一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包的製作方法

2023-12-02 07:50:36

專利名稱：一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於鋼鐵冶金技術領域，涉及一種提高鋼液潔淨度的連鑄用中間包， 特別是適用於深液面、大容量中間包。
背景技術：
隨著冶金技術的快速發展以及用戶對鋼材潔淨度、質量要求的進一步提高，連鑄 中間包，作為煉鋼生產流程最後一個盛裝液態鋼水的容器，已由原來只作為鋼液的儲存器 和分配器的簡單容器轉變為具有均勻鋼液成分和溫度，防止二次氧化，去除鋼種夾雜物、淨 化鋼質、微合金化等冶金功能的反應器。同時，人們開發了多項中間包冶金技術如使用大 容量中間包、使用擋牆和壩、安裝過濾器、中間包首爐大流量吹氬、採用高鹼度覆蓋劑、中間 包加熱、中間包餵絲、離心中間包夾雜物聚集與去除技術等，主要從增大中間包容量、改進 中間包結構、設置合理的控流元件、改善鋼液流動特性、增加輔助設施等方面來增強中間包 的冶金功能。中間包底部安裝多孔透氣磚吹氬技術，是20世紀末發展起來的一項去除鋼液中 非金屬夾雜物新技術。其原理是利用與鋼液流動方向垂直的條形彌散型透氣磚置於中間包 底某一最佳位置，吹入氬氣，氬氣透過透氣磚上浮形成一道微氣泡氣幕屏障，稱為「氣幕擋 牆」，類似於在包底設置了壩，可以起到改變流體運動軌跡，延長中間包內流體停留時間，吸 附有害氣體元素，促進夾雜物聚合分離等作用。國內外用中間包氣體淨化去除夾雜物，主要 有在中間包內埋設透氣管、安裝透氣梁和噴槍噴吹氣體等方式。它在一定程度上適應潔淨 鋼發展的要求，利用中間包吹氬形成的氣幕擋牆代替堰壩的設想，一方面可減少耐火材料 用量，降低其被衝蝕而進人鋼液的機會；另一方面有利於氣泡捕獲鋼液中的小顆粒夾雜物， 並促使其上浮去除。儘管國外已有鋼廠實施，並取得一定的實效；但在國內，中間包底吹氬 技術的研究還處於起步階段，主要集中於實驗室基礎研究，工業試驗及工業應用都鮮見報 道。在中間包澆注區安裝氣霧擋牆主要利用了氬氣泡的清洗作用，相關研究表明，在 中間包注流衝擊區吹氬，可充分利用氬氣泡的攪拌和清洗的雙重作用，去除夾雜物的作用 更加顯著，主要原因是①在中間包注流區吹氬，強大的鋼水湍流強度可將氬氣泡擊碎成彌 散小氣泡，細小氣泡在上浮過程中對夾雜物產生兩個方面的作用一是有利於夾雜物碰撞 長大；二是氬氣泡可以捕捉夾雜物顆粒，並攜帶夾雜物顆粒一同上浮去除。②由於注流區離 水口較遠，碰撞長大後的夾雜物有較長時間上浮排出。CN1978093A公開了 一種提高鋼液純淨度的中間包冶金方法，包括將中間包分隔 成精煉、鋼液混均澆注區；在精煉區設置電磁攪拌，對注入精煉區的鋼液進行電磁攪拌；精 煉區鋼渣可通過升高液面由精煉區流渣槽排出，鋼液由精煉區底部通道流入鋼液混均澆注 區，使鋼液成分和溫度均勻化等方法。該發明專利通過在中間包精煉區設置電磁攪拌，利用 電磁力攪拌鋼液，存在設備投資大，機構複雜，設備維護、運行成本高等缺點。CN201186337Y提供了一種中間包氣幕擋牆和具有氣幕擋牆的中間包，該適用新型提供的氣幕擋牆具有與永久層的接觸面積增大，在鋼水中長時間衝擊不易鬆動，安全性高 等特點。具有該氣幕擋牆的中間包，主要利用了氬氣泡的清洗作用，並未充分利用氬氣泡的 攪拌作用。

發明內容
