本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，本發(fā)明涉及一種在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

金屬鎂具有極強(qiáng)的脫氧、脫硫能力，在液態(tài)鋼中具有比鈣更高的溶解度(1873K，鎂在碳飽和鐵液中溶解度為0.0532％,鈣為0.03％)。鎂脫氧產(chǎn)物離散性好，MgO顆粒間吸引力約為Al₂O₃顆粒間吸引力的1/10，脫氧產(chǎn)物不易聚合。鎂處理能使鋼中T.O降低，促使簇群狀A(yù)l₂O₃夾雜物變成細(xì)小、彌散的MgO·Al₂O₃夾雜物,簇群狀A(yù)l₂O₃夾雜物尺寸一般在20um以上，大型簇群狀A(yù)l₂O₃夾雜物尺寸甚至?xí)_(dá)到100um以上，MgO·Al₂O₃夾雜物尺寸一般小于6um，所以采用鎂處理能極大的降低夾雜物尺寸。彌散的鎂系脫氧產(chǎn)物可為鋼液凝固過程中氮化物、硫化物提供均質(zhì)形核點，夾雜物粒徑顯著細(xì)化，并且彌散的氧化物夾雜還可以在焊接過程中釘扎晶界，有效促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形核，顯著改善焊接熱影響區(qū)的韌性。鎂處理對改善鋼鐵產(chǎn)品性能的效果已經(jīng)得到國內(nèi)外眾多研究學(xué)者的肯定。但金屬鎂極活潑，沸點為1107℃，蒸汽壓高(1873K鐵液中飽和蒸汽壓約為2.02MPa)，,加入鋼液脫氧易引起爆炸和噴濺事故，利用率較低。目前國內(nèi)外鋼廠進(jìn)行鎂處理的方法是精煉脫氧合金化后，采用喂線的方式將鎂質(zhì)合金線快速穿過渣層喂入鋼包底部，以鋼水靜壓力克服鎂的高蒸汽壓，以提高收得率。但由于精煉時間緊張，實際精煉過程中留給鎂處理的時間僅有3～5分鐘，所以必須在這3～5分鐘把全部的鎂質(zhì)合金線喂入鋼水中，這勢必造成了鎂質(zhì)合金線的瞬時喂入速度過大，由于鋼液中鎂蒸氣的瞬時含量過大，大量的鎂蒸氣還沒來得及與Al2O3夾雜反應(yīng)就溢出鋼包外，鎂蒸氣的利用率偏低。

CN202447616U公開了一種單流寬厚板坯中間包氣幕擋墻，在中間包包底設(shè)有一道用鎂質(zhì)彌散型透氣磚砌筑的氣幕擋墻，埋設(shè)于中間包包壁涂抹料內(nèi)的氬氣管一端連接氣幕擋墻，另一端引出在中間包包沿上的氬氣管通過快速接頭與金屬軟管連接，金屬軟管另一端依次與轉(zhuǎn)子流量計、調(diào)節(jié)閥、減壓閥連接，減壓閥連接在穩(wěn)壓裝置上。采用氣幕擋墻可顯著提高鋼水的潔凈度，將[O]含量由14.5ppm降低到11.3ppm,；顯微夾雜物總量由7.92個/mm2降低至6.04個/mm2；氧化物夾雜總量從0.0062％降低到0.0046％；大型夾雜物從5.79mg/10kg降低至4.16mg/10kg。從彌散透氣磚吹出的氬氣在上浮過程中能促進(jìn)夾雜物的長大去除，同時氣幕擋墻技術(shù)能改善中間包流場，但是氬氣由于是惰性氣體，不會與夾雜物進(jìn)行反應(yīng)，不能起到氧化物冶金的效果。目前公開報道的文獻(xiàn)中還沒有把鎂處理和氣幕擋墻技術(shù)結(jié)合起來的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上問題，本發(fā)明提供一種在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置和方法，利用惰性載氣將鎂粉噴吹到中間包氣化室內(nèi)，鎂粉在氣化室內(nèi)快速氣化，生成的鎂蒸汽泡通過透氣磚進(jìn)入鋼水中，鎂蒸氣泡上浮過程中與Al₂O₃等夾雜發(fā)生反應(yīng)生成尺寸細(xì)小的夾雜物，起到細(xì)化夾雜和硫化物球化的效果，并且惰性氣體和鎂蒸氣在上浮過程中起到氣幕擋墻的效果，能吸附夾雜物和改善中間包流場，并且在整個澆注過程中都對鋼水進(jìn)行鎂處理，鎂粉的瞬時喂入量小，鋼液中鎂蒸氣的瞬時含量也小，鎂蒸氣會與Al₂O₃等夾雜平穩(wěn)的發(fā)生反應(yīng)，杜絕了爆炸和噴濺事故，能提高鎂蒸氣的利用率。

