原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法转让专利
申请号 : CN200710093971.5
文献号 : CN101353750B
文献日 : 2010-11-03
发明人 : 张立 , 方园
申请人 : 宝山钢铁股份有限公司
摘要 :
根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。另外，根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。
权利要求 :
1.一种原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，包括如下工序：
(1)按1∶0.5-2∶4-10的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体的重量合计在5-20Kg；
(2)用真空球磨机分别球磨碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在50-100目，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在70～200目；
(3)烘干脱水，
(4)将上述两种烘干脱水的粉体混合均匀，放入储存罐中备用；
(5)氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至5～10Mpa；
(6)电炉熔化40-60T钢成钢水，然后转入精炼炉中；
(7)用压缩的氩气将上述粉体喷入至钢水中精炼，所述精炼进行10-20分钟，使钢渣与钢水分离，得到纯净钢水。
2.如权利要求1所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，按1∶1-2∶4-10的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体的重量合计在7-13Kg。
3.如权利要求1或2所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，所述钢的用量为40-55T。
4.如权利要求1或2所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，所述碱土金属Al、Mg粉体颗粒平均粒径在50-70目，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在70～100目。
5.如权利要求1或2所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，所使用的电炉为中频炉。
6.如权利要求1或2所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，所述硅酸质玻璃粉体为蛇纹石矿粉。
7.如权利要求6所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，其中蛇纹石矿粉的化学结构式是Mg6[Si4O10](OH)8，其中MgO占40-45％，SiO2占40-45％，H2O占10-20％。
8.如权利要求1或2所述的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其特征在于，按1∶1∶4-6的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体。
说明书 :
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼方法，具体地，本发明涉及一种原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法。
背景技术
随着科学技术的发展，钢铁冶金产品的用户不断向冶金企业提出改善钢性能的要求。现在，利用二次冶金技术基本上可以把钢的化学成分控制在用户所要求的范围内。但是，优质纯净钢的生产始终是本领域的一大课题。因为，在钢的冶炼过程中，不可避免地要带入一些杂质(如锰、硅、硫、磷、非金属类杂质以及某些气体，如氮、氢、氧等)等，这些有害元素与合金元素形成各种非金属夹杂物。
例如，钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成氧化物、硅酸盐，以及钢在凝固过程中由于某些元素(如硫、氮)溶解度的下降而形成的硫化物、氮化物，这些夹杂物来不及排出而留在钢中，通常称为内生夹杂物。
例如，锰。
锰在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.8％。它来自作为炼钢原料的生铁及脱氧剂锰铁。锰有很好的脱氧能力，还能与硫形成MnS，以消除硫的有害作用。这些反应产物大部分进入炉渣而被除去，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。此外，在室温下锰能溶于铁素体，对钢有一定强化作用。锰也能溶于渗碳体中，形成合金渗碳体。但锰作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响不显著。
又如，硅。
硅在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.4％，它也来自生铁与脱氧剂。在室温下硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。但硅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响也不显著。