本實用新型的目的是針對現有技術的不足，依據中間包控流裝置設計應簡單實 用、綜合效果最佳的原則，充分利用氬氣泡攪拌和清洗雙重效果，提供一種安全、實用、簡 便、能顯著改善鋼水中夾雜物、氣體分離效果，提高鋼液潔淨度和鋼坯質量的連鑄中間包。一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，由中間包主體、中間包下水口、大包長水口、 透氣磚、溢流槽、擋渣牆和壩構成。中間包下水口安裝在中間包主體的底部的一側；大包長 水口安裝於中間包主體上方鋼包底部的滑動水口上；壩安裝在中間包主體的底部。擋渣牆 安裝在大包長水口和壩之間，將中間包分為注流衝擊區和澆注區，所述擋渣牆為上大下小 的梯形，兩側與中間包主體的兩個側壁連接，底部留有下部開口，頂面與包體上沿平齊。所 述溢流槽安裝於注流衝擊區一側的包壁上；所述透氣磚安裝在中間包注流衝擊區底部。優選的，大包長水口的上端安裝於中間包注流衝擊區上方鋼包底部的滑動水口 上，下端浸入中間包鋼液面下8mm-15mm。所述透氣磚安裝在中間包注流衝擊區底部，透氣磚上表面高出中間包注流衝擊區 底部工作層表面，注流衝擊區底部工作層加厚。 所述透氣磚與氣室相連，氣室透過金屬管與外接氬氣管相連。優選的，透氣磚高出中間包注流衝擊區工作層10mm-50mm。優選的，注流衝擊區底部工作層比澆注區底部工作層厚50mm-150mm。優選的，所述溢流槽安裝在中間包注流衝擊區一側的包壁上部。中間包擋牆、壩、大包長水口、中間包下水口、金屬管均採用公知的形狀。優選的，所述提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，分布設置2-3個擋渣牆、2-3個中間 包下水口和2-3個壩，擋渣牆位於大包長水口的兩側和壩之間。壩位於大包長水口兩側的 擋渣牆和中間包下水口之間的中間包主體的底部。中間包內控流裝置設置，應以簡單適用、綜合效果最佳為原則，儘可能地延長鋼水 在中間包內的停留時間，最大限度地促進夾雜物的上浮和去除，加速鋼水的混合，均勻鋼水 的成分和溫度，對多流連鑄儘量使各流股鋼水的流動特徵趨於一致。本實用新型提供的提高鋼液潔淨度的中間包，在注流衝擊區安裝透氣磚，在大包 開澆後，通過與外部連接的氬氣管道及氣室吹入氬氣，充分利用氬氣泡緩衝、攪拌和清洗注 流鋼液的作用，降低鋼液注流對中間包底部衝擊，加強了對鋼液的攪拌和清洗，有效促進鋼 水中氣體及夾雜物的上浮分離。同時，通過採取在中間包注流衝擊區加入高鹼度保護渣和 碳化稻殼形成雙層保護渣結構，利用溢流槽適時放渣等措施，保證鋼中氣體、夾雜物被及時 捕獲、排出，淨化了鋼液。利用擋渣牆、壩配合改善澆注區鋼液的流動特性，延長鋼液在中間 包內的停留時間，進一步促進夾雜物的上浮，均勻鋼液的成分和溫度，增強中間包的冶金效 果，提高鑄坯質量。
圖1是單流中間包結構示意圖圖2是雙流中間包結構示意圖圖3是附圖1俯視圖圖4是附圖2俯視圖圖5是底部透氣磚示意圖其中1-擋渣牆，2-溢流槽，3-大包長水口，4-中間包主體，5-中間包下水口， 6-壩，7-金屬管，8-氣室，9-透氣磚，10-注流衝擊區，11-澆注區
具體實施方式
以下實施例是對本實用新型的進一步說明，但本實用新型並不局限於此。實施例1如圖1和圖3所示，一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，包括擋渣牆1，溢流槽2， 大包長水口 3，中間包主體4，中間包下水口 5，壩6，透氣磚9組成。中間包下水口 5安裝在中間包主體4的底部的一側；大包長水口 3安裝於中間包 主體4上方鋼包底部的滑動水口上(大包長水口 3的上端安裝於中間包注流衝擊區10上 方鋼包底部的滑動水口上，下端浸入中間包鋼液面下8mm-15mm)；壩6安裝在中間包主體4 的底部。擋渣牆1安裝在大包長水口 3和壩6之間，擋渣牆1將中間包4分為注流衝擊區 10和澆注區11兩部分。所述擋渣牆1為上大下小的梯形，兩側與中間包主體4的兩個側壁 連接，底部留有下部開口，頂面與包體上沿平齊。所述溢流槽2安裝於注流衝擊區10—側 的包壁上；所述透氣磚9安裝在中間包注流衝擊區10底部。