原位萃取鋼水中夾雜物的設備的製作方法

2023-12-09 00:42:31 3

專利名稱：原位萃取鋼水中夾雜物的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋼鐵冶金生產領域，更具體的是涉及一種原位萃取鋼水中夾 雜物的設備。
背景技術：
隨著鋼鐵冶金生產領域科學技術的發展，鋼鐵冶金產品的用戶不斷向冶金企 業提出改善鋼性能的要求。現在，利用二次冶金技術基本上可以把鋼的化學成分 控制在用戶所要求的範圍內。但是，純淨鋼的生產始終是本領域的一大課題。因 為，在鋼的冶煉過程中，不可避免地要帶入一些雜質(如錳、矽、硫、磷、非金屬 類雜質以及某些氣體，如氮、氫、氧等)等，這些有害元素與合金元素形成各種非 金屬夾雜物。例如，鋼在冶煉過程中加入脫氧劑而形成氧化物、矽酸鹽，以及鋼 在凝固過程中由於某些元素(如硫、氮)溶解度的下降而形成的硫化物、氮化物， 這些夾雜物來不及排出而留在鋼中，通常稱為內生夾雜物。
目前，作為冶金工業上用於去除鋼水中夾雜物的方法主要有下述的過濾法、 氣泡法、熔劑法、RH真空處理法以及活潑金屬變質處理方法等
1、過濾法
(一) 網型過濾器又稱二維過濾器， 一般機械地分離大塊夾雜物和氧化物， 網孔尺寸越小，淨化放果越好。
(二) 芯型過濾器通常用砂芯製成，但因其強度低易損壞。
(三) 顆粒狀過濾器，由鬆散或燒結的具有不同粒度的顆粒組成，材質有焦 炭，轉爐渣以及石墨電極幾種。
(四) 多孔陶瓷過濾器，有連接通孔的三維網狀骨架結構，孔隙度大，密度
小，耐熱o
總之，用網型過濾器和芯型過濾器可以對鋼水進行預過濾；在鋼水的溫度條 件下，多孔陶瓷過濾器的表面是堅硬又光滑的，依靠濾餅機理阻擋夾雜物(即機 械阻擋)；由於鋼水與陶瓷表面之間的不潤溼性會引起表面張力，如果陶瓷過濾器 的孔徑太小，毛細阻力阻礙鋼水流過陶瓷過濾器。因此，上述陶瓷過濾器很難去 除尺寸小几百微米的夾雜物。
2、 氣泡法
在鋼包吹氬條件下，鋼液中固相夾雜物的去除主要依靠氣泡的浮選作用，即 夾雜物與氣泡碰撞並粘附在氣泡壁上，然後隨氣泡上浮而去除。 一個夾雜物顆粒 被氣泡俘獲的過程，可分解為下面幾個過程
(一) 夾雜物向氣泡靠近並發生碰撞；
(二) 夾雜物與氣泡間形成鋼液膜；
(三) 夾雜物在氣泡表面上滑移；
(四) 形成動態三相接觸使液膜排除和破裂；
(五) 夾雜物與氣泡團的穩定化和上浮。
在這幾個單元過程中，夾雜物顆粒與氣泡的碰撞和粘附起核心作用。夾雜物
在鋼水中含量相對比較少，氣泡上浮速度比較快，夾雜物表面有一層液態鋼水覆
蓋；在鋼水的湍流作用下，夾雜物在鋼液中隨即飄動；這樣在一定程度上限制它 的捕獲效率。
3、 熔劑法
用NaCl和CaF2為主要成分的熔鹽處理鋼水中的夾雜物(氧化物和硫化物)， 是將這種混合熔鹽乾燥處理後混合均勻，把它噴入攪拌的鋼水中。因活性混合熔 鹽的密度小於鋼水，它在上升過程中依靠鋼水溫度融化並與夾雜物發生化學反應， 從而達到去除夾雜物的目的。
但是這種方法存在融化活性熔鹽與夾雜物反應動力學問題，夾雜物的表面上 附著一層液態鋼水，它阻礙融化活性熔鹽與夾雜物的接觸。因此必須撕開附著在 夾雜物表面的液態鋼水膜，活性熔鹽才能夠與夾雜物發生化學反應。僅僅依靠活 性熔鹽很難撕開夾雜物表面的液態鋼水膜，此方法去除夾雜物的效率有待於進一 步完善。
4、 RH真空處理法
RH真空處理法是生產純淨鋼的有效工藝之一。它通過下部安裝有兩根管子的 真空室和一個吹氬裝置同鋼包相連。當真空室下部的兩根管子插入鋼包中，在其 中一個管子下部向內吹氬氣，鋼液將從該吹氬的管子進入真空室，進行脫氣、脫 雜；而從另一根管子中流回鋼包中，形成回流。
但是這種RH真空精煉方法工藝較為複雜，工藝成本較高。
上述鋼水精煉工藝存在諸多不足，導致較高純淨度的鋼水難以實現大規模工 業化生產，對於零夾雜物鋼水更加難以實現。

實用新型內容
