发明创造名称：一种用单嘴精炼炉冶炼超低碳钢的方法
外观设计名称：
决定号：42897
决定日：2020-01-10
委内编号：4W109036
优先权日：
申请（专利）号：200910272880.7
申请日：2009-11-20
复审请求人：
无效请求人：上海科林国冶工程技术有限公司
授权公告日：2012-10-03
审定公告日：
专利权人：北京北科三泰科技发展有限公司
主审员：付继光
合议组组长：赵锴
参审员：刘彤
国际分类号：C21C7/068
外观设计分类号：
法律依据：专利法第26条第4款、第22条第3款
决定要点
：权利要求相对于最接近的现有技术存在区别，如果现有技术中不存在将上述区别应用到最接近的现有技术的技术启示，也没有证据表明其属于本领域的公知常识，则该权利要求是非显而易见的。
全文：
本专利授权公告的权利要求书包括7项权利要求，其中的权利要求1如下：
“1. 一种用单嘴精炼炉冶炼超低碳钢的方法，在控制出钢渣厚为30mm～200mm、到站钢水温度为1560℃～1680℃、到站碳含量C为0.02％～0.08％的初始条件下，进行以下步骤：
步骤1.1：钢水到站后先通过底吹氩气或者氮气对钢水进行排渣，氩气流量或者氮气流量均为3Nl/min吨钢～7.5Nl/min吨钢，待钢水裸露面积达到30％～80％，将氩气流量或者氮气流量调小至0.3Nl/min吨钢～1.5Nl/min吨钢；
步骤1.2：然后将单嘴炉浸渍管插入钢水中，单嘴炉浸渍管插入钢水的深度为200mm～550mm；
步骤1.3：抽真空使真空室真空度达到40Pa～100Pa，并在进行抽真空过程的同时进行钢包底吹氩气，直至钢水脱碳处理结束。”
针对本专利，请求人于2019年6月12日向国家知识产权局提出无效宣告请求，并于1个月内提交了补充意见陈述，请求宣告本专利全部无效，其理由是权利要求1-7不符合专利法第26条第4款和专利法第22条第3款的规定，并提交了如下的9份对比文件作为证据以支持其主张：
对比文件1：CN1212022A；
对比文件2：《炉外精炼及铁水预处理实用技术手册》；赵沛主编；冶金工业出版社；2004年6月第1版第1次印刷；封面页、扉页、版权页、前言、目录、正文第133-134、239-260和319-335页，复印件，共59页；
对比文件3：CN2040910U；
对比文件4：CN101323896A；
对比文件5：CN1165541A；
对比文件6：CN1298868C；
对比文件7：“RH真空精炼在武钢的应用”，刘良田，《武钢技术》，1987年7月第7期， 第1-9页，复印件，共9页；
对比文件8：“RH脱碳率影响因素的研究”，杨红岗等，《2007年全国RH精炼技术研讨会文集》，第46-48和53页，复印件，共4页；
对比文件9：CN1066775C。
针对请求人的上述无效请求以及补充意见陈述，专利权人于2019年9月2日提交了意见陈述书，认为本专利符合专利法的相关规定。
口头审理于2019年10月16日如期举行，请求人委托专利代理师赵琳琳、苏耿辉、杨军以及代理人鲍德忠，专利权人委托专利代理师王一、张继鑫出席了本次口头审理。在口头审理过程中：
（1）请求人当庭补充提交了作为公知常识性证据的对比文件2的第48-51页、对比文件10（《武钢炼钢生产技术进步概况》，萧忠敏编，冶金工业出版社，2003年12月第1版第1次印刷，封面页、扉页、版权页、目录、正文第179-219页，复印件，共56页）以及对比文件11（《电炉钢水的炉外精炼技术》，俞海明主编，冶金工业出版社，2010年8月第1版第1次印刷，封面页、扉页、版权页、目录、正文第170-191页，复印件，共31页），并当庭出示了相关证据的原件，合议组将请求人当庭提交的上述证据以及相关原件转给专利权人核实签收，专利权人经核实对对比文件1-11的真实性没有异议；
