什么是喷射冶金?

[拼音]：penshe yejin

[外文]：injection metallurgy

利用气流输送将冶金用粉末物料通过喷q直接吹入金属熔池内部，使金属得到精炼的工艺。可用于金属的脱氧、脱硫、脱磷、脱硅以及脱除其他元素，合金化和成分微调，熔态还原和提取化合物中有用元素，控制非金属夹杂物形态和控制金属凝固等过程。在钢铁冶炼方面，喷射冶金技术已广泛应用于铁水预处理、强化炉内反应和钢液的炉外精炼等。在有色冶金领域内，已开展了把喷射冶金技术用于铜精炼、铝合金化等方面的试验研究工作。

最早（1969年）应有钢包喷射冶金技术的是联邦德国蒂森公司（Thyssen Niederrhein AG），所以有人称钢包喷射冶金技术为TN处理法。随后瑞典、法国等也开展了这一工艺的研究工作，在理论研究、设备和工艺方面也有所发展。80年代初，中国钢铁工业陆续装备了喷射冶金设备，开展了电炉工艺改革、炉外精炼及铁水中有价元素富集等方面的工作。

喷射冶金与传统的加入块状料或通过炉内渣层的精炼过程相比，在冶金反应的热力学和动力学条件上有显著改善，其主要特点是：

（1）载气强烈搅动熔池，使加入的物料在几分钟内达到均匀混合；

（2）喷入的粉料具有很大的比表面（表面积/容积），而金属熔体内的组分与粉料的反应速度将随接触面积增大而显著提高；

（3）粉料与金属熔体组分间的反应区处于熔体内部，这就大大地减轻了炉衬、炉渣和大气对反应过程的影响；在粉料颗粒上浮时，它与金属的接触为瞬时接触(transitory contact)，在顶面渣能够吸收反应产物的条件下，这种接触方式可以使冶金反应在短时间内进行得相当充分，并有可能进行不同程序、不同粉料的喷吹，以控制反应及产物的组成和形态。

上述特点为某些冶金精炼过程提供了重要条件。以铁水的脱氧、脱硫为例，金属钙是比金属铝更强的脱氧剂，也是比石灰更强的脱硫剂。在钢中加入金属钙，还可与大多数脱氧产物作用，形成复合夹杂物，例如钙铝酸盐，这些夹杂物的变性作用显著改变了夹杂物组成及形态，从而改善了金属材料的性能。钙在钢中的存在还可改善钢的切削性能。但是，由于金属钙的熔点为839±2℃，沸点1484℃，在炼钢温度下，钙蒸气压可以达到1.8大气压，因此，用通常的办法以块状料加到钢液面或出钢流中，都难以保证钙的使用效果。喷入钙或钙基合金粉料，为铁水和钢液的精炼提供了有效手段。金属镁的应用也需要喷射冶金。用喷粉方法向金属中加入稀土材料也已经获得良好效果。

用喷吹法预处理炼钢用铁水时，常用的脱硫粉料为CaC2和苏打粉；载气为氮气或氩气。预处理后的铁水含硫量可以降到 0.005％。钢包精炼常用的粉料有CaSi、CaC2、CaO-CaF2、Mg-CaO、Na2CO3 和各种合金粉料等，平均粒度为0.1～0.5毫米。每吨钢耗量：CaSi2～3公斤；CaO基渣粉为4公斤。一般用氩气载送粉料，供气速度0.5～1.5米3/分，喷射处理时间为10分钟左右。处理后钢中最低含硫量达0.001～0.005％或更低，经钙基材料处理后的钢中的夹杂物可以球化。