再如，硫。
硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。在固态下，硫在铁中的溶解度极小，而是以FeS的形态存在于钢中。由于FeS的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。更严重的是，FeS与Fe可形成低熔点(985℃)的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。当钢加热到约1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，使钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。为了消除硫的有害作用，必须增加钢中含锰量。锰与硫优先形成高熔点(1620℃)的硫化锰，并呈粒状分布在晶粒内，它在高温下具有一定塑造性，从而避免了热脆性。硫化物是非金属夹杂物，会降低钢的机械性能，并在轧制过程中形成热加工纤维组织。因此，通常情况下，硫是有害的杂质。在钢中要严格限制硫的含量。但含硫量较多的钢，可形成较多的MnS，在切削加工中，MnS能起断屑作用，可改善钢的切削加工性，这是硫有利的一面。
至于磷，磷由生铁带入钢中，在一般情况下，钢中的磷能全部溶于铁素体中。磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显著降低。这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。而磷在结晶过程中，由于容易产生晶内偏析，使局部地区含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其它低温条件下工作的结构件具有严重的危害性，此外，磷的偏析还使钢材在热轧后形成带状组织。因此，通常情况下，磷也是有害的杂质。在钢中也要严格控制磷的含量。但含磷量较多时，由于脆性较大，在制造炮弹钢以及改善钢的切削加工性方面则是有利的。
除了上述内生非金属夹杂物之外，在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。例如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。它们都会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。严重时，横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。因此，对重要用途的钢(如滚动轴承钢、弹簧钢等)要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。此外，钢在整个冶炼过程中，都与空气接触，因而钢液中总会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。它们对钢的质量也会产生不良影响。
作为钢的外来夹杂物，其多由炉渣、耐火材料或其它杂质夹杂在钢液凝固过程中未及时浮出而残留于钢中形成。钢中夹杂物对钢性能的影响主要表现在对钢韧性的危害，而且，其危害程度随钢的强度增高而增加。
目前，作为冶金工业上用于去除钢水中夹杂物的方法主要有下述的过滤法、气泡法、熔剂法、RH真空处理法以及活泼金属变质处理方法等等(见潘秀兰等论文“国内外纯净钢生产技术的新进展”《鞍钢技术》2003，第5期，P1～5)。
(1)过滤法
网型过滤器又称二维过滤器，一般机械地分离大块夹杂物和氧化物，网孔尺寸越小，净化放果越好，过滤铁水采用钼丝，耐火纤维和BN纤维等。
芯型过滤器通常用砂芯制成，但因其强度低易损坏；近年来国外多用耐火材料烧结而成，呈多孔片状，一般直径>100mm，厚度8～10mm，芯型过滤器有良好的撇渣效果。
颗粒状过滤器，由松散或烧结的具有不同粒度的颗粒组成，材质有焦炭，转炉渣以及石墨电极几种。
多孔陶瓷过滤器，有联接通孔的三维网状骨架结构，孔隙度大，密度小，耐热。总之，用网型过滤器和芯型过滤器可以对钢水进行预过滤；在钢水的温度条件下，多孔陶瓷过滤器的表面是坚硬又光滑的，依靠滤饼机理阻挡夹杂物(即机械阻挡)；由于钢水与陶瓷表面之间的不润湿性会引起表面张力，如果陶瓷过滤器的孔径太小，毛细阻力阻碍钢水流过陶瓷过滤器。因此，上述陶瓷过滤器很难去除尺寸小几百微米的夹杂物。
(2)气泡法
在钢包吹氩条件下，钢液中固相夹杂物的去除主要依靠气泡的浮选作用，即夹杂物与气泡碰撞并粘附在气泡壁上，然后随气泡上浮而去除.一个夹杂物颗粒被气泡俘获的过程。可分解为下面几个过程：(一)夹杂物向气泡靠近并发生碰撞；(二)夹杂物与气泡间形成钢液膜；(三)夹杂物在气泡表面上滑移；(四)形成动态三相接触使液膜排除和破裂；(五)夹杂物与气泡团的稳定化和上浮。在这几个单元过程中，夹杂物颗粒与气泡的碰撞和粘附起核心作用。夹杂物在钢水中含量相对比较少，气泡上浮速度比较快，夹杂物表面有一层液态钢水覆盖；在钢水的湍流作用下，夹杂物在钢液中随即飘动；这样在一定程度上限制它的捕获效率。
(3)熔剂法
用NaCl和CaF2为主要成分的熔盐处理钢水中的夹杂物(氧化物和硫化物)，是将这种混合熔盐干燥处理后混合均匀，把它喷入搅拌的钢水中。因活性混合熔盐的密度小于钢水，它在上升过程中依靠钢水温度融化并与夹杂物发生化学反应，从而达到去除夹杂物的目的。但是这种方法存在融化活性熔盐与夹杂物反应动力学问题，夹杂物的表面上附着一层液态钢水，它阻碍融化活性熔盐与夹杂物的接触。因此必须撕开附着在夹杂物表面的液态钢水膜，活性熔盐才能够与夹杂物发生化学反应。仅仅依靠活性熔盐很难撕开夹杂物表面的液态钢水膜，此方法去除夹杂物的效率有待于进一步完善。