（2）请求人当庭明确其无效请求的理由和范围为：权利要求1-7的保护范围不清楚，权利要求5没有以说明书为依据，不符合专利法第26第4款的规定；权利要求1-7不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定，其中权利要求1创造性的具体评述方式为：分别以对比文件1、3或9作为最接近的现有技术，权利要求1相对于对比文件1、2结合，对比文件1、6结合公知常识，对比文件1结合公知常识，对比文件3、2结合，对比文件3、4结合公知常识，对比文件3、5结合公知常识，对比文件3、6结合公知常识，对比文件3结合公知常识，对比文件9、2结合，对比文件9、4结合公知常识，对比文件9、6结合公知常识，对比文件9结合公知常识不具备创造性，其中对比文件10和11作为公知常识的例证。
在此基础上，合议组充分听取了双方意见。
至此，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）关于审查基础
本无效宣告请求审查决定以本专利授权公告的权利要求书为审查基础作出。
（二）关于证据
对比文件1、3-6和9为中国专利文献，对比文件2、10和11为中文书籍，对比文件7和8为中文期刊，专利权人对其真实性没有异议，合议组经核实对上述对比文件的真实性予以确认，且上述对比文件的公开日期均在本专利的申请日之前，可以作为本专利的现有技术使用。
（三）关于专利法第26条第4款
专利法第26条第4款规定，权利要求书应当以说明书为依据，清楚、简要地限定要求专利保护的范围。
请求人认为：（1）权利要求1中“单嘴精炼炉冶炼”和“超低碳钢”的技术含义不清楚，不清楚单嘴精炼炉与后续提及的“单嘴炉浸渍管”、“真空室”的所属关系及位置关系，单嘴精炼炉与“站”的关系以及“排渣”和“底吹氩气或者氮气”是在单嘴精炼炉之外还是之内进行，同理，权利要求2-7中的“单嘴精炼炉冶炼”和“超低碳钢”的技术含义也不清楚；（2）权利要求6和7中出现了“Nl/min/吨钢”，但并未清楚表明其与被引用权利要求1中“Nl/min吨钢”的关系；（3）权利要求5中限定“吹氧气总量为10Nl~90Nl”，并未限定是相对于多少数量的待脱碳钢水而言，且由于吹氧气总量与待脱碳钢水的总量、现有钢水的含氧量、温度以及合金加入量的多少有关，并非任意量以及任意条件下待脱碳钢水在吹氧气总量为10Nl~90Nl的情况下都能解决精炼超低碳钢的技术问题和达到对应的技术效果，因此权利要求5的保护范围不清楚且得不到说明书的支持。
对此，合议组经审查后认为：（1）首先，“单嘴精炼炉”是本领域已知的一种精炼炉，其是相对于采用双吸嘴式浸渍管的精炼炉而言的，且请求人提供的对比文件3中也公开了单嘴精炼炉，本领域的技术人员由此亦清楚其与“单嘴炉浸渍管”、“真空室”的所属关系及位置关系；同时，“钢水到站”是指钢包到达真空精炼工位，钢包放置于钢包车，钢包车开到真空精炼工位，将钢包用液压系统顶升到真空精炼炉下方，并继续顶升使浸渍管插入钢包的钢水中；“排渣”和“底吹氩气或者氮气”是在真空精炼工位上，在浸渍管插入钢液之前通过底吹氩气或氮气对钢水进行排渣，本领域的技术人员由此亦清楚“单嘴精炼炉”与“站”的关系以及“排渣”和“底吹氩气或者氮气”是在“单嘴精炼炉”之内进行；其次，本领域人员熟知“超低碳钢”相对于“低碳钢”的碳含量更低，通常认为碳含量低于0.25%的碳素钢即为低碳钢，请求人对此也表示认可，而权利要求1中明确限定了其冶炼钢的到站碳含量为0.02~0.08%，明显低于低碳钢，因此“超低碳钢”的含义对本领域技术人员而言也是清楚的；（2）权利要求6和7中出现的“Nl/min/吨钢”相对于权利要求1中的“Nl/min吨钢”增加了“/”属于表达上的不规范，但并不妨碍本领域的技术人员正确理解上述单位的含义，两种表达方式的含义相同，对本领域技术人员而言也是清楚的；（3）本领域技术人员熟知单嘴冶炼炉中钢包通常的待脱碳钢水的总量以及钢水中含氧量的大致范围，而权利要求5所引用的权利要求1中也限定了钢水的温度以及含碳量，本领域的技术人员完全可以根据实际需要确定吹氧量，因此，权利要求5中“吹氧气总量为10Nl~90Nl”的含义对本领域的技术人员而言是清楚的，且能够得到说明书的支持。