本發(fā)明提供一種在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置及使用方法，具體裝置如圖1所示，包括1透氣磚、2電熱式氣化室、3加熱電阻棒，4、中間包工作層、5、中間包永久層、6、噴吹管道、7、流量計、8、壓力表、9緩沖氣罐、10閥門、11噴粉系統(tǒng)、12電源、L為透氣磚長度、W為透氣磚寬度、H為透氣磚高度。

本發(fā)明提供一種在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置，位于中間包底部，包括透氣磚(1)和電熱式氣化室(2)，透氣磚(1)嵌入在中間包底部、靠近氣源側(cè)壁的工作層，透氣磚下方的中間包永久層砌筑電熱式氣化室，氣化室與中間包永久層內(nèi)埋入的噴吹管道連接。

優(yōu)選的，所述透氣磚為鎂碳質(zhì)透氣磚，所述透氣磚為彌散式或狹縫式透氣磚。

優(yōu)選的，透氣磚的上透氣面平齊或略高于中間包工作層上表面，透氣磚下表面與中間包永久層接觸，透氣磚寬度為5-15cm，透氣磚長度與中間包底部的工作層的寬度相同。由于透氣磚的上透氣面平齊或略高于中間包工作層上表面，透氣磚下表面與中間包永久層接觸，所以透氣磚的高度約等于中間包工作層的厚度。

優(yōu)選的，所述氣化室為電熱式氣化室；氣化室以鎂碳質(zhì)耐火材料砌筑，氣化室高度為5-15cm，氣化室的寬度和長度略小于透氣磚的寬度和長度。所述的氣化室的寬度和長度略小于透氣磚的寬度和長度，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況設(shè)定，比如氣化室的寬度和長度小于透氣磚的寬度和長度0.1～3cm；例如氣化室的寬度和長度小于透氣磚的寬度和長度0.1cm、0.3cm、0.5cm、0.7cm、0.9cm、1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm、2cm、2.2cm、2.4cm、2.6cm、2.8cm以及上述任意兩個數(shù)值組成的范圍。

優(yōu)選的，在氣化室內(nèi)安裝1-15個電加熱式電阻棒。更優(yōu)選的，電阻棒材質(zhì)為碳硅質(zhì)，電阻棒采用外部電源提供電能。

本發(fā)明還提供一種中間包，包括上述在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置，其特征在于，

中間包底部和靠近氣源側(cè)壁的中間包工作層埋入透氣磚(1)，在在透氣磚下方的中間包永久層(5)中砌筑氣化室(2)，在中間包永久層(5)內(nèi)埋入一個噴吹管道(6)，噴吹管道一端與氣化室(2)連接，另一端沿側(cè)壁永久層伸出并與噴粉系統(tǒng)(11)連接。通過噴吹管道(6)向氣化室(2)內(nèi)噴吹鎂粉，用氬氣做載氣。優(yōu)選的，噴吹管道的另一端沿側(cè)壁永久層伸出并通過中間包外流量計(7)、壓力表(8)、緩沖氣罐(9)、閥門(10)與噴粉系統(tǒng)(11)連接。

優(yōu)選的，所述透氣磚為鎂碳質(zhì)透氣磚，所述透氣磚為彌散式或狹縫式透氣磚。

優(yōu)選的，透氣磚的上透氣平面略高于中間包工作層(4)的上表面，透氣磚(1)的下表面與中間包永久層(5)接觸，透氣磚(1)的寬度為5-15cm，透氣磚(1)的長度與中間包底部工作層寬度相同，

