[发明专利]钢液外加电场无污染脱氧精炼装置及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，尤其涉及一种钢液外加电场无污染脱氧装置及用其进行钢液无污染脱氧的方法。

背景技术

钢液脱氧是钢液精炼的重要任务。目前全世界大多数钢铁企业常用的脱氧方法主要是利用脱氧剂直接脱氧，这其中以铝脱氧剂为主。而使用脱氧剂脱氧最大的问题在于脱氧反应的反应物和生成物全部处在钢液中，对钢液造成污染，给连铸和轧制带来一系列的问题，最终钢材的性能也会受到影响。随着人们对钢的洁净度的要求越来越高，传统的脱氧方法已无法满足人们的要求。因此需要找到新的脱氧方法，降低甚至避免脱氧产物对钢液的污染。

冶金工作者尝试了电化学脱氧方法来进行金属液的脱氧。公开号为CN1215759A、CN1187542A和CN1335413A等中国专利文献中介绍了利用固体电解质为传导介质的脱氧方法，虽然这些方法有无污染、脱氧速度快等优点，但是也存在设备复杂、成本较高、不易在现场推广等问题。

在这样的背景下，针对已有工艺存在的问题，在固体电解质无污染脱氧的基础上，又提出了一种新的无污染脱氧方法：渣金间外加直流电场脱氧法，即用炉渣代替固体电解质，在渣金间施加电场来强化脱氧，通过控制氧离子在熔渣体系中的传导方向和速度，从而实现金属液的无污染脱氧。其研究思路体现在一些专利文献中，如公开号为CN1453371A、CN101235430A和CN101457276A等的中国专利。

公开号为CN101235430A的中国专利通过插入熔渣的顶阳极和置于钢液或金属液中的底阴极，由外加直流电源施加电场，从而实现钢液或金属液的无污染脱氧精炼。这种方法对于电极的选择比较苛刻，电极工作的环境往往是高温和高腐蚀性介质。常用的电极材料包括金属材料，碳素材料和陶瓷材料。金属材料存在容易被熔渣侵蚀，耐高温金属价格昂贵。碳阳极本身具有固有缺点：不断消耗，经常更换，污染环境等等。特别是冶炼超低碳钢时，碳素阳极材料中的灰分杂质可进入到电解质中，污染钢液质量，给钢液增碳。只能采用惰性阳极，而氧在惰性阳极析出氧气，电极表面被大量阳极气体覆盖，在阳极和熔渣之间积聚一层气网膜，妨碍熔渣对电极的润湿，堵塞电流通道，形成阳极效应，制约了脱氧效率的进一步提高。

公开号为CN101457276A的中国专利以插入熔渣的脱气空腔电极为阳极，以钢液或金属液为阴极，由外加直流电源在钢液或金属液和熔渣阳极之间形成电场，来控制氧离子在熔渣体系中的传导及溶解氧在钢液中的传质。这种方法所使用的惰性阳极系统结构复杂，且此方法需要独立的精炼设备，投资成本高，延长精炼周期，降低了生产效率，不宜在现场推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种能向熔渣与电极接触区域吹入保护气体来降低该区域氧分压的高效钢液外加电场无污染脱氧精炼装置及其使用方法。

本发明上这样实现的：该钢液外加电场无污染脱氧精炼装置包括钢包炉体、钢液、熔渣、底吹透气砖和由阳极、阴极以及直流电源组成的电场发生装置，阳极和熔渣接触，阴极和钢液接触，其特征在于所述的阳极安装在可升降机构上，在阳极和熔渣接触区域的上方设有环形保护气体气缝或由若干个小孔构成的环形保护气体气孔，其进气孔由金属管引出与供气系统相连接。

本发明钢液外加电场无污染脱氧精炼装置所述的精炼装置可以是RH精炼装置或CAS-OB精炼装置，所述的阳极镶嵌安装在可升降的RH循环管上部的外周表面上，或者镶嵌安装在可升降的隔离罩上部的外周表面上，通过导线与直流电源的正极相连；所述的阴极安装在钢包炉体的底部表面上，也可以安装在可升降的RH循环管下部的外周表面上，或者安装在可升降的隔离罩下部的外周表面上，与阳极分开，通过导线与直流电源的负极相连。

本发明钢液外加电场无污染脱氧精炼装置所述的保护气体可以是Ar气或N₂以及其它可用惰性气体。所述的阳极由金属导电陶瓷材料构成；所述的阴极由高温陶瓷、耐高温金属、或与钢液成分相近的自耗电极构成。