综上，请求人认为权利要求1-7不符合专利法第26条第4款规定的无效理由均不成立。
（四）关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
权利要求相对于最接近的现有技术存在区别，如果现有技术中不存在将上述区别应用到最接近的现有技术的技术启示，也没有证据表明其属于本领域的公知常识，则该权利要求是非显而易见的。
权利要求1要求保护一种用单嘴精炼炉冶炼超低碳钢的方法。
对比文件1公开了一种钢水的真空脱碳精炼方法（参见其权利要求1和13，说明书第4页第3-4段、第9页倒数第5段-第18页第1段、第48页倒数第2段，表2-3和表9，附图1和19-20），以解决现有的精炼方法进行钢水脱碳吹氧时存在的飞溅的钢水附着在真空槽和浸渍管的内壁上以及顶吹的氧枪上等问题，该方法可使用具有单脚直桶形浸渍管的真空槽构成的真空精炼装置，并具体公开了：该方法包括铝升温-吹氧脱碳-脱气-必要时还原等一系列工序，其中在铝升温后进行吹氧脱碳工序中，为了继续将脱碳氧气效率保持高水平上，并防止飞沫大量产生，当碳浓度处于临界碳浓度（0.1~0.3重量%）以上的高碳温度区域内时，需要满足的条件包括：在高碳浓度区域内一次或者分批加入生石灰，换算成静止状态应当使浸渍管内钢水保持100-1000mm厚度炉渣，这样当飞沫微粒突破炉渣层时损失部分能量，显著缓和其后的飞散行为；虽然在以后的脱气处理之前必须将生成的炉渣排出槽外，但是如果将上述铝升温时生成的炉渣直接单独排出槽外，会造成在浸渍管和盛钢桶上固化附着的事态发生。此外，对比文件1还公开了：盛钢桶内的碳浓度范围为1.0~0.01重量%；高碳浓度区搅拌用惰性气体的流量应高于0.3Nl/min/t且不超过10 Nl/min/t 优选不超过4Nl/min/t；使气泡的活性表面处于钢水总表面积的10%以上，氧气喷吹面积的100%以上的区域；浸渍管在钢水中的浸渍深度处于500~700mm范围内；吹氧脱碳时使真空度处于400乇以下的低真空，减压的同时一边供给搅拌用惰性气体氩气，一边从上方喷吹氧气。
对比文件3涉及一种单嘴真空精炼炉（参见其说明书第5页倒数第1段-第8页第2段，附图1），在真空抽气的过程中，类似于RH真空循环脱气装置，在单嘴端部安装倒椎体的挡渣帽，先予抽真空，再将真空室下端的吸嘴插入钢液，挡渣帽可防止渣液进入吸嘴内，利用盛钢桶底吹氩的气泡流，推动钢液升至真空室，脱除钢液中的气体，然后钢液依靠自重返回盛钢桶。单嘴精炼炉具有吸嘴直径大，……，可消除真空室粘钢和粘渣现象（如未挡掉的炉渣或吹氧过程形成的富铬渣等），吸嘴使用寿命长等优点。盛钢桶底部吹氮量为（3.6-4.5）×10-3标米3/吨钢·分，透气砖可安装在盛钢桶的滑动水口处。……真空处理应在66.5-133Pa（0.5-1托）内进行。采用附设的氧枪，可以冶炼超低碳不锈钢，含碳量可达0.002~0.005%。
