一種鋼液導流器以及鋼液淨化裝置的製作方法

2023-04-24 23:35:51 2

本實用新型涉及冶金工程領域，具體而言，涉及一種鋼液導流器以及鋼液淨化裝置。

背景技術：

鋼液中的氣體和雜質會對鋼的性能產生有害影響，淨化鋼液的目的就是較好地去除鋼液中的氣體和雜質。爐外精煉是冶金工程領域內廣泛應用的一種精煉方法。爐外精煉的過程中，在鋼包底部通入氬氣，鋼液中的氮、氫、氧等氣體會擴散到上浮的氣泡中，鋼液中的雜質遇到氣泡時，也與氣泡一起上浮，因而能夠較好地去除鋼液中的氣體和雜質。爐外精煉後常常進行真空處理，以進一步去除鋼液中的氣體和雜質。

真空處理有兩種典型的方法：其一是將LF爐(亦稱鋼包)移入VD(或VOD)爐中，在鋼包上部抽真空的同時，在鋼包底部通入氬氣對鋼液進行攪拌，排除氣體和雜質。其二是採用RH爐對鋼液進行循環真空處理，即將兩根浸漬管插入鋼液中，上部抽真空，從一根浸漬管下部通入氬氣，鋼液便從這根浸漬管上升到上部的真空室中，除氣、除渣後經由另一根浸漬管回流到鋼包中，如此便形成了循環運動的鋼液。LF+VD(或VOD)爐組合具有設備簡單、投資少、成本低、精煉鋼種多、質量高、操作簡便等優點，主要用於150t以下的鋼包；RH爐的一次投資大，但噸鋼投入低，大多用於150t以上的鋼包，可以獲得超低碳、超低氮的不鏽鋼等。

現有的真空處理方法，還無法同時兼具以上兩種真空處理方法的優點。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種鋼液導流器，其具備較好的除氣和除雜的特點。

本實用新型的另一目的在於提供一種鋼液淨化裝置，其能夠讓LF+VD(或VOD)爐組合具有RH爐的優點。

本實用新型的第三目的在於提供一種鋼液淨化方法，其能夠使用上述的鋼液淨化裝置對鋼液進行精煉。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

一種鋼液導流器，其包括導流盤和導流管。導流盤具有通孔，導流管具有中空腔，導流管設置於導流盤且中空腔與通孔連通。

一種鋼液淨化裝置，其包括第一爐體和上述的鋼液導流器。鋼液導流器設置於第一爐體內部，中空腔的軸向與第一爐體的軸向平行。中空腔和通孔均與第一爐體的內腔連通。第一爐體的底壁設置有吹氣孔，中空腔的遠離與通孔連通的端部與吹氣孔對應。

一種鋼液淨化方法，其包括如下步驟：

設置具有吹氣孔的第一爐體，向第一爐體內注入鋼液，通過吹氣孔向第一爐體內部吹入氮氣，初步除去鋼液中的雜質。將上述的鋼液導流器設置於第一爐體內，保持中空腔和通孔均與第一爐體的內腔連通。在真空環境下，通過吹氣孔向第一爐體內部吹入氬氣，除去鋼液中的雜質和氣體。

本實用新型實施例的有益效果是：本鋼液導流器具有結構簡單、效果較好和維護方便等特點。通過鋼液導流器的導流管和導流盤，能夠較好的除去鋼液中的雜質和氣體。

本鋼液淨化裝置能夠讓鋼包(或LF爐)與VD爐(或VOD爐)的組合具有RH爐的功能，因此，本鋼液淨化裝置既能夠以氣體攪拌方式除雜和除氣，又能夠以氣體引導鋼液循環的方式除雜和除氣，具有投資少、成本低、操作簡單、精煉效果好以及精煉鋼種多等特點。

本鋼液淨化方法將上述的兩種精煉方法相結合，使得本鋼液淨化方法兼具鋼包(或LF爐)與VD爐(或VOD爐)的組合精煉和RH爐精煉的優點。便於得到超低碳、超低氮的不鏽鋼等。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的鋼液淨化裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一提供的鋼液導流器的整體結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例一提供的鋼液導流器的第一視角的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例一提供的鋼液導流器的第二視角的結構示意圖；

圖5為圖4中沿Ⅳ-Ⅳ向的剖面結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例二提供的鋼液導流器的整體結構示意圖；

