埋入)模腔中的力的时间长度等于一分钟。为在力图使之埋入(淹没)模腔的过程中改变施加的力的时间，可按照需要移动一种加压装置(一个带有支臂和重物的滚子)，使之接近或从模腔中的正在铸造的生铁处移开。在模腔铸造结束后的一分钟期满后，对模腔中的材料表面加一种力是不适宜的，因为这导致铸锭上部中生铁的凝固。
根据本发明另一实施方案，在成型过程中，对固体填充物和液态铁-碳合金上施加的，防止所述的铁-碳合金中的所述固体填充物上浮的作用，可通过采用一种坯料，其高度为模腔高度的0.025-0.300的料，并以铁-碳合金的平均直线速度与模腔移动的直线速度之比为3∶10-6∶10的比率用铁-碳合金将其浇铸而产生。
似乎最后提到的参数需作更详细的解释。应被理解的是，铁-碳合金的″平均直线速度″指的是每单位时间进入模腔中的液态铁-碳合金的体积含量(在与用户相关的文献中此值被称为(体积)流量)，它是与模腔的截面相关的。具有此速度范围的比值(m3/s·m2＝m/s)描绘了沿模腔横截面移动的铁-碳合金的平均直线速度，因为铁-碳合金本身的横截面是未知的而且是难以确定的。该值不是铁-碳合金的真实的流速，而是代表沿模腔横截面流动的平均的名义上的速度而同时保留了铁-碳合金移动的确切直线速度的物理含义。
以上述的等于3∶10-6∶10的，供应铁-碳合金的直线速度和模腔移动速度的比率将液态铁-碳合金浇铸于模腔中，为充有固体填充物颗粒的模腔中的料块中的铁-碳合金的均匀的渗透性创造了条件，与此同时，人们可不去考虑铁-碳合金倾注得溢入邻近模腔的现象，这种现象是由于该合金的浇铸速度过份超过模腔的移动速度即填充固体填充物颗粒间的空间的速度而产生的。人们还无需顾虑模腔局部未被铁-碳合金均匀而完全地填充，以及铁-碳合金料由于不充分的将铁碳合金供入模腔的速度，其很快的冷却及凝固而在固体填充物颗粒之间的空间中凝固得不均匀和完全。铁-碳合金(浇铸)和模腔移动速度之比等于3∶10-6∶10是与用稳定的铁-碳合金与固体填充物制备混合原料铸物的条件相符的。
现已揭示的是，若此比率超过6∶10，则铁-碳合金没有足够的时间去填充矿石材料的固体填充物颗粒间的全部空隙，因而发生铁-碳合金浇铸模腔填充不足的现象。部分固体填充物未与铁-碳合金一起浇注，而且将溢出模腔，铁-碳合金和固体填充物间的质量关系就象在违犯铸件成分恒定性的条件的情况下那样被搅乱。
如果此直线速度之比小于3∶10，则混合料的模制品随铁-碳合金溢出，后者溢入邻近的模腔之中，这也导致对铸件成分稳定性条件的干扰。
还已揭示的是，构成一个等于模腔高度0.025-0.300的固体填充物层的颗粒的尺寸，对于在注入模腔中时将固体填充物颗粒层不可移动地保持在模腔中是最优的尺寸(见所提供的上述关于速度的限制)。
如果铁矿石材料的颗粒尺寸小于模腔高度的0.025，则用生铁浇注模腔难以进行，生铁与铁矿石材料混合的均匀性被破坏，生铁-铁矿石材料间关系的稳定性变得无序，观察到铁矿石细颗粒溢出而产生的粉尘量增加，而且铸成的锭的成分令人瞩目地不一致。
如果铁矿石材料的颗粒尺寸大于模腔高度的0.30，那么模腔上部颗粒层，尤其是位于顶部的该层则被生铁冲走。这导致了矿石材料在模腔的料中分布不均匀，而且干扰了其成分的均质性。
根据本发明，通过提供一种制备用于冶金转化的半成品的铸造机来完成上述的和其它的目的，该机包括一个适于将铸造机的各部件在其上组装的机架，一个在该机架上组装的带有模腔的运输机，一个将液态铁-碳合金注入模腔的倾注装置及一个带有用于将固体填充物加入模腔的给料器的储料器。这种铸造机还包括一个适于对所述固体填充物和液态铁-碳合金施加一种防止液态-铁-碳合金中的固体填充物上浮作用的装置。
在一较佳实施方案中，所述机器装有一与输送冷却介质的管线相连的喷嘴是可取的，对所述的固体填充物和液态铁-碳合金施以防止该铁-碳合金中的固体颗粒上浮作用的所述装置被作成带有中空的滚子的支臂状，在该支臂上装有重物，该重物能沿支臂的纵轴移动，其中所述的支臂以其一端装在机架上的支撑体中，而其另一端借助一枢轴地安装的滚子紧靠在模腔上，所述的中空滚子的长度为该模腔工作长度的0.80-0.95，所述滚子的外径为模腔宽度的1.1-1.4，该喷嘴位于所述滚子附近并以其横面取向。