对比文件9涉及一种钢水的真空精炼方法（参见说明书第7页第3段、第9页第3-7段、第23页实施例6，附图1和7），提供在直筒形真空精炼装置中进行钢水脱碳吹氧时该装置的真空槽内的最佳吹炼条件，并具体公开了：采用直筒形真空精炼装置来处理超低碳钢，钢水包的容量为350吨，对装置真空槽内的钢水进行Al加热-高真空脱气处理-脱氧、脱硫处理-燃烧器加热的各种处理。设定真空度为33330.5帕，……从真空排气开始1分钟后进行4分钟的Al加热……，浸入部下端到真空槽外钢水表面的距离（浸入深度）H为450mm……。此后，将距离H设为230mm，将Ar上升到750Nl/分，在1.5分间搅拌，使槽内Al2O3系渣完全流出到真空槽外。接着，将真空度设为26664.4帕，进行3分钟的吹氧脱碳，……，将碳浓度从430ppm降低到140ppm。脱碳氧效率为85%。此后，将真空度升到133.322帕，进行超低碳钢的熔炼。在由上述处理使[C]达到20ppm后，用Al对钢水脱氧，将真空恢复到26664.4帕，设定距离G为2000mm，以一定速度在30秒间喷吹在CaO中混合了20%的CaF2的脱硫剂……。由上述处理使[S]达到15ppm后，将真空度维持在26664.4帕，一边加热一边添加合金调整成分。此外，表2中公开了供氧之前的钢水温度可为1589-1614℃之间的多个数值；图7显示了在Al加热之后、吹氧脱碳之前进行排渣。
对比文件2涉及CAS炉处理工艺，并公开了（参见第329-330页第4.7.4.5节，第332页第4.7.5.3节，图4-195、4-196和4-203）：在CAS处理下罩前进行底吹氩，利用气泡群造成的钢水表面流动和凸起将覆盖在钢水表面的炉渣推向包壁产生一个裸露的钢水面，该裸露面积的大小和渣厚决定了下罩后残余在罩内的渣量。因此，要求CAS处理前的吹氮操作尽可能地扩大钢水的裸露面积，使得罩内残渣量最少，并在图4-195和图4-196中示出渣后和底吹气体流量、炉渣状况对撇渣面直径的影响。钢水到站后，先采用大流量底吹氩气搅拌钢水，把渣排斥到包壁四周，翻腾的钢水呈裸露状态。这时下降插入罩，渣被挡在罩外，并在图4-203的宝钢300t钢包CAS吹氩曲线显示具体的氩气流量变化情况。
对比文件6涉及一种钢水的精炼方法（参见其说明书第2页倒数第2段、第12页倒数第1段、第13页-14页实施例1、第16页实施例2和表2，附图1），用图1所示的精炼装置作为脱硫反应容器，该方法中筒状浸渍管内真空度被设定在300~500乇，钢水搅拌用气体的吹入量处于0.6~3.0Nl/分钟·吨。
对比文件10涉及钢水罩式升温精炼工艺，并公开了（参见其第180-181、206-207页，图4-16和4-31，表4-28）：低温钢水到站后，先采用大流量底吹Ar气搅拌钢水，由此产生的钢水翻腾作用将钢水表面的熔渣排斥到包壁四周，翻腾的钢水呈裸露状态。这时降下插入罩，熔渣就被拦截在罩外。向罩内加入铝丸后，……释放出大量的化学热，并首先将罩内钢水加热。由于钢包底吹Ar气的搅拌作用，……结果使整包钢水达到升温的目的，并在图4-31中示出了升温25~30℃的具体操作工艺。其中，开吹Ar气流量（标态）为300~350L/min，钢水量为74t。此外，表4-28也示出了钢水罩式升温精炼装置的主要设计参数，其中氩气流量（标态）为200~400 L/min，钢包容量为80t。
对比文11涉及RH精炼处理工艺，并公开了（参见第185-188页，表5-9和图5-18）：一座120t RH的处理时间如表5-9所示，并在图5-18中公开了RH本处理模式的参数选取，其中环流气体的流量范围在30-60m3/h。
合议组经审查后认为，权利要求1相对于对比文件1、3或9，均存在至少如下区别：钢水到站后先通过底吹氩气或者氮气对钢水进行排渣，氩气流量或者氮气流量均为3Nl/min吨钢～7.5Nl/min吨钢，待钢水裸露面积达到30％～80％，将氩气流量或者氮气流量调小至0.3Nl/min吨钢～1.5Nl/min吨钢。
