鋼水中夾雜物快速去除裝置與方法
【專(zhuān)利摘要】一種鋼水中夾雜物快速去除的方法與裝置，涉及高品質(zhì)鋼材生產(chǎn)領(lǐng)域。其基本原理為，通過(guò)在鋼水容器底部噴吹高純氬氣，并經(jīng)過(guò)按要求布置的一定量的特定透氣元件，在初煉后或精煉中的鋼水中產(chǎn)生大量微小氣泡區(qū)，對(duì)鋼水進(jìn)行凈化處理，高效快速促進(jìn)鋼水中夾雜物被捕捉上浮進(jìn)入頂渣中而被去除。該裝置由盛鋼水容器（鋼包或中間包）(1)、多個(gè)特定圓錐形底吹元件（2）、護(hù)磚（6）、底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)（7）等組成。裝置具有底部供氣在鋼水中產(chǎn)生的彌散氣泡覆蓋區(qū)域大、夾雜物去除速率快、氣體利用率高、特定供氣元件具有可更換性等功能。滿(mǎn)足高品質(zhì)鋼種精煉需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鋼水中夾雜物快速去除裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉鋼設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種鋼水中夾雜物快速去除裝置與方法，對(duì)初煉鋼水進(jìn)行快速去除夾雜物的精煉裝置與方法，該裝置與方法去除鋼水中夾雜物快速高效，適用于高品質(zhì)鋼生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼水中的夾雜物的大小、數(shù)量、分布、種類(lèi)等等對(duì)鋼材質(zhì)量的影響都很大，最大程度地降低鋼水中各種夾雜物的數(shù)量已成為提高鋼水質(zhì)量的重要努力方向之一。目前國(guó)內(nèi)外鋼水精煉的方式與裝置主要有普通鋼包底吹氬、CAS/CAS-0B精煉爐，LF鋼包精煉爐、RH真空循環(huán)精煉爐、VD/V0D真空精煉爐等，這些傳統(tǒng)精煉爐去除鋼水中夾雜物的速度均很慢，效率不是很高。夾雜物特別是細(xì)小夾雜物在鋼水中均通過(guò)氣泡或鋼液流帶動(dòng)上浮到鋼渣或鋼液與耐火材料接觸的界面，然后被鋼水頂部的熔渣吸收或與鋼水接觸的耐火材料粘附而被去除。在常規(guī)的鋼包底吹氬、CAS-OB精煉裝置、LF精煉爐、VD/V0D真空精煉等精煉裝置中，鋼水?dāng)嚢柽\(yùn)動(dòng)依靠底吹氬氣，一般采用單或雙底吹供氣元件，為了防止二次氧化，一般底吹氬氣流量比較小，底吹供氣元件單一，氣泡直徑比較大數(shù)量少，鋼水包內(nèi)氣泡覆蓋區(qū)域比較小，從而鋼水中夾雜物特別是細(xì)小夾雜物被氣泡捕捉幾率較小，部分被氣泡和鋼液流帶到頂渣或耐火材料表面的夾雜物由于液流作用易被卷回進(jìn)入鋼水內(nèi)部中，使得鋼水中夾雜物去除速度和效率均比較低。為了獲得較好的去除夾雜物效果，大多精煉裝置和生產(chǎn)工藝采用依靠弱攪拌或慢速循環(huán)鋼水方法將鋼水中夾雜物帶到鋼水表面的渣層中去除，使得精煉時(shí)間很長(zhǎng)，鋼水溫降較大，冶煉成本和生產(chǎn)節(jié)奏都受到較大影響。隨著現(xiàn)代工業(yè)和高速列車(chē)、遠(yuǎn)洋輪船、航空運(yùn)輸?shù)鹊葘?duì)高品質(zhì)鋼材需要大幅度增加，目前傳統(tǒng)生產(chǎn)超低夾雜物含量鋼材的裝置與方法在產(chǎn)量、質(zhì)量等方面上已不能滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種鋼水中夾雜物快速去除裝置與方法，可快速高效去除鋼水中夾雜物，適合大批量生產(chǎn)夾雜物數(shù)量很低的鋼水，滿(mǎn)足高效低成本生產(chǎn)高品質(zhì)鋼的要求。
[0004]鋼水中夾雜物快速去除裝置與方法的基本原理就是:利用氣泡粘附夾雜物和帶動(dòng)夾雜物上浮規(guī)律，加大鋼水中細(xì)小氣泡覆蓋區(qū)，大幅度提高去除夾雜物速度和效率。
[0005]本發(fā)明在盛鋼水容器I底部多位置布置特定供氣元件2，通過(guò)底吹氬氣(惰性氣體)在鋼水較大區(qū)域范圍內(nèi)產(chǎn)生大量上浮微小氣泡，在很短的時(shí)間內(nèi)盡可能多地捕捉鋼水中夾雜物并帶到鋼水頂部熔渣中去除，實(shí)現(xiàn)快速高效去除夾雜物提高鋼水質(zhì)量的目的。
[0006]本發(fā)明的裝置包括:盛鋼水容器1、特定供氣元件2、護(hù)磚6、底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)7等。在盛鋼水容器I底部安裝特定供氣元件2，通過(guò)底吹惰性氣體在被處理的鋼水3中產(chǎn)生大范圍的彌散微小氣泡4上升區(qū)，通過(guò)大量分布在鋼水中的微小氣泡最大程度地捕捉夾雜物，促進(jìn)其上浮到頂渣5中被去除而凈化鋼水；特定供氣元件2外圍安裝有護(hù)磚6，底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)7通過(guò)管道13與特定供氣元件2連接，控制底吹氣體流量大小。