(4)活泼金属变质处理方法
碱土元素Ba、Mg和Ca的复合脱氧和脱硫剂的脱氧、脱硫产物极易上浮，钢中非金属夹杂物的数量明显减少、尺寸减小，并能改变夹杂物的形态，使之上浮而排除。只有当溶解在钢水中的活泼碱土金属扩散到夹杂物表面上时，化学反应才能发生。由于夹杂物在钢水中是随机分布的，且含碱土金属合金是通过喂料线的方式加入到钢水中，容易造成活泼碱土金属在钢水中分布不均匀，这样很难维持碱土金属连续地扩散到夹杂物表面上。因此在钢水中的夹杂物(氧化物和硫化物)与活泼碱土金属发生反应几率低。
如上所述，现有的钢水精炼工艺不足，导致较高纯净度的钢水难以实现大规模工业化生产，对于零夹杂物钢水更加难以实现。
为克服上述课题，本发明的目的在于：根据湿法冶金中的有机相—水相萃取工艺原理，提供一种原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。
根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。
例如，钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成氧化物、硅酸盐，以及钢在凝固过程中由于某些元素(如硫、氮)溶解度的下降而形成的硫化物、氮化物，这些夹杂物来不及排出而留在钢中，通常称为内生夹杂物。
例如，锰。
锰在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.8％。它来自作为炼钢原料的生铁及脱氧剂锰铁。锰有很好的脱氧能力，还能与硫形成MnS，以消除硫的有害作用。这些反应产物大部分进入炉渣而被除去，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。此外，在室温下锰能溶于铁素体，对钢有一定强化作用。锰也能溶于渗碳体中，形成合金渗碳体。但锰作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响不显著。
又如，硅。
硅在钢中作为杂质存在时，一般均小于0.4％，它也来自生铁与脱氧剂。在室温下硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。但硅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响也不显著。
再如，硫。
硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。在固态下，硫在铁中的溶解度极小，而是以FeS的形态存在于钢中。由于FeS的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。更严重的是，FeS与Fe可形成低熔点(985℃)的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。当钢加热到约1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，使钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。为了消除硫的有害作用，必须增加钢中含锰量。锰与硫优先形成高熔点(1620℃)的硫化锰，并呈粒状分布在晶粒内，它在高温下具有一定塑造性，从而避免了热脆性。硫化物是非金属夹杂物，会降低钢的机械性能，并在轧制过程中形成热加工纤维组织。因此，通常情况下，硫是有害的杂质。在钢中要严格限制硫的含量。但含硫量较多的钢，可形成较多的MnS，在切削加工中，MnS能起断屑作用，可改善钢的切削加工性，这是硫有利的一面。
至于磷，磷由生铁带入钢中，在一般情况下，钢中的磷能全部溶于铁素体中。磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显著降低。这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。而磷在结晶过程中，由于容易产生晶内偏析，使局部地区含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其它低温条件下工作的结构件具有严重的危害性，此外，磷的偏析还使钢材在热轧后形成带状组织。因此，通常情况下，磷也是有害的杂质。在钢中也要严格控制磷的含量。但含磷量较多时，由于脆性较大，在制造炮弹钢以及改善钢的切削加工性方面则是有利的。
除了上述内生非金属夹杂物之外，在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。例如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等。它们都会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。严重时，横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。因此，对重要用途的钢(如滚动轴承钢、弹簧钢等)要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。此外，钢在整个冶炼过程中，都与空气接触，因而钢液中总会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。它们对钢的质量也会产生不良影响。
作为钢的外来夹杂物，其多由炉渣、耐火材料或其它杂质夹杂在钢液凝固过程中未及时浮出而残留于钢中形成。钢中夹杂物对钢性能的影响主要表现在对钢韧性的危害，而且，其危害程度随钢的强度增高而增加。