為克服上述問題，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種原位萃取鋼水 中夾雜物的精煉設備，根據本實用新型的設備，可採用氬氣載氣使鹼土金屬粉末 一矽酸質玻璃複合粉末通過氣泡彌散分布到鋼水中，由此，使得鹼土金屬脫氧與 脫硫產生的細小夾雜物原位被矽酸質玻璃熔劑捕獲；同時，氣泡與矽酸質玻璃熔 劑在上浮過程中也能夠進行有效的夾雜物的捕獲，能夠高效地去除鋼水中夾雜物， 降低了生產成本，工藝簡單，從而實現了原位萃取鋼水中夾雜物的目的。
本實用新型提供了一種原位萃取鋼水中夾雜物的設備，包括精煉保溫爐，在 精煉保溫爐體上設置抽真空系統A和氣壓噴粉系統B;
所述的氣壓噴粉系統B與精煉保溫爐由輸送管道18連通；
所述的抽真空系統A與精煉保溫爐由管道16連通；
所述的氣壓噴粉系統B與載氣管20連通。
所述的精煉保溫爐包括鋼桶外殼1、依次襯於鋼桶外殼1內側的保溫材料2
和高溫耐火材料3、用於密封鋼桶外殼l鋼水入口開口部的密封墊圈10、密封蓋 11、法蘭13;在精煉保溫爐上部設置氣體和粉體通入管8，氣壓噴粉系統B經輸 送管道18與氣體和粉體通入管8連通。
優選的是，根據本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，在所述精煉保 溫爐的上部設置冷卻裝置4;冷卻裝置4包括冷卻水進口 5和冷卻水出口 6。
優選的是，根據本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，所述冷卻裝置 4內設置管狀密封內襯7，氣體和粉體通入管8經密封內襯7穿過冷卻裝置4。
優選的是，根據本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，在所述冷卻裝 置4下部，設置有防脫落板9。
優選的是，根據本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，所述的氣體和 粉體通入管8插入到鋼液的中下部。
根據本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，所述的氣壓噴粉系統B， 至少由粉體儲藏罐22、設置於粉體儲藏罐22頂部的載氣管20、設置於載氣管20 上的閥門開關17、設置於粉體儲藏罐22上部的粉體輸送管道18、設置於粉體儲 藏罐22內的攪拌裝置19構成；
粉體輸送管道18的一端與粉體儲藏罐22連通，另一端與精煉保溫爐上面的 氣體和粉體通入管8連通。
優選的是，根據本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，粉體輸送管道
18上設有閥門開關23。
按照本實用新型所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，所述的抽真空系統A 包括真空泵15，管道16和閥門開關24;管道16—端與真空泵15連通，另一端 連接密封蓋上連接口14，管道16上設置閥門開關24。
優選的是按照本實用新型所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，所述的冷卻 裝置4和氣體和粉體通入管8設置二至三組。
根據本實用新型的設備，可採用氬氣載氣使鹼土金屬粉末一矽酸質玻璃複合 粉末通過氣泡彌散分布到鋼水中，由此，使得鹼土金屬脫氧與脫硫產生的細小夾 雜物原位被矽酸質玻璃熔劑捕獲；同時，氣泡與矽酸質玻璃熔劑在上浮過程中也 能夠進行有效的夾雜物的捕獲，能夠高效地去除鋼水中夾雜物，降低了生產成本， 工藝簡單，從而實現了原位萃取鋼水中夾雜物的目的。


圖1為本實用新型的原位萃取鋼水中夾雜物的設備的工作示意圖。 圖2為本實用新型的結構示意圖。