優(yōu)選的，所述氣化室為電熱式氣化室；更優(yōu)選的，氣化室(2)以鎂碳質(zhì)耐火材料砌筑，氣化室(2)的高度為5-15cm，氣化室(2)的寬度和長度略小于透氣磚1的寬度和長度，以方便透氣磚的安裝和固定。

優(yōu)選的，在氣化室(2)的內(nèi)部安裝1-15個電加熱式電阻棒(3)；更優(yōu)選的，電阻棒(3)的材質(zhì)為碳硅質(zhì)，電阻棒(3)采用外部電源(12)來提供電能，在靠近氣化室(2)的中間包側(cè)壁開一個孔洞，電阻棒(3)和電源(12)通過中間包側(cè)壁開的孔洞連接。

本發(fā)明還提供一種在中間包進(jìn)行鎂處理的方法，包括下列步驟：

1)中間包砌筑完成后，吊到連鑄平臺，

2)采用煤氣烘包3-5小時，同時打開電源，對氣化室加熱至1150℃以上，

3)連鑄開澆后，打開閥門，設(shè)定好噴吹流量，噴粉系統(tǒng)把惰性氣體和鎂粉噴吹入氣化室，其中氬氣的噴吹流量為3～20NL/Min，鎂粉的噴入速度為3～500g/Min。鎂在氣化室內(nèi)被氣化，鎂蒸氣和氬氣通過透氣磚噴吹入中間包內(nèi)，均勻彌散的氬氣泡和鎂氣泡從透氣磚表面溢出，鎂氣泡與夾雜物發(fā)生反應(yīng),生成的MgO、MgO·Al₂O₃夾雜直徑均小于6um，尺寸細(xì)小，生成的MgS夾雜為球狀硫化物，鋼板軋制時MgS夾雜沿鋼板軋制方向變形較小，軋制后硫化物的長/寬比值較小，有利于降低鋼板各向異性，MgO、MgO·Al₂O₃可以成為鋼液凝固過程中硫化物的形核質(zhì)點，有利于Ⅰ、Ⅲ類硫化物的析出。

NL/Min是流量單位，指標(biāo)準(zhǔn)狀況下每分鐘的氣體流量升數(shù)。

在中間包底部和靠近氣源側(cè)壁的工作層開槽并嵌入鎂碳質(zhì)透氣磚，所述透氣磚為彌散式或狹縫式透氣磚，透氣磚的上透氣面平齊或略高于中間包工作層上表面，透氣磚下表面與中間包永久層接觸，透氣磚寬度為5-15cm，透氣磚長度與中間包底部的工作層的寬度相同，在透氣磚下方的中間包永久層砌筑電熱式氣化室，氣化室以鎂碳質(zhì)耐火材料砌筑，氣化室高度為5-15cm，氣化室的寬度和長度略小于透氣磚的寬度和長度，以方便透氣磚的安裝固定，在氣化室內(nèi)安裝1-15個電加熱式電阻棒，電阻棒材質(zhì)為碳硅質(zhì)，電阻棒采用外部電源提供電能，在靠近氣化室的中間包側(cè)壁開一個孔洞，電阻棒和電源通過中間包側(cè)壁開的孔洞連接；在中間包永久層內(nèi)埋入一個噴吹管道，噴吹管道一端與氣化室連接，另一端沿側(cè)壁永久層伸出并通過中間包外的流量計、壓力表、緩沖氣罐、閥門與噴粉系統(tǒng)相連。噴粉系統(tǒng)通過噴吹管道向氣化室內(nèi)噴吹鎂粉，用惰性氣體做載氣。

