[发明专利]控制炉渣的方法和设备

说明书

本发明总起来说是涉及排除与熔融金属分离了的炉渣的方法和设备。该方法和设备特别适于排除与从倾动电弧炉中放出的熔融金属相分离的炉渣。

当废金属被加热到液状熔融态时，可通过加入常规的熔剂使某些杂质与熔融金属相分离，所述熔剂是能与该杂质反应而形成通常所知的炉渣的。这种渣上升到熔融金属表面并浮在该金属顶部。

炉渣在从该炉中放出的熔融金属的制品用途上是几乎或根本没有价值的。相反，炉渣在各种金属规范上影响合金添加剂。

比如，在冶炼合金钢时，溶解氧是一种不希望有的污染物。上升到熔融金属表面上的渣含大量的溶解氧。如果往钢水中加合金时有渣存在，那些渣中的溶解氧则与金属反应，从而阻碍它们与钢水反应。因此，渣阻碍了合金化过程。还有，钢水中存有的渣促进了特殊的夹杂物的形成，如果其量足够大，则可能有损于钢的机械性能。

由于炉渣是一种对冶炼合金钢来说具有有害作用的污染物，因此希望在往钢水中添加合金之前使渣与钢水相分离。因此，通常在往钢水中加合金之前进行渣分离。任何被分离出来的渣一般都被丢弃。钢水和渣分离的过程就是通常所知的渣控制。

当废钢在倾动炉中熔炼，然后排入一种容器或“钢水包”中时，在添加合金之前的渣控制一直是个难题。如下所述，为使渣与自倾动炉中放出的钢水相分离，作了很多努力。

典型的电炉是装在倾动台上的。出钢口位于该炉侧面。出钢槽装在该炉侧面，仅比出钢口稍低之处。

当炉子加热时，炉中的废钢熔成液态。渣与钢水相分离并以一个分离层浮在钢水面上。

当炉子处于竖直位置时，出钢口是打开的。出钢口打开时，它通常位于浮渣和钢水的水平面之上。然而，在某些情况下，它可能位于浮渣水平面之下。

当倾转炉子时，炉子的操作者将试图充分地使炉子倾斜，以使出钢口低于钢水顶部，从而使钢水经出钢口流出。渣留在炉中并且浮在出钢口水平线之上的一水平面上。当钢水从炉中放出时，操作者加大倾角以便将渣保持在高于出钢口水面线的一水平面上。操作者就这样地试图使全部钢水在渣开始流过出钢口之前经出钢口放出。这种倾倒或“放出”过程就是常规所知的“出钢”。

由于渣浮在钢水顶上，所以就有一层已知为界面渣的，流动性非常好的浮渣层，该渣以一个层浮在钢水和其余的浮渣之间。该界面渣的粘度很小，而溶解氧的浓度较其余的浮渣为高。界面渣对合金化过程是特别有害的。

在钢水流过出钢口时形成涡流。涡流吸引界面渣流过出钢口，而同时钢水也正流过出钢口。

操作者不能看见界面渣涡流，因为炉子的全部侧面和顶部是被封闭的。因此，为防止在出钢时界面渣污染钢水，操作者无所作为。

在出钢时，炉中钢水和浮渣的的液面下降，直到浮渣液面到达出钢口水平面为止。在此点，浮渣将开始流过出钢口，并污染已自炉中倒出的钢水。为防止渣子流过出钢口，操作者则试图迅速关闭出钢口和/或使炉子转回到竖直位置来停止出钢过程。

然而，由于倾动炉通常是全封闭的，操作者因而不能看到炉子的内部以精确地确定渣大约在何时流过出钢口。因此，操作者通常在试图阻止渣流出并将炉子回转到竖直位置之前，他只能等待，直等到看见渣流出出钢口并进入出钢槽时为止。这就是倾动炉中的传统的控制渣的方法。

已有很多对倾动炉渣控制的这一基本方法的补充或改进上的努力，这包括采用出钢口闸板、Vost-Alpine阻渣器，E-M-L-I系统及各种阻止器装置或塞子。

出钢口闸板是装在炉外靠近出钢口处的滑动的或转动的闸板。当渣开时从出钢口排出时，操作者就关上此闸板。

Vost-Alpine阻渣器是一种用于关闭出钢口的，大的绞接的氮气短管。由于是以非常高的压力操作，一旦需要，短管就将氮气排入炉子的出钢口，于是就阻止了流经出钢口的钢水流和渣流。因此，Vost-Alpine阻渣器在功能上是出钢口闸板的类似物。

E-M-L-I系统是由装在炉内出钢口耐火材料中的电子传感器。当预定百分比的渣进入了流经出钢口的钢水中时，E-M-L-I就测到了。当此预定百分比被E-M-L-I装置测出时，传感器将此通知炉子的操作者，他将把炉子转回到竖直位置。因此，E-M-L-I系统是用于控制渣的，它通过在预定量的渣一开始流过出钢口时，就指示炉子的操作者制止经过出钢口的液流，实现此控制。