[0007]該特定供氣元件2上部為耐火材料(鎂碳質(zhì)、剛玉質(zhì)、鎂鉻等)10布滿(mǎn)直通或彎曲微孔11，微孔11間距5-30mm內(nèi)徑0.5-1.5mm。下部為氣室(12)分配各微孔11進(jìn)氣，氣室與進(jìn)氣管13連接。
[0008]在盛鋼水容器I底部安裝的特定供氣元件2具有可更換性。安裝時(shí)通過(guò)盛鋼水容器I外側(cè)向預(yù)安裝有護(hù)磚6的底部插入特定供氣元件2。底部特定供氣元件2直徑為30-300mm，特定供氣元件2個(gè)數(shù)為3_24個(gè)，邊部間距大于IOOmm (注明:從壽命上考慮只對(duì)最小間距有要求)。
[0009]本發(fā)明的鋼水中夾雜物快速去除方法是在盛鋼水容器I底部避開(kāi)水口區(qū)8和鋼水沖擊區(qū)9安裝多個(gè)能產(chǎn)生大量微小氣泡的特定供氣元件2，通過(guò)底吹惰性氣體在被處理的鋼水3中產(chǎn)生大范圍的彌散微小氣泡4上升區(qū)，通過(guò)大量分布在鋼水中的微小氣泡最大程度地捕捉夾雜物，促進(jìn)其上浮到頂渣5中被去除而凈化鋼水。底吹惰性氣體氣體總流量為每噸鋼水0.001-0.03m3/min。每個(gè)特定供氣元件底吹流量采用單獨(dú)或組合控制。
[0010]本發(fā)明的創(chuàng)新之處是:
[0011]在盛鋼容器I底部安裝多個(gè)特定供氣元件2。在精煉期間，從特定供氣元件2向鋼水中吹入惰性氣體產(chǎn)生大量微小氣泡，在盛鋼容器I內(nèi)的鋼水中形成大范圍的夾雜物捕捉去除區(qū)，有效快速地去除夾雜物。為了實(shí)現(xiàn)在盛鋼容器I的鋼水中最大程度形成微小氣泡覆蓋區(qū)，首先設(shè)計(jì)出一種具有一定間距分布的微小氣孔的特定供氣元件2，微小氣孔直徑0.5-1.5_，可在不底吹氣體時(shí)，防止鋼水進(jìn)入微小氣孔中，底吹氣體時(shí)在鋼水中產(chǎn)生微小氣泡。在特定供氣元件進(jìn)氣部分有氣室12，氣室作用是將從外通入的惰性氣體均勻地分配到每個(gè)微小氣孔中，特定供氣元件2內(nèi)部的微氣孔11有直通型和彎曲型。特定供氣元件2在盛鋼容器I布置的位置按照避開(kāi)水口區(qū)8、出鋼時(shí)鋼液流沖擊區(qū)條件下均勻分布，特定供氣元件2之間的間隔大于100_，使其產(chǎn)生的微小氣泡覆蓋區(qū)域盡可能大。在生產(chǎn)過(guò)程中，特定供氣元件2的出氣面受鋼水沖刷攪動(dòng)很?chē)?yán)重，其壽命與其他部位很難同步，為此，采用在線(xiàn)快速更換方式(液壓或電動(dòng)或人工等)，在某個(gè)特定供氣元件2端部侵損比較嚴(yán)重后，可迅速更換，確保生產(chǎn)正常進(jìn)行。每個(gè)特定供氣元件2底吹流量即可單獨(dú)調(diào)節(jié)控制也可多個(gè)特定供氣元件組合在一起進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明的去除鋼水中夾雜物的裝置和方法，可在精煉鋼水的盛鋼容器(I)內(nèi)產(chǎn)生大范圍的微小氣泡鋼水凈化區(qū)，夾雜物去除速度快效率高，夾雜物去除效率在6-8分鐘內(nèi)可達(dá)到95%，而普通底吹氬則需要20-30分鐘以上才能達(dá)到該效果，本發(fā)明的裝置和方法有利于高品質(zhì)特殊鋼高效快速生產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為鋼水中夾雜物快速去除裝置。
[0014]圖2為典型特定供氣元件分布。
[0015]圖3為特定供氣元件與護(hù)磚裝配。
[0016]圖中:盛鋼水容器1、特定供氣元件2、鋼水3、彌散微小氣泡4、頂渣5、護(hù)磚6、底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)7、水口 8、鋼水沖擊區(qū)9、耐火材料(鎂碳質(zhì)、剛玉質(zhì)、鎂鉻等)10、直通或彎曲微孔11、氣室12、進(jìn)氣管13。【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明的裝置包括:盛鋼水容器1、特定供氣元件2、護(hù)磚6、底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)7等。在盛鋼水容器I底部安裝特定供氣元件2，通過(guò)底吹惰性氣體在被處理的鋼水3中產(chǎn)生大范圍的彌散微小氣泡4上升區(qū)，通過(guò)大量分布在鋼水中的微小氣泡最大程度地捕捉夾雜物，促進(jìn)其上浮到頂渣5中被去除而凈化鋼水；特定供氣元件2外圍安裝有護(hù)磚6，底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)7通過(guò)管道13與特定供氣元件2連接，控制底吹氣體流量大小。