滚子和模腔的尺寸比是相当大的，从而解决了配制的问题，即产生一种均匀的均质系统的问题，也就是说，将氧化剂均匀地分布于生铁基体中。
若该滚子的长度小于模腔工作长度的0.80，那么该滚子将产生支撑在模腔壁上的压力，而将材料埋入液态生铁中的过程将不能完成。
该滚子外径和模腔宽度的所述比，在将金属倾入不同容量的模腔中时，通过实验确定。此外，若滚子的外径小于模腔宽度的1.1，则散料和生铁将被挤出模腔外。若滚子的外径大于模腔宽度的1.4，这导致了滚子开始压此模腔壁，而在铸成的锭的下部将缺乏均匀的均质体系。
本发明的目的还通过提供一种锭状的用于冶金转化的半成品而完成，该锭用含有固体填充物的铁-碳合金通过将其在铸造机的模腔中成形接着冷却而制成，其中，如在上述的和下列实施例的说明中那样，所述的固体填充物和液体铁-碳合金受到一种防止液态铁-碳合金中的固体填充物上浮的作用。
本发明的目的还在实施一种主要于氧气转炉中进行的生产钢的方法时得以完成。该法包括以下步骤：加入废金属和固态氧化剂；兑铁水；向熔池吹氧；开始进行造渣。所述的用于冶金转化的半成品，以用铁-碳合金和固体填充物形成的铸锭的形成被用作所述的固体氧化剂，该锭是通过用所述的固体填充物和液体铁-碳合金在铸造机的模腔中成形然后经冷却而制成的，其中，在成形过程中，所述固体填充物和液体铁-碳合金受到一种防止该液体铁-碳合金中的固体填充剂上浮的作用。按本发明的最佳实施方案，所述的用于冶金转化的半成品与废金属的比为0.1∶1.0-3.0∶1.0，而且所述的半成品以25-300kg/T生铁水的量加入是可取的。此外，采用这样一种用于冶金转化的半成品是有利的：它含有与铁-碳合金一起铸成的氧化物原料，它们的比率分别为1∶1-1.0∶0.9，其中在所述氧化物材料中的氧含量等于其为氧化与氧的亲合力大于碳与氧的亲合力的该铁-碳合金成分所需的氧的总估算量。上述范围被解释如下：
固体混合料的组成中半成品含量小于10％是不合适的。因为这种情况干扰了准备固体混合料及将其加入转炉的工艺，而且基本上没有采用半成品的效果。若半成品与废金属之比大于3∶1，则将其用作冷却剂的效果下降，而且在对混合料吹氧结束时发生金属过热。在25-300kg/t液体生铁的范围内使用此半成品，为以粘度符合要求而且有高的脱磷率和最佳的脱硫率的活性的渣在转炉中进行熔炼提供了保证，上述范围已通过实验获得。
在所述半成品中氧化物原料与铁-碳合金之比超过1∶1是不希望的，因为在此情况下，氧化物材料的消耗增加，这干扰了半成品的制备工艺并延长了转炉中吹炼熔池的时间。在该半成品中，氧化物材料与铁-碳合金之比小于1.0∶9.9，则发生熔池的活跃的沸腾，这将导致渣的喷溅。
在主要于电弧炉中实施这样一种炼钢方法时也使本发明的目的得以完成，该法包括的步骤为：将废金属和炉料分层地加入炉中；加熔剂；加热和熔化；和通过采用一种用于冶金转化的半成品作氧化剂供氧，该半成品形为铁碳合金和固体填充剂的锭，它以所述固体填充物和液态铁-碳合金在铸造机的模腔中成形，而后冷却制成，其中，在成形过程中，所述的固体填充物和液体铁-碳合金受到了一种防止该液体铁-碳合金中的该固体填充物上浮的作用。按本发明的一最佳实施方案，往炉中加废金属和炉料是分两批进行的，其中开始以混合料重的2-32％的量将废金属和炉料一起加入，而该用于冶金转化的半成品分布在废金属层之间，其间的比例分别为1.0∶0.1-1.0∶20.0，接着加第一批废金属，然后将此半成品加在所述废金属顶部。
分两批加金属散料就可能明显地在熔炼期间提高加热单位散料质量的能力，从而促进其熔化和降低电耗。