目前，作为冶金工业上用于去除钢水中夹杂物的方法主要有下述的过滤法、气泡法、熔剂法、RH真空处理法以及活泼金属变质处理方法等等(见潘秀兰等论文“国内外纯净钢生产技术的新进展”《鞍钢技术》2003，第5期，P1～5)。
(1)过滤法
网型过滤器又称二维过滤器，一般机械地分离大块夹杂物和氧化物，网孔尺寸越小，净化放果越好，过滤铁水采用钼丝，耐火纤维和BN纤维等。
芯型过滤器通常用砂芯制成，但因其强度低易损坏；近年来国外多用耐火材料烧结而成，呈多孔片状，一般直径>100mm，厚度8～10mm，芯型过滤器有良好的撇渣效果。
颗粒状过滤器，由松散或烧结的具有不同粒度的颗粒组成，材质有焦炭，转炉渣以及石墨电极几种。
多孔陶瓷过滤器，有联接通孔的三维网状骨架结构，孔隙度大，密度小，耐热。总之，用网型过滤器和芯型过滤器可以对钢水进行预过滤；在钢水的温度条件下，多孔陶瓷过滤器的表面是坚硬又光滑的，依靠滤饼机理阻挡夹杂物(即机械阻挡)；由于钢水与陶瓷表面之间的不润湿性会引起表面张力，如果陶瓷过滤器的孔径太小，毛细阻力阻碍钢水流过陶瓷过滤器。因此，上述陶瓷过滤器很难去除尺寸小几百微米的夹杂物。
(2)气泡法
在钢包吹氩条件下，钢液中固相夹杂物的去除主要依靠气泡的浮选作用，即夹杂物与气泡碰撞并粘附在气泡壁上，然后随气泡上浮而去除.一个夹杂物颗粒被气泡俘获的过程。可分解为下面几个过程：(一)夹杂物向气泡靠近并发生碰撞；(二)夹杂物与气泡间形成钢液膜；(三)夹杂物在气泡表面上滑移；(四)形成动态三相接触使液膜排除和破裂；(五)夹杂物与气泡团的稳定化和上浮。在这几个单元过程中，夹杂物颗粒与气泡的碰撞和粘附起核心作用。夹杂物在钢水中含量相对比较少，气泡上浮速度比较快，夹杂物表面有一层液态钢水覆盖；在钢水的湍流作用下，夹杂物在钢液中随即飘动；这样在一定程度上限制它的捕获效率。
(3)熔剂法
用NaCl和CaF2为主要成分的熔盐处理钢水中的夹杂物(氧化物和硫化物)，是将这种混合熔盐干燥处理后混合均匀，把它喷入搅拌的钢水中。因活性混合熔盐的密度小于钢水，它在上升过程中依靠钢水温度融化并与夹杂物发生化学反应，从而达到去除夹杂物的目的。但是这种方法存在融化活性熔盐与夹杂物反应动力学问题，夹杂物的表面上附着一层液态钢水，它阻碍融化活性熔盐与夹杂物的接触。因此必须撕开附着在夹杂物表面的液态钢水膜，活性熔盐才能够与夹杂物发生化学反应。仅仅依靠活性熔盐很难撕开夹杂物表面的液态钢水膜，此方法去除夹杂物的效率有待于进一步完善。
(4)活泼金属变质处理方法
碱土元素Ba、Mg和Ca的复合脱氧和脱硫剂的脱氧、脱硫产物极易上浮，钢中非金属夹杂物的数量明显减少、尺寸减小，并能改变夹杂物的形态，使之上浮而排除。只有当溶解在钢水中的活泼碱土金属扩散到夹杂物表面上时，化学反应才能发生。由于夹杂物在钢水中是随机分布的，且含碱土金属合金是通过喂料线的方式加入到钢水中，容易造成活泼碱土金属在钢水中分布不均匀，这样很难维持碱土金属连续地扩散到夹杂物表面上。因此在钢水中的夹杂物(氧化物和硫化物)与活泼碱土金属发生反应几率低。
如上所述，现有的钢水精炼工艺不足，导致较高纯净度的钢水难以实现大规模工业化生产，对于零夹杂物钢水更加难以实现。
为克服上述课题，本发明的目的在于：根据湿法冶金中的有机相—水相萃取工艺原理，提供一种原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。
根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。
发明内容
为达到上述目的，本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法包括如下工序：
(1)按1：0.5—2：2—10的比例，分别称取金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体的重量合计在10—20Kg；
(2)用真空球磨机分别球磨Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在50-100目，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在70～200目；
(3)烘干脱水，
(4)将上述两种烘干脱水的粉体混合均匀，放入储存罐中备用；
(5)氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至5～10Mpa；
(6)电炉熔化40-60T钢成钢水，然后转入精炼炉中；
(7)用压缩的氩气将上述粉体喷入至钢水中精炼，所述精炼进行10-20分钟，使钢渣与钢水分离，得到纯净钢水。
根据本发明的上述方法，将碱土金属Al、Mg粉体颗粒与硅酸质玻璃粉体混匀，用氩气载体通过钢管喷入到钢水中，使上述碱土金属粉体与硅酸质玻璃复合粉体通过氩气能够比较均匀的分布道到钢水中去。依靠钢水温度，可以将上述碱土金属粉体与硅酸质玻璃复合粉体融化。
但是，由于碱土金属粉末熔点比硅酸质玻璃粉体(或熔剂)融化温度要低大约500℃，弥散在钢水中的述碱土金属粉体与硅酸质玻璃复合粉体的碱土金属粉末首先开始融化，融化的碱土金属粉末形成良好的脱氧剂与脱硫剂。