圖中，l為鋼桶外殼，2為保溫材料，3為高溫耐火材料，4為圓管狀的冷卻 裝置，5為冷卻水進口， 6為冷卻水出口， 7為管狀的密封內襯橡膠材料，8為氣 體和粉體通入管，9為防脫落板，13為精煉保溫爐鋼水入口法蘭，14為密封蓋上 連接口， 15為真空泵，16為管道，17、 23、 24為閥門開關，18為輸送管道，19 為攪拌裝置，20為載氣管，21為粉體，22為粉體儲藏罐，A為抽真空系統，B為 氣壓噴粉系統，G為鋼水。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖2所示，精煉保溫爐包括鋼桶外殼1、依次襯於鋼桶外殼1內側的保
溫材料2和高溫耐火材料3、用於密封鋼桶外殼1鋼水入口開口部的密封墊圈10、
密封蓋ll、法蘭13;在精煉保溫爐上部設置氣體和粉體通入管8，氣壓噴粉系統
經輸送管道18與氣體和粉體通入管8連通。
使用時，圓管狀的冷卻裝置夾套4安放在精煉保溫爐偏上部不接觸到鋼水，
冷卻裝置4上設置冷卻水進口 5、冷卻水出口 6和管狀的密封內襯橡膠材料7，在 圓管狀的冷卻裝置4下面防脫落板9可以防止管狀的密封內襯橡膠材料7脫落而 掉進鋼水中。氣體和粉體通入管8放在管狀的密封內襯橡膠材料7中間，密封墊 圈10放在精煉保溫爐鋼水入口法蘭13上面，密封蓋11安放在密封墊圈9上面， 用螺絲釘12將密封蓋固定在精煉保溫爐鋼水入口法蘭13上面。 抽真空系統A包括真空泵15、管道16和閥門開關24。
使用時，閥門開關24安裝在管道16上，管道16的一個埠連接真空泵15 而另一個埠連接密封蓋上連接口 14。
氣壓噴粉系統B包括閥門開關17，輸送管道18，攪拌裝置19，載氣管20， 粉體21和粉體儲藏罐22。
使用時，粉體21裝在粉體儲藏罐22裡，攪拌裝置19從粉體儲藏罐22頂部 中間安放到粉體21裡面，載氣管20安放在粉體儲藏罐22頂部偏左，閥門開關 17安放載氣管20上，粉體輸送管道18 —端靠近頂部右側面上而另一端與精煉保 溫爐上面的氣體和粉體通入管8連接，閥門開關23安裝在粉體輸送管道18上面。
參見圖1和圖2，用真空球磨機將1Kg鹼土金屬鋁和1Kg鎂球磨成粉體，顆 粒直徑大約在60 100目。用普通球磨機將矽酸質玻璃粉體球磨成粉體，玻璃粉 體採用價格低廉的蛇紋石礦粉5Kg，它的化學結構式是Mgb[SiA(,] (0H)8，其中MgO 佔40-45%, Si02佔40-45%， H20佔10-20%。磨成70 100目的粉體，並進行烘乾 脫水。
再將鹼土金屬球和蛇紋石礦粉混合均勻放入儲藏罐22中。氬氣經過乾燥劑脫 去水份，氬氣用分子篩乾燥，通過壓縮機壓縮增壓至7MPa。經過壓縮後的氬氣通 過上述混合粉體儲藏罐22。壓縮氣體把粉體帶走，然後噴入到1600度的50T的 鋼水G中，其工藝見圖l所示。
上述複合粉體通過氬氣能夠比較均勻的分布道到鋼水G中去。依靠鋼水溫度 可以將上述複合粉體融化。由於鹼土金屬粉末熔點比矽酸質玻璃粉體(或熔劑) 融化溫度要低大約500°C，彌散在鋼水中複合粉體的金屬粉末首先開始融化。
融化的鹼土金屬粉末是良好的脫氧劑與脫硫劑。這樣融化的鹼土金屬粉末一 方面與鋼水中的氧反應，另一方面它與矽酸質玻璃粉體(或熔劑)反應；脫氧產 生的細小夾雜物原位粘附在矽酸質玻璃粉體(或熔劑)上，且彌散的氣泡和矽酸 質玻璃粉體(或熔劑)也能有效地捕獲鋼水中夾雜物，從而達到原位萃取鋼水中
夾雜物的效果。
經上述設備作原位萃取鋼水中夾雜物，淨化後鋼水中的夾雜物的尺寸小於15
"m，且數量非常少。
根據本實用新型的設備，採用載氣與粉體，使粉體通過氣泡彌散分布到鋼水
中，由此，使得粉體脫氧與脫硫產生的細小夾雜物原位被粉體捕獲；同時，氣泡
與粉體在上浮過程中也能夠進行有效的夾雜物的捕獲，從而實現原位萃取鋼水中 夾雜物的目的。
根據本實用新型的設備，原位萃取鋼水中夾雜物的工藝簡單，能夠高效地去 除鋼水中夾雜物。