在第一批料中，废金属和炉料的组合使熔化温度降得比熔化所述废金属低是由于在其组成中存有低熔点的生铁，这促进了在炉床上形成主要由熔池的炉料构成的液态熔体层。在此情况下，废金属块的后续熔池在具有高传热系数的液体金属熔池中发生。熔体与碳的氧化物气泡-它们是由于生铁中碳被进入炉料初始组份中的固体氧化剂中的氧所氧化的反应而形成的-促进了自液态熔体向来熔混合料的料块传热，从而提高了它们的熔化速度。在炉床上快速形成液体熔体层，保护了炉床不受电弧的影响，这使炉子在1-3分钟内达到全功率，为更早的供氧提供了条件，有利于电弧稳定，提高了平均氧进入量，促进了成渣和形成泡沫渣。
随第二批料将剩余的金属混合料加在部分熔化的炉料上则可更便于熔化。炉料在废金属上便于压实散料层和稳定电弧。此外，在整个熔化期中，都看到以固态氧化剂进行的炉料中碳的氧化，而且由于持续的熔池沸腾使渣保持泡沫渣态。由于这种事实，电弧功率利用系数明显上升，从而促进混合料熔化和熔池的加热。
从而，分两批加金属混合料使得熔化期和整个熔炼期缩短及降低单位能耗。
进一步增加加混合料的批次则不适宜了，因为由于炉子运行的停顿而带来时间和热的损失，这类损失不再因增加批次而产生的优点所解决。
由于第一批料中炉料含量低于3％(以装料重为基准)，所以由其形成的液体金属体积不足以在炉床上形成液态金属层来将固态混合料的料块埋于其中和防止炉床被强力的电弧烧穿。
这一事实使电能输入和氧流量，还有熔炼的技术和经济效率整体下降，而且妨碍了充分运用本方法的优点
而第一批料中炉料含量高于32％(以装料重为基准)时，由于重料(化得较慢的)比重超过最佳值，所以熔化初始料的时间和电耗开始上升。此外，由于金属混合料中有重的和致密的材料，所以使装满炉子工作空间的装料系数下降。鉴于降低炉顶和炉壁衬层的耐用性的风险，这妨碍了使变压器达到全功率。因此，熔化期和整个熔炼时间延长而能耗增加。这就是为什么进一步增加第一批料中的炉料比例是不适当的原因。
按照获得最佳技术经济特征的条件，炉料和废金属之比为1∶(0.1-20.0).若此比率超过1∶0.1，则由于有高密度和致密层的，易于将分散料块焊成一体的炉料比例过高，使该方法的效果下降。后来的熔化比形成此层的分散料块的熔化慢得多。
若此比率小于1∶20.0，由于金属混合料的重量相当小，所以该炉料的积极效果下降。熔化速度比废金属快的炉料形成飘浮于冷的废金属块上的熔体，使其难以熔化。与此同时，已形成的熔体不足在炉床上形成液体熔体层。这一事实妨碍了充分利用最大功率和早些引入氧气。这又导致炉料熔化期的延长和能耗的增加。
随着将所述炉料置于废金属之上加剩余的废金属能提高混合料的密实度，使电弧稳定，使该过程达到全功率以及在第二熔化期和氧化期中使熔池沸腾。因此，渣保持泡沫状，这改善了热效率以及防止炉衬被电弧幅射以及为上升到全工业运行创造了可能。此外，在熔化和氧化期持续的金属沸腾使气体和夹杂物排出并有利于生产高质量的钢。附图简述
通过参考附图将更详细地解释本发明，该图是本发明的用于冶金转化的铸造机的一个实施例的示意性部分图解。
实施本发明的最佳方式
铸造机包括链式运输机1，其上装有模腔，一种倾注装置3，机架4和带有供应固态填充料的给料器的储料器5，用于输送冷却介质，与喷嘴7相连的管线6，支臂8，它带有中空的滚子9和重物10，重物装在支臂上并可沿其纵轴移动。支臂的一端纹接在机架上的支架11中，而其另一端则借助于枢轴地安装的滚子靠在模腔上。
该铸造机的操作如下。装有生铁水的铁水包被送到铸造机处，同时将球团供入带有给料器的料斗，打开给料器的门，然后球团进入锭模。输送速度与球团流量有直接的比例关系。运送装有球团的锭模，然后注入生铁。在浇铸生铁后的1-60秒中，模腔中的材料受到数值为100-10000N/m2的力的附加作用。
从生铁浇铸完成到施加所述力时的时间间隔，如上所述是根据注入条件所加的力的强度。实施例1
用于制备半成品的本方法的实验是以不同的施加的机械力在实验性铸造机上进行的，因此实验机采用了对模腔中的材料不同强度的所述力和加所述力的不同的时间和滚长与模腔工作长度的不同比率和滚的外径和模腔宽度的不同比率。这些实验的结果列于表1。
                                表1