圖7為本實用新型實施例二提供的鋼液導流器的第一視角的結構示意圖；

圖8為本實用新型實施例二提供的鋼液導流器的第二視角的結構示意圖；

圖9為圖8中沿Ⅷ-Ⅷ向的剖面結構示意圖。

圖標：100-鋼液導流器；110-導流盤；111-第一支撐臂；112-第二支撐臂；113-第三支撐臂；114-第四支撐臂；115-通孔；116-過渡面；117-第一盤面；118-第二盤面；120-導流管；121-導流管本體；122-支柱；123-中空腔；130-導流槽；200-鋼液導流器；210-導流盤；211-第一支撐臂；212-第二支撐臂；213-第三支撐臂；214-第四支撐臂；215-第五支撐臂；216-通孔；217-過渡面；218-第一盤面；219-第二盤面；220-導流管；221-導流管本體；222-支柱；223-中空腔；230-導流槽；300-鋼液淨化裝置；310-第一爐體；311-吹氣孔；320-第二爐體；321-真空室；322-吹氣管；323-出氣口；324-真空蓋；325-合金添加孔。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

第一實施例

請參照圖1，本實施例提供一種鋼液淨化裝置300，其包括第一爐體310、第二爐體320和鋼液導流器100。其中，鋼液導流器100包括導流盤110和導流管120。

請參照圖2和圖4，導流盤110包括第一盤面117、第二盤面118和過渡面116。第一盤面117和第二盤面118相對設置。過渡面116的兩端分別與第一盤面117和第二盤面118連接。過渡面116為弧形面，該弧形面朝嚮導流盤110的外側凸出，使得第一盤面117和第二盤面118之間通過過渡面116光滑過渡。通過設置該弧形的過渡面116，鋼液能夠順暢地流經導流盤110。導流盤110中部設置有通孔115，通孔115的兩端分別貫穿第一盤面117和第二盤面118。

請參照圖2和圖3，導流盤110設置有支撐臂。具體地，支撐臂包括第一支撐臂111、第二支撐臂112、第三支撐臂113和第四支撐臂114。第一支撐臂111的延伸方向、第二支撐臂112的延伸方向、第三支撐臂113延伸方向和第四支撐臂114的延伸方向均與通孔115的軸向垂直。相鄰的兩個支撐臂之間形成豁口(圖中未標註)且每個豁口的大小相等，即第一支撐臂111與第二支撐臂112之間的夾角、第二支撐臂112與第三支撐臂113之間的夾角、第三支撐臂113與第四支撐臂114之間的夾角以及第四支撐臂114與第一支撐臂111之間的夾角均相等，且均為90°。鋼液能夠通過相鄰的支撐臂之間的豁口，更加順暢地沿導流盤110的第一盤面117和過渡面116至第二盤面118的方向流動。

為了進一步去除鋼液中的雜質和空氣，第一盤面117設置有四個導流槽130。四個導流槽130分別設置於第一支撐臂111、第二支撐臂112、第三支撐臂113以及第四支撐臂114。每個導流槽130均與通孔115連通，另一端均沿支撐臂的朝向遠離通孔115的方向延伸。作為優選，通孔115的孔徑沿第二盤面118至第一盤面117的方向逐漸變大，通過這樣的設置，能夠使得每個導流槽130與通孔115的連通更加順暢。

請參照圖2和圖5，導流管120包括導流管本體121和支柱122。導流管本體121具有中空腔123。導流管本體121與第二盤面118連接，且中空腔123與通孔115連通，導流管120設置於導流盤110的第二盤面118。導流管本體121的遠離導流盤110的端部與支柱122連接。具體地，支柱122與導流管本體121的管壁連接，且支柱122的延伸方向與中空腔123的軸向平行。作為優選，支柱122成對的設置，能夠增加支柱122對鋼液導流器100支撐的穩定性。同時，支柱122的長度以100mm～300mm為宜。

請參照圖1，第一爐體310優選為LF爐(亦稱鋼包)，第一爐體310的底壁具有吹氣孔311。第二爐體320優選為VD爐或VOD爐。以VD爐為例，第二爐體320具有中真空室321，第二爐體320設置有用於向真空室321通入氣體的吹氣管322，第二爐體320的側壁設置有出氣口323，第二爐體320的頂部設置有真空蓋324，真空蓋324設置有合金添加孔325。在VD爐的真空蓋324增加頂吹氧系統，例如氧氣噴槍等，VD爐即轉變為VOD爐。

具體地，第一爐體310設置於第二爐體320內部，鋼液導流器100設置於第一爐體310的內部。吹氣孔311與吹氣管322連通。支柱122的遠離導流管120的端部與第一爐體310的底壁連接，使得中空腔123與吹氣孔311的位置相對應，實現導流管120的遠離導流盤110的端部與吹氣孔311的位置相對應。作為優選，支柱122的長度為100～300mm為宜，通過這樣的設置，使得雜質和氣體能夠通過導流管120與第一爐體310之間的空隙進行循環。第一支撐臂111、第二支撐臂112、第三支撐臂113和第四支撐臂114均與第一爐體310的內側壁相連接。通過支柱122和支撐臂將鋼液導流器100穩固的設置於第一爐體310內部。