權利要求1、一種原位萃取鋼水中夾雜物的設備，包括精煉保溫爐，其特徵在於在精煉保溫爐體上設置抽真空系統(A)和氣壓噴粉系統(B)；所述的氣壓噴粉系統(B)與精煉保溫爐由輸送管道(18)連通；所述的抽真空系統(A)與精煉保溫爐由管道(16)連通；所述的氣壓噴粉系統(B)與載氣管(20)連通。
2、 按照權利要求l所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，所述 的精煉保溫爐包括鋼桶外殼(l)、依次襯於鋼桶外殼(1)內側的保溫材料(2)和高 溫耐火材料(3)、用於密封鋼桶外殼(1)鋼水入口開口部的密封墊圈(10)、密封蓋 (11)、法蘭(13);在精煉保溫爐上部設置氣體和粉體通入管(8)，氣壓噴粉系統(B) 經輸送管道(18)與氣體和粉體通入管(8)連通。
3、 按照權利要求2所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，在所 述精煉保溫爐的上部設置冷卻裝置(4);冷卻裝置(4)包括冷卻水進口 (5)和冷卻水 出口 (6)。
4、 按照權利要求3所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，所述 冷卻裝置(4)內設置管狀密封內襯(7)，氣體和粉體通入管(8)經密封內襯(7)穿過 冷卻裝置(4)。
5、 按照權利要求3所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，在所 述冷卻裝置(4)下部，設置有防脫落板(9)。
6、 按照權利要求3所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，所述 的氣體和粉體通入管(8)插入到鋼液的中下部。
7、 按照權利要求l所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，所述 的氣壓噴粉系統(B)，至少由粉體儲藏罐(22)、設置於粉體儲藏罐(22)頂部的載氣 管(20)、設置於載氣管(20)上的閥門開關(17)、設置於粉體儲藏罐(22)上部的粉 體輸送管道(18)、設置於粉體儲藏罐(22)內的攪拌裝置(19)構成；粉體輸送管道(18)的一端與粉體儲藏罐(22)連通，另一端與精煉保溫爐上面 的氣體和粉體通入管(8)連通。
8、 按照權利要求7所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，粉體 輸送管道(18)上設有閥門開關(23)。
9、 按照權利要求l所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，所述的抽真空系統(B)包括真空泵(15)、管道(16)和閥門開關(24);管道(16)—端與真空泵(15)連通，另一端連接密封蓋上連接口 (14)，管道(16) 上設置闊門開關(24)。
10、 按照權利要求1所述的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，其特徵在於，所 述的冷卻裝置(4)和氣體和粉體通入管(8)設置二至三組。
專利摘要一種原位萃取鋼水中夾雜物的設備，涉及鋼鐵冶金生產領域。主要由精煉保溫爐、抽真空系統(A)和氣壓噴粉系統(B)三大部分組成，其氣壓噴粉系統(B)與精煉保溫爐由輸送管道(18)相連，抽真空系統(A)與精煉保溫爐由管道(16)相連，氣壓噴粉系統(B)中通入的載氣將經攪拌的粉體吹入精煉保溫爐中。採用這種形式的原位萃取鋼水中夾雜物的設備，能簡化生產高純淨鋼水的工藝，高效地去除雜質元素和夾雜物。可廣泛用於熔融鐵類合金的處理領域。
文檔編號C21C7/04GK201068463SQ20072014403
公開日2008年6月4日 申請日期2007年6月22日 優先權日2007年6月22日
發明者立 張 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司