请求人认为：对比文件1“脱气处理之前必须将生成的炉渣排出槽外”、对比文件3“可消除真空室粘钢和粘渣现象”以及对比文件9图7显示在吹氧脱碳之前排渣分别相当于本专利的排渣，同时对比文件1中的“搅拌用惰性气体的流量应高于0.3Nl/min/t且不超过10 Nl/min/t 优选不超过4Nl/min/t”、对比文件3中的“盛钢桶底部吹氮量为（3.6-4.5）×10-3标米3/吨钢·分”以及对比文件9“将Ar上升到750Nl/分”也分别落入权利要求1步骤1限定的排渣的初始气体流量的范围内，因而认为排渣及排渣的初始气体流量并不构成权利要求1相对于对比文件1、3或9的区别；至于裸露面积、调小气体流量以及调小后的具体范围则属于本领域的公知常识，且对比文件1和对比文件6公开的流量范围也涵盖了调小后的流量范围，对比文件2也公开了排渣工序的初始流量、裸露面积、调小气体流量以及调小后的具体范围，对比文件10和11也公开了排渣的初始流量，因此，分别以对比文件1、3或9作为最接近的现有技术，权利要求1不具备创造性。
对此，合议组经审查后认为：
本专利步骤1.1明确限定了其是在钢水到站后即进行排渣，其排渣是在步骤1.2将浸渍管插入钢水之前进行；而对比文件1中“脱气处理之前必须将生成的炉渣排出槽外”中的排渣是在铝升温和吹氧脱碳工序之后、脱气工序之前进行，其中的吹氧脱碳工序即相当于本专利的步骤1.3的脱碳工序，可见其排渣工序是在脱碳之后进行，并不等同于本专利，相应的气体流量也并非本专利排渣工序的气体流量；同理，对比文件3是通过在单嘴精炼炉的端部安装倒椎体的挡渣帽来防止渣液进入吸嘴内，其并未涉及钢水到站后首先排渣的工序，所述“可消除真空室粘钢和粘渣现象”中涉及的是挡渣帽未挡掉的炉渣或吹氧过程中形成的富铬渣，其是在浸渍管插入之后才形成的，同样也不等同于本专利钢水到站后即进行的排渣工序，相应的气体流量也并非本专利排渣工序的气体流量；而对比文件9的图7明确显示了其是在Al加热之后、吹氧脱碳之前进行排渣，且其Al加热的步骤中将“浸入部下端到真空槽外钢水表面的距离（浸入深度）H为450mm”，可见其排渣工序并不等同与本专利，相应的气体流量也并非本专利排渣工序的气体流量；故请求人认为对比文件1、3或9公开了本专利的排渣工序以及排渣的初始气体流量的主张不能成立。
进一步地，对比文件1中明确公开了其需要在吹氧脱碳的步骤中保持一定厚度的炉渣以解决飞溅的钢水附着的问题，并在随后在脱气处理之前将炉渣排除，由此其并无在吹氧脱碳之前排渣的需要，这将明显增加排渣的次数且不利于吹氧脱碳时一定厚度炉渣的形成；与对比文件9类似，对比文件6中以一定的速率喷吹搅拌钢水用的气体也是在将浸渍管浸入钢水中并抽真空后进行，可见其搅拌的工序也不同于本专利，相应的气体流量也并非本专利排渣工序的气体流量；而对比文件2涉及的为CAS炉处理工艺，对比文件10涉及的钢水罩式升温精炼工艺也与对比文件2的CAS炉处理工艺类似，对比文件11中涉及的则是RH炉处理工艺，三者与本专利的单嘴精炼炉的炉型以及处理工艺均不相同，在没有证据表明单嘴精炼炉与CAS炉或RH炉的参数可以互用的基础上，本领域的技术人员难以想到将应用于CAS炉或RH炉的参数直接用于单嘴精炼炉，同时请求人也未提供证据表明在单嘴真空冶炼炉中整体上采用本专利步骤1及其相应的工艺参数属于本领域的公知常识。
另外，请求人仅采用对比文件4-5和7-8用于评述权利要求1的其他特征或者评述从属权利要求的相关特征，并不涉及上述区别的评述，因而即使将其进一步结合到上述证据中也无法得到本专利权利要求1的技术方案。
综上，请求人以对比文件1、3或9作为最接近的现有技术而认为权利要求1不具备创造性的理由均不成立。
权利要求2-7均为权利要求1的从属权利要求，在权利要求1不具备创造性的理由不能成立的基础上，请求人认为权利要求2-7不具备创造性的理由也不能成立。
根据上述事实和理由，本案合议组依法做出以下决定。
三、决定
维持第200910272880.7号发明专利权有效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人作为第三人参加诉讼。
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