 实验号  铁的温度℃ 加力时间秒  力的强度N/m2  滚径与模腔宽度之比 滚长与模腔长度之比   锭的重量kg  锭中填充物分布的均匀性数目
  现有技术  1380     -     -     -      -   27.5     1
    1  1260     1    1000    1.4     0.80   26.0     4
    2  1380     20     100    1.35     0.85   25.5     3
    3  1300     50   10000    1.25     0.90   27.0     5
    4  1380     60    7500    1.1     0.95   26.0     4
    5  1380     70    9000    1.9     0.7   25.0     2
    6  1380     30   10000    1.5     1.0   27.5     1
对所进行的实验的分析表明，所要求保护的方法和铸造机因而就能制成用于冶金转化的半成品的铸造锭，它有均匀的均质的组成和球团在该锭块中的均匀分布(4个数值是根据5-数值计算体系而得的)。实施例2
本发明的方法在长35m，宽5.8m的铸造机上进行，它有两台运输机，每台包括292个模腔。该铸造机装有测量加入两台运输机的模腔中的块状铁矿石负荷的装置。模制品在高12.5cm，截面积318cm2的模腔中制成，其中，它们的运行速度为10cm/秒。焙烧过的氧化的铁矿石球团和烧结块(块的尺寸为0.3-3.8cm，即在模腔高度0.025-0.3的范围内)被用作铁矿石材料。
与模腔截面积和运输机运行速度相关的生铁浇铸速度被控制在(3-6)∶10的范围内。所注意到的是，由于生铁浇铸的直线速度与模腔的移动直线速度之比超过6∶10，所以生铁没有足够的时间去填充铁矿石材料的固体颗粒间的所有空间，而且制成的模制品是多孔的，而模制的块中生铁的分布不均匀。部分固体颗粒末被生铁咬住，而且流出模腔之外，这导致了制成的模制品是低质量的。
若直线速度比小于3∶10，那么混合料模制品随生铁溢出，后者流入邻近的模腔中，这导致了模制品成分的恒定性条件的破坏和模制的重量的增加。
在所进行的实验中，生产了1500吨以上的用于炼钢的模制的混合料。每个模制品为31-33kg，而且含20-25％(重量)的铁矿石材料而其余是生铁。
将所生产的模制的混合材料于3、6、和100吨电炉中和65吨平炉中重熔成钢。在所有的情况下，都产生了积极效果：熔炼时间缩短30-50％，燃料消耗减少14-25％，耐火材料消耗每吨钢减少1-2kg，与用常规的混合料：废金属和金属化球团生产的钢相比，钢的净成本下降。实施例3
在用于转炉加料的冶金储器中，准备废金属和合20％球团和80％铁-碳合金(生铁)的半成品。
用于160吨转炉的固体混合料含25吨废钢和12吨该半成品；将其和135吨生铁水装入转炉中。造渣组分的流量与仅用废钢作混合料时的12吨石灰、0.2吨莹石、0.8吨矿石球团造渣剂的流量相同。按与操作规程一致的常规方法吹炼一个炉次，而无渣和热条件以及要求的化学成分的偏差。所生产的钢为CT20碳钢级。在吹炼结束后将脱氧剂加入液体熔池，将金属放入将运至连铸机的钢水包中。
液态金属的产率在常规熔炼的水平上，当在混合料中仅用废钢时则为其87.4％。
用半成品代替废金属作冷却剂的实验性熔炼表明了所述改变的有效性，同时提供了所需的熔炼的渣和热工条件，与只用废钢作固体混合料进行的熔炼相比，铜含量减少25％，镍含量减少29％。实施例4
表2说明在形成一种比浮力大10％的机械负荷时所施加的作用对用于冶金转化的半成品(一种铸造锭)组份，因而对冶炼效果的影响。
                               表2
 编号  球团含量％(重量) 由于球团堆而造成的氧缺少，kg/100kg半成品 氧化期增加分钟
 半成品  堆