一種鋼液淨化方法，其包括以下步驟：

設置具有吹氣孔311的第一爐體310，向第一爐體310內注入鋼液，通過吹氣孔311向第一爐體310內吹入氮氣，通過氮氣對第一爐體310內的鋼液進行攪拌，使得鋼液中的雜質與鋼液分離並進入鋼渣中，實現對鋼液的初步淨化。將的鋼液導流器100設置於第一爐體310盛放的鋼液內，保持中空腔123和通孔115均與第一爐體310的內腔連通，中空腔123的遠離通孔115的端部與吹氣孔311對應。將第一爐體310移入第二爐體320的真空室321內。將第二爐體320的內部抽真空，通過吹氣孔311向第一爐體310內吹入氬氣，氬氣帶動鋼液依次流經導流管120、導流盤110並在第一爐體310內部持續循環。鋼液流經導流管120和導流盤110時，鋼液中的殘留的雜質伴隨氬氣的氣泡上浮進入鋼渣中，鋼液中的氣體溶解到氬氣氣泡中上浮進入第二爐體320的真空室321內。鋼液在循環過程中實現雜質和氣體與鋼液的分離，實現對鋼液的除雜和除氣。

作為優選，鋼液加入到第一爐體310內部，導流盤110距離第一爐體310底壁的距離為100mm～300mm，導流盤110與鋼液的表面距離為0mm～300mm，通過這樣的設置，使得鋼液能夠通過鋼液導流器100在第一爐體310內順暢循環，並保證雜質、氣體與鋼液能夠徹底的分離，保證雜質、氣體向鋼液的液面運動，最終雜質進入於鋼液液面的鋼渣中，氣體進入第二爐體320的真空室321內。

在鋼液的除雜和除氣過程，一方面，鋼液在循環過程中，還可以向第二爐體320內部吹入氧氣，使鋼液中的碳與氧氣接觸並反應，進而降低了鋼液中碳的含量。另一方面，根據所要生產的鋼材成分要求，也可以向第一爐體310內部加入合金元素，調整鋼液的成分。

綜上所述，本鋼液導流器100具有結構簡單以及效果較好的特點。鋼液能夠在鋼液導流器100的導流管120和導流盤110實現循環，能夠較好的除去鋼液中的雜質和氣體。

本鋼液淨化裝置300將鋼包(或LF爐)、VD爐(或VOD爐)以及鋼液導流器100組合，能夠實現RH爐的功能，使得本鋼液淨化裝置300既能夠具備鋼包(或LF爐)與VD爐(或VOD爐)的攪拌方式除雜和除氣功能，又能夠具備RH爐的循環方式除雜和除氣功能，具有投資少、成本低、操作簡單、精煉效果好以及精煉鋼種多等特點。

本鋼液淨化方法將上述的兩種精煉方法相結合，使得本鋼液淨化方法兼具LF爐與VD爐(或VOD爐)組合精煉和RH爐精煉的優點。便於得到超低碳、超低氮的不鏽鋼等。

第二實施例

請參照圖5，本實施例提供一種鋼液導流器200，其與第一實施例的鋼液導流器100大致相同，二者的區別在於本實施例的鋼液導流器200的導流盤210的結構與第一實施例導流盤110的結構不同。

請參照圖6和圖7，導流盤210包括第一盤面218、第二盤面219和過渡面217。第一盤面218和第二盤面219相對設置。導流盤210設置有通孔216，通孔216的兩端分別貫穿第一盤面218和第二盤面219。過渡面217的兩端分別與第一盤面218和第二盤面219連接。過渡面217具有弧形凸起，且該弧形凸起沿導流盤210橫截面的朝向遠離導流盤210的方向延伸。通過設置該過渡面217，鋼液能夠順暢地流經導流盤110。

導流盤210設置有支撐臂。具體地，支撐臂包括第一支撐臂211、第二支撐臂212、第三支撐臂213、第四支撐臂214和第五支撐臂215。第一支撐臂211的延伸方向、第二支撐臂212的延伸方向、第三支撐臂213延伸方向、第四支撐臂214的延伸方向和第五支撐臂215的延伸方向均與通孔216的軸向垂直。相鄰的兩個支撐臂之間形成豁口(圖中未標註)。第一支撐臂211與第三支撐臂213相對設置，第四支撐臂214與第五支撐臂215相對設置，即第二支撐臂212和第一支撐臂211之間的夾角與第二支撐臂212與第三支撐臂213之間的夾角和相等；第一支撐臂211和第五支撐臂215之間的夾角與第三支撐臂213與第四支撐臂214之間的夾角相等。通孔216位於導流盤210的靠近第二支撐臂212的位置，第一盤面218設置有導流槽230。導流槽230的一端與通孔216連通，另一端均貫穿於第四支撐臂214和第五支撐臂215之間的過渡面217。通過這樣的設置，鋼液能夠通過導流槽230更加順暢地流經導流盤210。