如圖1所示的中間包砌筑完成后，吊到連鑄平臺，開始使用前，采用煤氣烘包3-5小時，同時打開電源，對氣化室加熱至1150℃以上，連鑄開澆后，打開閥門，設(shè)定好噴吹流量，噴粉系統(tǒng)把惰性氣體和鎂粉噴吹入氣化室，其中氬氣的噴吹流量為3～20NL/Min，鎂粉的噴入速度為3～500g/Min，鎂在氣化室內(nèi)被氣化，鎂蒸氣和氬氣通過透氣磚噴吹入中間包內(nèi)，均勻彌散的氬氣泡和鎂氣泡從透氣磚表面溢出，鎂氣泡與夾雜物發(fā)生如下①②③式反應(yīng),生成的MgO、MgO·Al₂O₃夾雜直徑均小于6um，尺寸細(xì)小，生成的MgS夾雜為球狀硫化物，鋼板軋制時MgS夾雜沿鋼板軋制方向變形較小，軋制后硫化物的長/寬比值較小，有利于降低鋼板各向異性，MgO、MgO·Al₂O₃可以成為鋼液凝固過程中硫化物的形核質(zhì)點，有利于Ⅰ、Ⅲ類硫化物的析出。

3Mg+Al₂O₃＝3MgO+2Al ①

MgO+Al₂O₃＝MgO·Al₂O₃ ②

Mg+S＝MgS ③

惰性氣體泡和鎂蒸氣泡會在中間包內(nèi)形成氣幕，起到氣幕擋墻的效果，能改善鋼液流動性，促使鋼液上揚流動，減少了鋼液短路流的發(fā)生。氣泡的浮力產(chǎn)生氣泡泵的現(xiàn)象，有利于夾雜物的碰撞去除，氣泡在上浮過程中可以捕捉夾雜物，并帶動夾雜物上浮去除。

本發(fā)明的優(yōu)點

1、本發(fā)明在中間包內(nèi)進(jìn)行鎂處理，在整個澆注過程中都可以進(jìn)行鎂處理，鎂處理時間長，相應(yīng)的單位時間內(nèi)噴入鋼水中的鎂粉量就少，鎂處理可以平穩(wěn)的進(jìn)行，能提高鎂的收得率，鎂的收得率能達(dá)到40％以上。

2、本發(fā)明對鎂處理和氣幕擋墻技術(shù)進(jìn)行技術(shù)集成，把這兩種技術(shù)的優(yōu)點相結(jié)合，起到細(xì)化夾雜物、硫化物球化、改善中間包流場結(jié)構(gòu)、促進(jìn)夾雜物的上浮去除的效果，能消除10um以上的大尺寸夾雜，并減少鋼水中夾雜物含量20％以上。

3、本發(fā)明設(shè)備簡單，在原中間包進(jìn)行較小的改動就可以實現(xiàn)本技術(shù)，不需要復(fù)雜和昂貴的設(shè)備。

附圖說明

圖1為一種在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置示意圖。

圖2為圖1的AA剖面的局部放大圖。

具體實施方式

以下舉例并配合裝置示意圖1、2對一種在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置及使用方法做進(jìn)一步說明。

實施例1

制作一個如圖1所示的在中間包進(jìn)行鎂處理的裝置，在中間包底部和靠近氣源側(cè)壁的中間包工作層開槽埋入鎂碳質(zhì)透氣磚1，所述透氣磚為彌散式透氣磚，透氣磚的上透氣平面略高于中間包工作層4的上表面，透氣磚1的下表面與中間包永久層5接觸，透氣磚1的寬度為10cm，透氣磚1的長度與中間包底部工作層寬度相同，在在透氣磚下方的中間包永久層5中砌筑電熱式氣化室2，氣化室2以鎂碳質(zhì)耐火材料砌筑，氣化室2的高度為8cm，氣化室2的寬度和長度略小于透氣磚1的寬度和長度，以方便透氣磚的安裝和固定，在氣化室2的內(nèi)部安裝10個電加熱式電阻棒3，電阻棒3的材質(zhì)為碳硅質(zhì)，電阻棒3采用外部電源12來提供電能，在靠近氣化室2的中間包側(cè)壁開一個孔洞，電阻棒3和電源12通過中間包側(cè)壁開的孔洞連接；在中間包永久層5內(nèi)埋入一個噴吹管道6，噴吹管道一端與氣化室2連接，另一端沿側(cè)壁永久層伸出并通過中間包外流量計7、壓力表8、緩沖氣罐9、閥門10與噴粉系統(tǒng)11連接。通過噴吹管道6向氣化室2內(nèi)噴吹鎂粉，用氬氣做載氣。