 计划的   实际的     无负荷
 1    25     17  8     2.10      8
 2    25     15  10     2.60      10
 3    25     18  7     1.80      7
    负荷
 4    25     25.0  -      -      无
 5    25     24.7  0.3     0.06      无
 6    25     25.0   -      -      无
7 25 25.0 - - 无
 8    25     24.8  0.2     0.04      无
实施例5
在100吨电弧炉中进行实验性熔炼。生产了一种各向异性电工钢。废金属(切头，不合格的钢坯、和缓冲废钢)和炉料以它们之间的各种比率用于金属混合料组成中。
包含炉料和废金属的混合料分层放入料筐中，然后加入炉中。加料以石灰1.5-4吨；烧结块2-4吨供入，而且在各个冶炼期中，每个冶炼期加300-50吨莹石。在炉料熔化后，盛有炉料的料筐被加在废钢之上。用炉顶氧气喷咀进行炼钢。若需要，在冶炼过程中加烧结块和莹石。为生产炉料，将转化的生产和铁矿石球团以其间(81∶84)∶(19-16)的比率使用。对于样品1中的混合料的冶炼，生产了化学成分如下的金属：C＝0.18-1.00；Mn＝0.10-0.20；P＝0.009-0.016；S＝0.005-0.027；Cr＝0.03-0.09；N＝0.05-0.09；Cu＝0.05-0.13。
精炼和预脱氧后，将金属放入钢水包中。
按本方法生产的电工钢的电冶金的技术和经济效果示于表3，该效果是与常规冶炼作比较的(按20炉次平均)。
                                 表3
编号  批次   配料中的炉料含量(％(重量)) 炉料与废金属之比(按份)  每炉电耗(千瓦时)  冶练时间(时，分)
比较例    1     50     1∶1.0   51838     3-08
    1    2     2     1∶30   51120     3-02
    2    2     3     1∶20   49800     2-55
    3    2     10     1∶5.4   48240     2-53
    4    2     20     1∶0.8   47100     2-49
    5    2     30     1∶0.2   46800     2-45
    6    2     32     1∶0.1   47460     2-51
    7    2     34     1∶0.007   49830     2-57
如人们可从该表中所见那样，所推荐的用于在电弧炉中的冶炼方法，由于缩短了7-12％的熔炼时间，减少了4-10％的单位能耗而改善了熔炼的技术和经济效果。
可以理解的是，本发明不限于本文所述的和所展示的说明，该说明仅被认为是实施本发明的最佳模式的说明，而且它允许有形状、尺寸、零部件的布置和操作细节的改变。本发明更倾向于包括所有的这些改变，它们是在权利要求所限定的精神和范围之中的。

Claims (17)

1、制备用于冶金转化的半成品的工艺，它包括在一铸造机的模腔中用固体填充物和液体铁-碳合金形成所述半成品，然后冷却，其特征在于，在成型过程中所述固体填充物和液体铁-碳合金受到防止所述液体铁-碳合金中的该固体填充物上浮的作用。
2、权利要求1的工艺，其特征在于，将固体氧化剂用作该固体填充物。
3、权利要求2的工艺，其特征在于，固体氧化剂按氧化5-95％的碳所需的氧量和氧化铁-碳合金中的、与氧亲合力大于碳与氧的亲合力的剩余成分所需氧的估算总量之和的量被使用。
4、权利要求1的工艺，其特征在于，将生铁用作所述的铁-碳合金。
5、权利要求1的工艺，其特征在于，所述的固体填充物和铁-碳合金受到施加的、其数值大于作用于所述液体铁-碳合金上的最大浮力的力的作用。