[0018]在鋼水包中底部，在避開(kāi)水口 8區(qū)和鋼水沖擊區(qū)9的條件下，均勻分布安裝11個(gè)特定供氣元件2，這樣既可防止特定供氣元件壽命過(guò)短，又能使水口 8不受到鋼液流沖刷，同時(shí)最大程度在鋼水包內(nèi)形成盡可能大范圍的鋼水微小氣泡凈化區(qū)，大大提高鋼水中夾雜物去除速率和效率。特定供氣元件2外圍安裝有護(hù)磚6，既起到對(duì)特定供氣元件2保護(hù)作用，又能在特定供氣元件2侵損嚴(yán)重需要更換時(shí)不損壞底部。轉(zhuǎn)爐或電弧爐冶煉完畢出鋼，在對(duì)鋼水進(jìn)行合金化、初脫氧、深脫氧脫硫等操作時(shí)，先通過(guò)I到兩個(gè)特定供氣元件2按每噸鋼水0.008m3/min的氣體流量底吹攪拌鋼水6min，混勻鋼水中成分和溫度，促進(jìn)鋼渣反應(yīng)，然后采用通過(guò)包底安裝裝的所有特定供氣元件2按每個(gè)特定供氣元件2的底吹流量為每噸鋼水0.001m3/min吹入氣體，產(chǎn)生大氣量微小氣泡，對(duì)鋼水進(jìn)行IOmin的夾雜物凈化處理，將鋼水中夾雜物迅速降低到滿(mǎn)足高品質(zhì)鋼的要求，同時(shí)由于每個(gè)特定供氣元件2出口惰性氣體速度很小，只產(chǎn)生大量微小氣泡群，對(duì)鋼水?dāng)噭?dòng)較弱，鋼渣界面很平穩(wěn)，鋼水在渣表面裸露很小，從而鋼水溫降也很小。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼水中夾雜物快速去除裝置，其特征在于:包括:盛鋼水容器(I)、特定供氣元件(2)、護(hù)磚(6)、底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7);在盛鋼水容器(I)底部安裝特定供氣元件(2)，通過(guò)底吹惰性氣體在被處理的鋼水(3)中產(chǎn)生大范圍的彌散微小氣泡(4)上升區(qū)，通過(guò)大量分布在鋼水中的微小氣泡最大程度地捕捉夾雜物，促進(jìn)其上浮到頂渣(5)中被去除而凈化鋼水；特定供氣元件(2 )外圍安裝有護(hù)磚(6 )，底吹氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)(7 )通過(guò)管道(13 )與特定供氣元件(2)連接，控制底吹氣體流量大小。 所述的特定供氣元件(2)上部為耐火材料(10)布滿(mǎn)直通或彎曲微孔(11)，微孔(11)間距5-30mm內(nèi)徑0.5-1.5mm ;下部為氣室(12)分配各微孔(11)進(jìn)氣，氣室與進(jìn)氣管(13)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的特定供氣元件(2)安裝在盛鋼水容器(I)底部，并避開(kāi)水口區(qū)(8)和鋼水沖擊區(qū)(9)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:特定供氣元件(2)安裝時(shí)通過(guò)盛鋼水容器(I)外側(cè)向預(yù)安裝有護(hù)磚(6)的底部插入特定供氣元件(2);底部特定供氣元件(2)直徑為30-300mm，特定供氣元件(2)個(gè)數(shù)為3_24個(gè)，邊部間距大于100mm。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的耐火材料(10)為鎂碳質(zhì)、剛玉質(zhì)或鎂鉻。
5.一種鋼水中夾雜物快速去除的方法，其特征在于:在盛鋼水容器(I)底部避開(kāi)水口區(qū)(8)和鋼水沖擊區(qū)(9)安裝 多個(gè)能產(chǎn)生大量微小氣泡的特定供氣元件(2)，通過(guò)底吹惰性氣體在被處理的鋼水(3)中產(chǎn)生大范圍的彌散微小氣泡(4)上升區(qū)，通過(guò)大量分布在鋼水中的微小氣泡最大程度地捕捉夾雜物，促進(jìn)其上浮到頂渣(5)中被去除而凈化鋼水；底吹惰性氣體氣體總流量為每噸鋼水0.001-0.03m3/min，每個(gè)特定供氣元件底吹流量采用單獨(dú)或組合控制。
【文檔編號(hào)】C21C7/072GK103555889SQ201310507231
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】何平, 楊虎林 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院