如上所示的中間包砌筑完成后，吊到連鑄平臺，開始使用前，采用煤氣烘包3-5小時，同時打開電源12，對氣化室進(jìn)行加熱至1200℃?zhèn)溆?。鋼水在精煉工位不進(jìn)行鈣處理，鋼包吊入連鑄工位，開澆后，打開閥門10，氬氣噴吹流量設(shè)定為5NL/Min，鎂粉的噴入速度為50g/Min,噴粉系統(tǒng)把氬氣和鎂粉噴吹入氣化室，在氣化室內(nèi)鎂被氣化，鎂蒸氣和氬氣通過透氣磚噴吹入中間包內(nèi)，鎂氣泡與夾雜物發(fā)生上述①②③式的反應(yīng)，起到把夾雜物變性的效果，均勻彌散的氬氣泡和鎂氣泡從透氣磚表面溢出，形成氣幕擋墻，起到優(yōu)化中間包流場結(jié)構(gòu)，促進(jìn)夾雜物上浮的效果。通過在軋材取樣做夾雜物分析，夾雜物類型為MgO、MgO·Al₂O₃、MgS類夾雜，未發(fā)現(xiàn)團(tuán)簇狀A(yù)l₂O₃類夾雜，MgO、MgO·Al₂O₃夾雜物尺寸均小于6um，鋼中全氧含量降低20％以上，硫化物夾雜為Ⅰ、Ⅲ類硫化物夾雜，未發(fā)現(xiàn)沿晶界析出的Ⅱ類夾雜。在中間包內(nèi)進(jìn)行鎂處理起到了良好的效果。

實施例2

其他同實施例1，不同之處在于：

透氣磚寬度為5cm，氣化室高度為5cm，在氣化室內(nèi)安裝1個電加熱式電阻棒。

氣化室的寬度和長度小于透氣磚的寬度和長度0.1cm。

采用煤氣烘包4小時，同時打開電源，對氣化室加熱至1150℃。

連鑄開澆后，打開閥門，設(shè)定好噴吹流量，噴粉系統(tǒng)把惰性氣體和鎂粉噴吹入氣化室，其中氬氣的噴吹流量為3NL/Min，鎂粉的噴入速度為3g/Min。

實施例3

其他同實施例1，不同之處在于：

透氣磚寬度為15cm，氣化室高度為10cm，在氣化室內(nèi)安裝5個電加熱式電阻棒。

氣化室的寬度和長度小于透氣磚的寬度和長度0.3cm。

采用煤氣烘包3小時，同時打開電源，對氣化室加熱至1180℃。

連鑄開澆后，打開閥門，設(shè)定好噴吹流量，噴粉系統(tǒng)把惰性氣體和鎂粉噴吹入氣化室，其中氬氣的噴吹流量為10NL/Min，鎂粉的噴入速度為100g/Min。

實施例4

其他同實施例1，不同之處在于：

透氣磚寬度為7cm，氣化室高度為15cm，在氣化室內(nèi)安裝15個電加熱式電阻棒。

氣化室的寬度和長度小于透氣磚的寬度和長度0.5cm。

采用煤氣烘包4小時，同時打開電源，對氣化室加熱至1230℃。

連鑄開澆后，打開閥門，設(shè)定好噴吹流量，噴粉系統(tǒng)把惰性氣體和鎂粉噴吹入氣化室，其中氬氣的噴吹流量為20NL/Min，鎂粉的噴入速度為200g/Min。

實施例5

其他同實施例1，不同之處在于：

透氣磚寬度為12cm，氣化室高度為12cm，在氣化室內(nèi)安裝8個電加熱式電阻棒。

氣化室的寬度和長度小于透氣磚的寬度和長度2cm。

采用煤氣烘包5小時，同時打開電源，對氣化室加熱至1250℃。

連鑄開澆后，打開閥門，設(shè)定好噴吹流量，噴粉系統(tǒng)把惰性氣體和鎂粉噴吹入氣化室，其中氬氣的噴吹流量為15NL/Min，鎂粉的噴入速度為500g/Min。