注流衝擊區10底部的透氣磚9在中間包4澆注、打結耐材前定位並預先放入，中 間包主體分為永久層和工作層，工作層下部為永久層；利用特製胎膜澆注、打結中間包4的 永久層、工作層，並保證中間包4的永久層、工作層與透氣磚9結合密實、無縫隙；透氣磚9 的上表面要高出注流衝擊區10底部工作層上表面10mm-50mm。同時，要使注流衝擊區10底 部工作層比澆注區底部工作層厚50mm-150mm。當中間包4自然風乾、小火烘烤後，大火烘烤 3小時左右，溫度達到1000-1100°C時，將中間包4移至澆注位，並將外部氬氣管道與連接氣 室8的金屬管7連接。同時，對大包長水口 3和中間包下水口 5進行烘烤。開澆前，通過透氣磚9從中間包4的底部吹入氬氣，將包內的空氣趕出，以減少或 防止開澆後未加入保護渣、覆蓋劑前鋼液的吸氣及二次氧化。大包開澆後，鋼液經大包長水 口 3進入中間包注流衝擊區10，在注流衝擊區10內受到底部透氣磚9吹入氬氣(氬氣壓 力、流量的控制應以注流衝擊區10內鋼液面不裸露、微動為準)形成的氬氣泡的攪拌、清洗 作用，鋼液內的氣體及夾雜物被氬氣泡捕捉並攜帶上浮，被頂渣吸附進入頂渣層，並適時通 過安裝在注流衝擊區10內的溢流槽2排出，使鋼液得到淨化。被淨化了的注流衝擊區10 的鋼液經擋渣牆1的底部進入澆注區11，在流動過程中受到壩6的阻擋作用上浮，最終通過 中間包下水口 5流出。通過擋渣牆1、壩6合理設置，鋼液在澆注區11內進一步改善了流動 特性，延長在中間包內的停留時間，促進了剩餘夾雜物的上浮，提高了鋼液的潔淨度，增強 了中間包的冶金效果。實施例2
5[0032]如圖2和圖4所示，一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，包括擋渣牆1，溢流槽2， 大包長水口 3，中間包主體4，中間包下水口 5，壩6，透氣磚9組成。兩個中間包下水口 5安裝在中間包主體4的底部的兩側側；大包長水口 3安裝於 中間包主體4的上方鋼包底部的滑動水口上(大包長水口 3的上端安裝於中間包注流衝擊 區10上方鋼包底部的滑動水口上，下端浸入中間包鋼液面下8mm-15mm)；兩個壩6安裝在 中間包主體4的底部。兩個擋渣牆1安裝在大包長水口 3和壩6之間，擋渣牆1將中間包 4分為注流衝擊區10和澆注區11 ；中間為注流衝擊區10，兩側為澆注區11。所述擋渣牆1 為上大下小的梯形，兩側與中間包主體(4)的兩個側壁連接，底部留有下部開口，頂面與包 體上沿平齊。所述溢流槽(2)安裝於注流衝擊區(10) —側的包壁上；所述透氣磚(9)安裝 在中間包注流衝擊區(10)底部。注流衝擊區10底部的透氣磚9在中間包4澆注、打結耐材前定位並預先放入， 利用特製胎膜澆注、打結中間包4的永久層、工作層，並保證中間包4的永久層、工作層與 透氣磚9結合密實、無縫隙；透氣磚9的上表面要高出注流衝擊區10底部工作層上表面 10mm-50mm。同時，要使注流衝擊區10底部工作層比澆注區底部工作層厚50mm-150mm。當 中間包4自然風乾、小火烘烤後 ，大火烘烤3小時左右，溫度達到1000-1100°C時，將中間包 4移至澆注位，並將外部氬氣管道與連接氣室8的金屬管7連接。同時，對大包長水口 3和 中間包下水口 5進行烘烤。開澆前，通過透氣磚9從中間包4的底部吹入氬氣，將包內的空氣趕出，以減少或 防止開澆後未加入保護渣、覆蓋劑前鋼液的吸氣及二次氧化。大包開澆後，鋼液經大包長水 口 3進入中間包注流衝擊區10，在注流衝擊區10內受到底部透氣磚9吹入氬氣(氬氣壓 力、流量的控制應以注流衝擊區10內鋼液面不裸露、微動為準)形成的氬氣泡的攪拌、清洗 作用，鋼液內的氣體及夾雜物被氬氣泡捕捉並攜帶上浮，被頂渣吸附進入頂渣層，並適時通 過安裝在注流衝擊區10內的溢流槽2排出，使鋼液得到淨化。被淨化了的注流衝擊區10 的鋼液經擋渣牆1的底部進入注流衝擊區10兩側的澆注區11，在流動過程中受到壩6的阻 擋作用上浮，最終通過中間包本體4兩側下水口 5流出。通過擋渣牆1、壩6合理設置，鋼液 在澆注區11內進一步改善了流動特性，延長在中間包內的停留時間，促進了剩餘夾雜物的 上浮，提高了鋼液的潔淨度，增強了中間包的冶金效果。