这样，融化的碱土金属粉末一方面与钢水中的氧反应，另一方面它与述碱土金属粉体与硅酸质玻璃粉体(或熔剂)反应；脱氧产生的细小夹杂物原位粘附在硅酸质玻璃熔剂上。同时，弥散的气泡和硅酸质玻璃熔剂也能有效地捕获钢水中夹杂物，从而达到原位萃取钢水中夹杂物的效果。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，按1∶1-2∶4-10的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体的重量合计在10-15Kg。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所述钢的用量为40-50T。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在50-70目，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在70～100目。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所使用的电炉为中频炉。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所述硅酸质玻璃粉体为蛇纹石矿粉。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其中蛇纹石矿粉的化学结构式是Mg6[Si4O10](OH)8，其中MgO占40—45％，SiO2占40-45％，H2O占10-20％。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，按1：1：4—6的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体。
根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。
另外，根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。
附图的简单说明
图1为碱土金属粉末和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的示意图。
图2为碱土金属粉末和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的工艺流程图。
图3所示为碱土金属—硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷气原位萃取钢水中夹杂物的设备。
图中，1为钢桶外壳，2为保温材料，3为高温耐火材料，4为圆管状的冷却装置，5为冷却水进口，6为冷却水出口，7为管状的密封内衬橡胶材料，8为气体和粉体通入口，9为防脱落板，13为精炼保温炉钢水入口法兰，14为密封盖上连接口15为真空泵，16为管道，17为阀门开关，18为输送管道，19为搅拌装置，20为氩气入口，21为粉体，22为粉体储藏罐，B为硅酸质玻璃粉体，G为钢水，J为碱土金属粉体，Q为气泡。
(1)按1：0.5—2：2—10的比例，分别称取金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体的重量合计在10—20Kg；
(2)用真空球磨机分别球磨Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在50-100目，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在70～200目；
(3)烘干脱水，
(4)将上述两种烘干脱水的粉体混合均匀，放入储存罐中备用；
(5)氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至5～10Mpa；
(6)电炉熔化40-60T钢成钢水，然后转入精炼炉中；
(7)用压缩的氩气将上述粉体喷入至钢水中精炼，所述精炼进行10-20分钟，使钢渣与钢水分离，得到纯净钢水。
根据本发明的上述方法，将碱土金属Al、Mg粉体颗粒与硅酸质玻璃粉体混匀，用氩气载体通过钢管喷入到钢水中，使上述碱土金属粉体与硅酸质玻璃复合粉体通过氩气能够比较均匀的分布道到钢水中去。依靠钢水温度，可以将上述碱土金属粉体与硅酸质玻璃复合粉体融化。
但是，由于碱土金属粉末熔点比硅酸质玻璃粉体(或熔剂)融化温度要低大约500℃，弥散在钢水中的述碱土金属粉体与硅酸质玻璃复合粉体的碱土金属粉末首先开始融化，融化的碱土金属粉末形成良好的脱氧剂与脱硫剂。
这样，融化的碱土金属粉末一方面与钢水中的氧反应，另一方面它与述碱土金属粉体与硅酸质玻璃粉体(或熔剂)反应；脱氧产生的细小夹杂物原位粘附在硅酸质玻璃熔剂上。同时，弥散的气泡和硅酸质玻璃熔剂也能有效地捕获钢水中夹杂物，从而达到原位萃取钢水中夹杂物的效果。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，按1∶1-2∶4-10的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体，所述碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体的重量合计在10-15Kg。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所述钢的用量为40-50T。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在50-70目，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在70～100目。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所使用的电炉为中频炉。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，所述硅酸质玻璃粉体为蛇纹石矿粉。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，其中蛇纹石矿粉的化学结构式是Mg6[Si4O10](OH)8，其中MgO占40—45％，SiO2占40-45％，H2O占10-20％。
