[发明专利]一种吸氧和吸氮减少的铁合金喂入设备及其喂入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸氧和吸氮减少的用于喂入铁合金的设备及其喂入方法，更具体地讲，本发明涉及这样一种吸氧和吸氮减少了的用于喂入铁合金的设备及其喂入方法，即，在执行不锈钢冶炼操作时，在炼钢工艺的钢包处理(LT)工艺中，通过使氧和氮的加入最小化来喂入铁合金。 

背景技术

通常，为了精炼不锈钢，通过电炉使不锈钢钢水经受氩氧脱碳(AOD)精炼的连铸，然后经受钢包处理(例如钢包精炼工艺或钢包炉工艺)。 

在此，在AOD精炼之后，还可以使不锈钢钢水经受真空氧脱碳(VOD)精炼。 

在进行连铸之前，在这样一系列工艺中的钢包处理工艺中，在钢包处理工艺中，将诸如Al、Ti、Fe-Si、Fe-Cr、Fe-Ni的铁合金和冷却剂喂入到钢水中以确保钢水的组成和温度的目标，同时执行气体搅拌精炼以使成分和温度均匀并对夹杂物进行浮选分离。 

因为通过使钢渣覆盖的钢水处于裸露状态(naked eye state)以使钢水暴露在空气中来喂入铁合金，所以由于吸氮和吸氧而发生钢水的再氧化和钢水纯度的劣化，并且在铸造时，频繁地出现炼钢过程中的水口堵塞和表面缺陷。 

图1是示出通过在钢包中使用传统的铁合金喂入设备的钢水中的氮含量根据所分析的组成而变化的曲线图。 

图1示出了在90吨的409不锈钢(C：0.010％或更低，N：0.010％，Cr：11％至12％，Ni：0.5％或更低，Si：0.6％或更低，Mn：0.6％或更低)的钢包中喂入铁合金前后的吸收的氮的浓度，其中，所述不锈钢经过电炉精炼和AOD精炼。即，图1示出了在钢包中喂入铁合金之后的氮浓度和在钢包中喂入铁合金之前的氮浓度之差的增减变化。 

图1示出了吸收的氮的浓度增加到0ppm和28ppm之间且发生平均9.9ppm的吸氮。这意味着钢水中的氧增加。因此，由于杂质(例如，钢水的 氧化物)的增多导致出现连铸的劣化，并且产生质量偏差的可能性增大。 

因为为了实现温度和成分的目标，正在经历VOD工艺的钢种必需经受钢包处理工艺，所以由于再氧化和吸氮导致钢水的纯度下降，使得在钢包中喂入铁合金时造成的吸氧和吸氮的问题在铸造时对水口堵塞和产品的表面质量产生严重影响。 

虽然为了使吸氮的产生最少化而在钢水的上面利用渣覆盖钢水，但是随着渣增多，而不可避免地确保由用于喂入铁合金的气体搅拌而产生的喷眼(plume eye)。因此，当喂入铁合金时，吸氮和再氧化的产生问题仍旧存在。 

即，在喂入铁合金时，因再氧化而在钢水中产生的再氧化产物(例如，TiO₂(熔点：大约1830℃)、CaO-TiO₂类(熔点：大约1930℃)、Al₂O₃(熔点：大约2020℃)等高熔点氧化物)和因吸氮产生的氮化物TiN(熔点：大约2930℃)使最终产品的纯度下降，在铸造时发生水口堵塞而降低了连铸生产率，在压制时热轧卷和冷轧卷的钢出现表面缺陷。 

为了解决此问题，在名称为“an apparatus and method for insertingferro-alloy of molten steel into a ladle(向钢包中喂入钢水的铁合金的设备和方法)”的第5,211,744号美国专利中公开了一种防止在向钢包中喂入铁合金时吸氮和再氧化的设备和方法。然而，所引用的专利具有如下问题。 

首先，通过浸没铁合金喂入孔使铁合金经过喂入管直接喂入到钢水中，因此几乎没有再氧化和吸氮。然而，存在由铁合金喂入管的劣化导致的工作效率的问题和由喂入孔的频繁更换导致的维护问题。 

另外，因喂入难熔管和渣/钢液之间的反应产生的腐蚀现象以及难熔管因熔体搅拌产生的侵蚀现象会导致喂入难熔管的寿命缩短。这种腐蚀和侵蚀现象还可能因钢液中的反应和夹杂的难熔颗粒而使总氧含量增大。除了增加维护费用外，由于喂入难熔管的频繁更换和腐蚀出现，维护的难度会显著增加。因此，所引用的美国专利具有许多限制，而不能应用于高生产率和高质量所需的实际操作。