權利要求1.一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，由中間包主體(4)、中間包下水口(5)、大包長 水口(3)、透氣磚(9)、溢流槽⑵、擋渣牆⑴和壩(6)構成；中間包下水口(5)安裝在中間 包主體(4)的底部的一側；大包長水口(3)安裝於中間包主體(4)的上方鋼包底部的滑動 水口上；壩(6)安裝在中間包主體⑷的底部；擋渣牆⑴安裝在大包長水口⑶和壩(6) 之間，將中間包⑷分為注流衝擊區(10)和澆注區(11)；所述擋渣牆(1)為上大下小的梯形，兩側與中間包主體(4)的兩個側壁連接，底部留有 下部開口，頂面與包體上沿平齊。所述溢流槽(2)安裝於注流衝擊區(10) —側的包壁上； 所述透氣磚(9)安裝在中間包注流衝擊區(10)底部。
2.如權利要求1所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於大包長水口(3)的 上端安裝於中間包注流衝擊區(10)上方鋼包底部的滑動水口上，下端浸入中間包鋼液面 下 8mm-15mm0
3.如權利要求1所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於，所述透氣磚(9)安 裝在中間包注流衝擊區(10)底部，透氣磚(9)上表面高出中間包注流衝擊區(10)底部工 作層表面，注流衝擊區底部工作層加厚。
4.如權利要求1 3任一項所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於，所述透 氣磚(9)與氣室(8)相連，氣室(8)透過金屬管(7)與外接氬氣管相連。
5.如權利要求4所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於，透氣磚高出中間 包注流衝擊區工作層10mm-50mm。
6.如權利要求1 3任一項所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於，注流衝 擊區底部工作層比澆注區底部工作層厚50mm-150mm。
7.如權利要求1 3任一項所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於，所述溢 流槽(2)安裝在中間包注流衝擊區(10) —側的包壁上部。
8.如權利要求1 3任一項所述的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，其特徵在於，所述提 高鋼液潔淨度的連鑄中間包，分布設置2-3個擋渣牆(1)、2-3個中間包下水口(5)和2-3個 壩(6)，擋渣牆⑴位於大包長水口(3)的兩側和壩(6)之間。壩(6)位於大包長水口(3) 兩側的擋渣牆(1)和中間包下水口(5)之間的中間包主體(4)的底部。
專利摘要一種提高鋼液潔淨度的連鑄中間包，屬於鋼鐵冶金技術領域，由中間包、透氣磚、溢流槽、擋渣牆和壩構成。本實用新型提供的提高鋼液潔淨度的連鑄中間包充分利用氬氣泡攪拌和清洗雙重效果，具有安全、實用、簡便、能顯著改善鋼液中夾雜物、氣體分離效果，提高鋼液潔淨度和鋼坯質量等特點。
文檔編號C21C7/072GK201913209SQ20102067843
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者孫永喜, 張偉, 時振明, 李法興, 杜國強, 王立君, 竇聖朋, 裴建華, 馬佐倉 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司