优选的是，根据本发明的原位萃取钢水中夹杂物的精炼方法，按1：1：4—6的比例，分别称取碱土金属Al、Mg粉体颗粒及硅酸质玻璃粉体。
根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。
另外，根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。
附图的简单说明
图1为碱土金属粉末和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的示意图。
图2为碱土金属粉末和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的工艺流程图。
图3所示为碱土金属—硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷气原位萃取钢水中夹杂物的设备。
图中，1为钢桶外壳，2为保温材料，3为高温耐火材料，4为圆管状的冷却装置，5为冷却水进口，6为冷却水出口，7为管状的密封内衬橡胶材料，8为气体和粉体通入口，9为防脱落板，13为精炼保温炉钢水入口法兰，14为密封盖上连接口15为真空泵，16为管道，17为阀门开关，18为输送管道，19为搅拌装置，20为氩气入口，21为粉体，22为粉体储藏罐，B为硅酸质玻璃粉体，G为钢水，J为碱土金属粉体，Q为气泡。
具体实施方式
以下，举实施例，具体说明本发明。
实施例1
参见图1、图2及图3，用真空球磨机将1Kg碱土金属铝和1Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在60～100目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体B球磨成粉体，玻璃粉体B采用价格低廉的蛇纹石矿粉5Kg，它的化学结构式是Mg6[Si4O10](OH)8，其中MgO占40—45％，SiO2占40-45％，H2O占10-20％。磨成70～100目的粉体，并进行烘干脱水。
再将碱土金属球和蛇纹石矿粉混合均匀放入储藏罐22中。氩气经过干燥剂脱去水份，氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至7Mpa。经过压缩后的氩气通过上述混合粉体储藏罐22。压缩气体把粉体带走，然后喷入到1600度的50T的钢水G中，其工艺见图2所示。
图1为碱土金属粉末和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的示意图。如图1所示，上述复合粉体通过氩气能够比较均匀的分布道到钢水G中去。依靠钢水温度可以将上述复合粉体融化。由于碱土金属粉末熔点比硅酸质玻璃粉体(或熔剂)融化温度要低大约500℃，弥散在钢水中复合粉体的金属粉末首先开始融化。
融化的碱土金属粉末是良好的脱氧剂与脱硫剂。这样融化的碱土金属粉末一方面与钢水中的氧反应，另一方面它与硅酸质玻璃粉体(或熔剂)反应；脱氧产生的细小夹杂物原位粘附在硅酸质玻璃粉体(或熔剂)上，且弥散的气泡和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)也能有效地捕获钢水中夹杂物，从而达到原位萃取钢水中夹杂物的效果。
本发明专利采用碱土金属粉末、硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的精炼设备主要由精炼保温炉、抽真空系统和气压喷粉系统等三大部分组成，具体见图3所示。
如图3所示，精炼保温炉主要由：钢桶外壳1，保温材料2，高温耐火材料3，圆管状的冷却装置4，冷却水进口5，冷却水出口6，管状的密封内衬橡胶材料7，气体和粉体通入口8，防脱落板9，密封垫圈10，密封盖11，螺丝钉12，精炼保温炉钢水入口法兰13和密封盖上连接口14等十四部分组成。
使用时，保温材料2放在钢桶外壳1里面，高温耐火材料3用作内衬直接接触钢水安放在保温材料2上面。圆管状的冷却装置夹套4安放在精炼炉偏上部不接触到钢水，冷却水进口5和出口6分别安放在冷却装置4上。管状的密封内衬橡胶材料7安放在圆管状的冷却装置4里面，在圆管状的冷却装置4下面防脱落板9可以防止管状的密封内衬橡胶材料7脱落而掉进钢水中。喷气和喷粉体的钢管8放在管状的密封内衬橡胶材料7中间，密封垫圈10放在精炼保温炉钢水入口法兰13上面，密封盖11安放在密封垫圈9上面，用螺丝钉12将密封盖固定在精炼保温炉钢水入口法兰13上面。
抽真空系统主要由：真空泵15，管道16和阀门开关17三部分组成。
使用时，阀门开关17安装在管道16上，管道16的一个端口连接真空泵15而另一个端口连接密封盖上连接口14。
气压喷粉系统主要由：阀门开关17，输送管道18，搅拌装置19，氩气入口20，粉体21和粉体储藏罐22等六大部分组成。
使用时，粉体21装在粉体储藏22里，搅拌装置19从粉体储藏罐22顶部中间安放到粉体21里面，氩气入口20安放在粉体储藏罐22顶部偏左，阀门开关17安放氩气入口20上，粉体输送管道18一端靠近顶部右侧面上而另一端与精炼保温炉上面的气体和粉体通入口8连接，阀门开关17安装在粉体输送管道18上面。
首先将精炼炉上部的圆管状的冷却装置4进行通水，然后进行预热，把钢管插入气体和粉体通入口8，钢管的另一端与粉体输送管道18连接上。
当预热温度达到～1300℃左右时，把钢水从精炼炉顶部13浇入到精炼炉内，迅速盖上密封盖11，接着密封盖上连接口14与管道16连接进行抽真空。