請參照圖5和圖8，導流管220包括導流管本體221和支柱222。導流管本體221具有中空腔223。導流管本體221與第二盤面219連接，且中空腔223與通孔216連通，導流管220設置於導流盤210的第二盤面219。導流管本體221的遠離導流盤210的端部與支柱222連接。具體地，支柱222與導流管本體221的管壁連接，且支柱222的延伸方向與中空腔223的軸向平行。作為優選，支柱222成對的設置，能夠增加支柱222對鋼液導流器200支撐的穩定性。同時，支柱222的長度以100mm～300mm為宜。

綜上所述，本鋼液導流器200具有結構簡單以及效果較好的特點。通過鋼液導流器200的導流管220和導流盤210，能夠較好的除去鋼液的雜質和氣體等。

以下結合應用例對本實用新型的特徵和性能作進一步的詳細描述。

應用例1

本鋼液淨化方法在精煉0Cr18Ni9Ti不鏽鋼中的應用，其包括如下步驟：

將含碳量為0.4％的鋼液注入LF爐中，向LF爐內吹入氮氣，持續20min，實現初步去氣和去渣後，依次加入鎳、鉻和鈦，升溫至1640℃。將鋼液導流器100放置於LF爐中，再將LF爐移入VOD爐中。將VOD爐抽真空至137Pa以下，向LF爐內吹入氬氣，在VOD爐內部吹入吹氧氣，持續23min，測得鋼液中碳含量達到的0.07％以下後，停止吹氧氣。繼續吹氬氣和抽真空，持續20min，脫氧合格後出爐。

檢驗表明，本0Cr18Ni9Ti不鏽鋼符合GB/T20878-2007標準的要求，0Cr18Ni9Ti不鏽鋼中的鎳、鉻兩種主要合金元素的收得率依次為96.2和95.0％。

應用例2

本鋼液淨化方法在精煉水輪機軸鋼20SiMn鋼中的應用，其包括如下步驟：

將初始含碳量為0.25％的鋼液注入鋼包中，向LF爐內吹入氮氣，實現初步去氣和去渣後，加入合金元素完成合金化過程，升溫至1680℃。將鋼液導流器100放置於LF爐中，再將LF爐移入VD爐中。將VD爐內部抽真空至67Pa以下，向LF爐內吹入吹氬氣，待碳、氮含量合格後，停止吹氬氣和抽真空，出爐。

檢驗表明，本水輪機軸鋼20MnSi剛符合GB1499.2-2007標準的要求。

應用例3

本鋼液淨化方法在精煉風力發電機軸鋼17Cr2Ni2Mo鋼中的應用，其包括如下步驟：

將初始含碳量為0.4％的鋼液注入LF中，向LF爐內吹入氮氣，實現初步去氣和去渣後，升溫到1660℃。將鋼液導流器100放置於LF爐中，再將LF爐移入VOD爐中。將VOD爐抽真空至67Pa以下，向LF爐內吹入氬氣，向VOD爐內吹入氧氣，碳含量達到要求值後停止吹氧。加入合金元素完成合金化過程，繼續向VOD爐內部吹入氬氣15min，出爐。

檢驗表明，本17Cr2Ni2Mo鋼符合JB/T 6395-2010標準的要求。

應用例4

本鋼液淨化方法在精煉壓力容器鋼12Cr1MoV鋼中的應用，其包括如下步驟：

將初始含碳量為0.4％的鋼液注入LF爐中，向LF爐內吹入氮氣，實現初步去氣和去渣後，升溫到1670℃。將鋼液導流器100放置於VOD爐中，再將LF爐移入VOD爐中。將VOD爐抽真空至67Pa以下，向LF爐內吹入氬氣，向VOD爐內吹入氧氣，測得鋼液中碳含量0.08％～0.15％後，停止吹氧。加入合金元素完成合金化過程，出爐。

經檢驗，本12Cr1MoV鋼符合GB/T3077-2015標準的要求。

從上述應用例1～4可以看出，本實用新型鋼液淨化方法能夠應用於牌號鋼種的精煉，且精煉的鋼種均能夠符合國家標準或相關標準。同時，本鋼液淨化方法提高的精煉效率，減少了吹氣時間，降低了生產成本。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。