6、权利要求5的工艺，其特征在于，通过将液体铁-碳合金浇铸在模腔中，在其表面上加固体填充物，然后将所述固体填充物在一种其数值比作用于所述液体铁-碳合金中的所述固体填充物上的最大浮力不小于5％的力的作用下埋入液相中而进行所述半成品的形成。
7、权利要求5的工艺，其特征在于，通过将所述固体填充物加于模腔，用液体铁-碳合金对其浇铸，对上浮的填充物施以一数值等于100-10000N/m2的力而进行所述半成品的成形。
8、权利要求7的工艺，其特征在于，在所述固体填充物用液体铁-碳合金浇铸后的1-60秒内施加所述的力。
9、权利要求1的工艺，其特征在于，以尺寸为模腔高的0.025-0.300的块进行所述固体填充物的添加，用铁-碳合金的浇法以其平均直线速度与模腔移动速度之比为3∶10-6∶10的比率进行。
10、制造用于冶金转化的半成品的铸造机，它包括适于在其上安装该铸造机各单元的机架，带有多个模腔的组装在该机架上的运输机，用于将液体铁-碳合金注入该模腔的注入装置和带有将固体填充物加入该模腔的给料器的储料斗，其特征在于，它还附带有适于对所述固体填充物和液体铁-碳合金施以一种防止该液体铁-碳合金中的该固体颗粒上浮的作用的装置。
11、权利要求10的铸造机，其特征在于，它设有与用于供应冷却介质的管线相连的喷咀，其中用于对所述固体填充物和液体铁-碳合金施以防止该铁-碳合金中的该固体填充物上浮的所述装置被作成带有中空滚子和加重材料的支臂状，所述的加重材料是装在该支臂上的并可沿其纵轴移动的，该支臂一端与该机架上的支架绞接，而另一端借助于枢轴地安装的滚子而靠在模腔上，所述中空滚子的长度为该模腔工作长度的0.80-0.95，所述滚子的外径为该模腔宽度的1.1-1.4，所述的喷咀被置于所述滚子附近而且以其横面取向。
12、用带有固态填充物的铁-碳合金形成的锭状的、用于冶金转化的半成品，它是通过用所述的固体填充物和液体铁-碳合金在铸造机的模腔中使之成形，然后冷却而制成的，其特征在于在成形过程中所述固体填充物和液体的铁-碳合金受到一种防止该液体铁-碳合金中的该固体填充物上浮的作用。
13、主要在氧气转炉中生产钢的方法，它包括如下步骤：兑铁水；对熔池吹氧；和加入造渣组成物，其特征在于，将所述的用于冶金转化的半成品用作固体氧化剂，该半成品是带有固体填充物的铁-碳合金的锭，该锭是通过用所述的固体填充物和液体铁-碳合金在铸造机的模腔中使之成形，然后冷却而制成的，其中，于该成形过程中，所述固体填充物和所述液体铁-碳合金受到一种防止该液体铁-碳合金中的该固体填充物上浮的作用。
14、权利要求13的方法，其特征在于，用于冶金转化的半成品和废金属以0.1∶1.0-3.0∶1.0的比率被采用，其中该半成品以25-300kg/吨铁水的量加入。
15、权利要求14的方法，其特征在于，用于冶金转化的半成品含有氧化物材料，该材料是与铁-碳合金分别以1∶1-1.0∶0.9的比率被浇铸的，其中，所述氧化物材料中的氧含量等于估算的氧化铁-碳合金中的与氧的亲合力大于碳与氧的亲和力的成份所需的总氧量。
16、主要在电弧炉中生产钢的方法，它包括如下步骤：将废金属和炉料分层装炉；加熔剂；加热和熔化；吹氧，其特征在于，带有固体填充物的铁-碳合金锭状的用于冶金转化的半成品被用作固体氧化剂，该锭是通过用所述的固体填充物和所述的液体铁-碳合金在铸造机的模腔中使之成形，然后冷却而制成的，其中，在该成形过程中所述的固体填充物和液体铁-碳合金受到一种防止该铁-碳合金中的该固体填充物上浮的作用。
17、权利要求16的方法，其特征在于，废金属和炉料分两批装炉，其中，一开始将炉料和废金属以混合炉料的2-32％(重量)的量一起装炉，而该用于冶金转化的半成品分别以它们之间的1.0∶0.1-1.0-20.0的比率分布在各废钢层之间，然后加第一批废金属，而后将该半成品加在所述废金属的顶部。
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