插在气体和粉体通入口8上面的钢管开始吹氩气，保持2～5分钟，开动气压喷粉系统中的搅拌装置19，复合粉体就会通过氩气在管道中进行传输，将插在气体和粉体通入口8上的钢管相对比较快的速度插入到钢水中去。因此，采用这种新型精炼设备可以达到高效地除去夹杂物的效果。
另外，由于钢管插入钢水后，钢管会被钢水熔化掉，因此钢管需要经常更换。
由此，高效地除去钢水中的夹杂物。
实施例2
除了用真空球磨机将2Kg碱土金属铝和2Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在60～80目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉10Kg，磨成100～120目的粉体，钢为50T之外，其他工艺如图实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例3
除了用真空球磨机将1Kg碱土金属铝和2Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在80—100目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉8Kg，磨成120～140目的粉体，钢为45T之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例4
除了用真空球磨机将2Kg碱土金属铝和1Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在50—70目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉8Kg，磨成90～110目的粉体，钢为40T之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例5
除了用真空球磨机将3Kg碱土金属铝和2Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在50—70目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉10Kg，磨成90～110目的粉体，钢为60T之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例6
除了氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至9Mpa之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例7
除了所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在80-100目，通过压缩机压缩增压至10Mpa，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在100～150目，钢为55T之外，其他工艺如同实施例2。原位萃取钢水中夹杂物。
表1所示为表面的原位萃取钢水中夹杂物的工艺、效果比较。
表1原位萃取钢水中夹杂物的工艺
实施例 钢水(T)氩气压力(Mpa)温度℃Mg(kg)Al(kg)矿粉(kg)去除夹杂物效果15071600115一般24671600228好340716001210好44571600128好560716003210好64691600228好755101600228好
经上述工艺作原位萃取钢水中夹杂物，净化后钢水中的夹杂物的尺寸小于15μm，且数量非常少。
根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。
根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。
实施例1
参见图1、图2及图3，用真空球磨机将1Kg碱土金属铝和1Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在60～100目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体B球磨成粉体，玻璃粉体B采用价格低廉的蛇纹石矿粉5Kg，它的化学结构式是Mg6[Si4O10](OH)8，其中MgO占40—45％，SiO2占40-45％，H2O占10-20％。磨成70～100目的粉体，并进行烘干脱水。
再将碱土金属球和蛇纹石矿粉混合均匀放入储藏罐22中。氩气经过干燥剂脱去水份，氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至7Mpa。经过压缩后的氩气通过上述混合粉体储藏罐22。压缩气体把粉体带走，然后喷入到1600度的50T的钢水G中，其工艺见图2所示。
图1为碱土金属粉末和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的示意图。如图1所示，上述复合粉体通过氩气能够比较均匀的分布道到钢水G中去。依靠钢水温度可以将上述复合粉体融化。由于碱土金属粉末熔点比硅酸质玻璃粉体(或熔剂)融化温度要低大约500℃，弥散在钢水中复合粉体的金属粉末首先开始融化。
融化的碱土金属粉末是良好的脱氧剂与脱硫剂。这样融化的碱土金属粉末一方面与钢水中的氧反应，另一方面它与硅酸质玻璃粉体(或熔剂)反应；脱氧产生的细小夹杂物原位粘附在硅酸质玻璃粉体(或熔剂)上，且弥散的气泡和硅酸质玻璃粉体(或熔剂)也能有效地捕获钢水中夹杂物，从而达到原位萃取钢水中夹杂物的效果。
本发明专利采用碱土金属粉末、硅酸质玻璃粉体(或熔剂)喷雾原位萃取钢水中夹杂物的精炼设备主要由精炼保温炉、抽真空系统和气压喷粉系统等三大部分组成，具体见图3所示。
如图3所示，精炼保温炉主要由：钢桶外壳1，保温材料2，高温耐火材料3，圆管状的冷却装置4，冷却水进口5，冷却水出口6，管状的密封内衬橡胶材料7，气体和粉体通入口8，防脱落板9，密封垫圈10，密封盖11，螺丝钉12，精炼保温炉钢水入口法兰13和密封盖上连接口14等十四部分组成。
使用时，保温材料2放在钢桶外壳1里面，高温耐火材料3用作内衬直接接触钢水安放在保温材料2上面。圆管状的冷却装置夹套4安放在精炼炉偏上部不接触到钢水，冷却水进口5和出口6分别安放在冷却装置4上。管状的密封内衬橡胶材料7安放在圆管状的冷却装置4里面，在圆管状的冷却装置4下面防脱落板9可以防止管状的密封内衬橡胶材料7脱落而掉进钢水中。喷气和喷粉体的钢管8放在管状的密封内衬橡胶材料7中间，密封垫圈10放在精炼保温炉钢水入口法兰13上面，密封盖11安放在密封垫圈9上面，用螺丝钉12将密封盖固定在精炼保温炉钢水入口法兰13上面。
抽真空系统主要由：真空泵15，管道16和阀门开关17三部分组成。
使用时，阀门开关17安装在管道16上，管道16的一个端口连接真空泵15而另一个端口连接密封盖上连接口14。
气压喷粉系统主要由：阀门开关17，输送管道18，搅拌装置19，氩气入口20，粉体21和粉体储藏罐22等六大部分组成。
使用时，粉体21装在粉体储藏22里，搅拌装置19从粉体储藏罐22顶部中间安放到粉体21里面，氩气入口20安放在粉体储藏罐22顶部偏左，阀门开关17安放氩气入口20上，粉体输送管道18一端靠近顶部右侧面上而另一端与精炼保温炉上面的气体和粉体通入口8连接，阀门开关17安装在粉体输送管道18上面。
首先将精炼炉上部的圆管状的冷却装置4进行通水，然后进行预热，把钢管插入气体和粉体通入口8，钢管的另一端与粉体输送管道18连接上。
当预热温度达到～1300℃左右时，把钢水从精炼炉顶部13浇入到精炼炉内，迅速盖上密封盖11，接着密封盖上连接口14与管道16连接进行抽真空。
插在气体和粉体通入口8上面的钢管开始吹氩气，保持2～5分钟，开动气压喷粉系统中的搅拌装置19，复合粉体就会通过氩气在管道中进行传输，将插在气体和粉体通入口8上的钢管相对比较快的速度插入到钢水中去。因此，采用这种新型精炼设备可以达到高效地除去夹杂物的效果。
另外，由于钢管插入钢水后，钢管会被钢水熔化掉，因此钢管需要经常更换。
由此，高效地除去钢水中的夹杂物。
实施例2
除了用真空球磨机将2Kg碱土金属铝和2Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在60～80目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉10Kg，磨成100～120目的粉体，钢为50T之外，其他工艺如图实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例3
除了用真空球磨机将1Kg碱土金属铝和2Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在80—100目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉8Kg，磨成120～140目的粉体，钢为45T之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例4
除了用真空球磨机将2Kg碱土金属铝和1Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在50—70目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉8Kg，磨成90～110目的粉体，钢为40T之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例5
除了用真空球磨机将3Kg碱土金属铝和2Kg镁球磨成粉体，颗粒直径大约在50—70目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉体采用价格低廉的蛇纹石矿粉10Kg，磨成90～110目的粉体，钢为60T之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例6
除了氩气用分子筛干燥，通过压缩机压缩增压至9Mpa之外，其他工艺如同实施例1。原位萃取钢水中夹杂物。
实施例7
除了所述Al、Mg粉体颗粒平均粒径在80-100目，通过压缩机压缩增压至10Mpa，所述硅酸质玻璃粉体颗粒平均粒径在100～150目，钢为55T之外，其他工艺如同实施例2。原位萃取钢水中夹杂物。
表1所示为表面的原位萃取钢水中夹杂物的工艺、效果比较。
表1原位萃取钢水中夹杂物的工艺
实施例 钢水(T)氩气压力(Mpa)温度℃Mg(kg)Al(kg)矿粉(kg)去除夹杂物效果15071600115一般24671600228好340716001210好44571600128好560716003210好64691600228好755101600228好
经上述工艺作原位萃取钢水中夹杂物，净化后钢水中的夹杂物的尺寸小于15μm，且数量非常少。
根据本发明的方法，采用氩气与碱土金属粉末—矿粉玻璃复合粉末，使碱土金属和矿粉玻璃粉通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中夹杂物的目的。
根据本发明的方法，采用价格低廉的蛇纹石矿粉作为钢水精炼的熔剂，降低了生产成本；原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去除钢水中夹杂物。