CN101070560A - 一种rh上升管供气方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种RH上升管供气方法及装置，其装置有RH上升管、供气喷嘴，它的特点是供气喷嘴的轴线方向，即吹气方向是沿RH上升管圆周布置的供气喷嘴吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切，该相切的同心圆半径为r；本发明的钢水在RH上升管内垂直方向线速度分布均匀，解决了RH真空室内钢水喷溅问题，提高RH上升管使用寿命；同时气泡弥散分布在钢液内，气泡比表面积增大，强化自脱碳；提高钢水循环流量随驱动气体流量的增加而增加的“饱和值”，极大提高了反应速率；钢水在RH上升管内形成了水平速度，当钢水进入RH真空室后，其水平方向速度分量带动周围钢水转动，减少RH真空室内死区钢水量，提高RH生产效率。

Description

一种RH上升管供气方法及装置

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及在炉外精炼过程中，一种驱动RH上升管钢水产生旋流式流场的供气方法及装置。

背景技术

RH是一种钢水真空处理装置，对于处理超低碳IF钢、无取向硅钢等高品质钢种具有重要作用。为了增加钢水循环流量来提高RH的脱碳能力，缩短处理时间，提高精炼效率，而采取增加RH下降管及RH上升管内径、驱动气体流量、喷嘴数量等措施，但这些措施受到工况条件限制。

目前使用的RH上升管中喷嘴一般按上下两环分布，每环有4～8个喷嘴。通过喷嘴供气时，气体直接吹向RH上升管的轴心，这样供气方式使钢水在RH上升管内垂直方向线速度分布不均匀；另外这种供气方式下的钢水循环流量有个“饱和值”，当增加驱动气体流量，钢水循环流量达到“饱和值”后，继续增大驱动气体流量，在RH上升管内会产生气泡管道流，不仅钢水循环流量下降，气体有效行程也会缩短，气泡集中且在RH真空室(以下简称“真空室”)内滞留时间短，气泡比表面积减少，表面反应速率降低，此外这种供气方式使钢水在RH上升管内只产生垂直速度，使钢水由RH上升管进入真空室后直接流入RH下降管，产生“短路”现象。

水模试验表明真空室内流体由全混流、活塞流和少量死区组成，死区钢水降低了RH精炼效率。

在这种供气方式的生产实践中，随着驱动气体流量的增大，易造成真空室内钢水喷溅、粘钢现象，同时RH上升管内衬被钢水冲刷浸蚀严重，影响生产。

东北大学申请的CN200510046936.9“一种改良的循环式钢液真空精炼方法和装置”发明申请，公开了一种改良的循环式钢液真空精炼方法，它的特点是对RH上升管中的钢液施加外力，使钢液在向上流动的同时又作旋转运动。外加力即钢液搅拌器。搅拌器可以有电磁式、机械式和机械—电磁复合式多种结构。它们使钢液在RH上升管中产生涡旋流动，从而起到更好的脱气、去夹杂作用，增大钢液的循环流量。理论上讲上述技术是可行的，但由于现有RH上升管所处的位置和现有技术条件还无法实施。

发明内容

本发明提供了一种RH上升管的供气方法及装置，供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切；此供气方法驱动RH上升管内钢水产生旋流式流场，增加钢水循环流量，解决了因增大驱动气体流量而产生的气泡管道流及真空室内钢水喷溅问题，同时减少了真空室内死区钢水量。

本发明的目的是这样实现的：

在传统的RH真空精炼法的基础上，其特点是改变供气喷嘴供气方向，沿RH上升管圆周均匀分布的供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切。

本发明的供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切，同心圆的半径为r，RH上升管内径为2r₀，0.09r₀＜r≤0.99r₀，最佳的半径范围值为0.17r₀≤r≤0.95r₀。

本发明装置包括现有RH上升管和供气喷嘴，其特点是沿RH上升管圆周均匀分布的供气喷嘴的轴线方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切。

本发明独特的气体供气方法，与现有技术相比，具有以下优点：无需设备投资费用；钢水在RH上升管内垂直方向的线速度均匀分布，解决了因增大驱动气体流量而产生气泡管道流及真空室内钢水喷溅问题；同时气泡弥散分布在钢液内，气泡比表面积增大，提高表面反应速率，强化钢水自脱碳；提高钢水循环流量随驱动气体流量的增加而增加的“饱和值”，钢水循环流量随驱动气体流量的增加而增加的效果更显著，极大提高了反应速率。产生的旋流式流场的钢水进入真空室内以柱状活塞流向上运行，避免了钢水由RH上升管进入RH真空室后直接流入RH下降管的“短路”现象。旋流式流场外层既与RH上升管内衬接触部位的钢水线速度大大降低，减轻RH上升管内衬被钢水冲刷浸蚀程度，提高RH上升管使用寿命，提高RH生产效率。旋流式流场的钢水进入真空室内以柱状活塞流向上运行，其水平方向速度分量带动周围钢水转动，减少真空室内死区钢水量，提高RH精炼效率。

附图说明

图1为本发明的RH上升管示意图，

图2为附图1S1-S1剖面示意图，

图3为现有技术RH上升管垂直剖面流场分布示意图，

图4为本发明的RH上升管垂直剖面流场分布示意图，

图5为本发明的RH上升管水平剖面流场分布示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的具体实施方案是，它的装置包括现有RH上升管2、供气喷嘴1，其特点是，沿RH上升管2圆周均匀布置的供气喷嘴1的轴线方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切。

本发明的方法是由原来的指向RH上升管轴心的径向吹气，改变成偏离RH上升管轴心方向吹气方向，使喷嘴吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切。

本发明供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切，其同心圆的半径为r；供气喷嘴的吹气方向也可以与在RH上升管轴线垂直平面有一定的夹角。

当r＝0、供气喷嘴的吹气方向与在RH上升管轴线垂直平面的夹角为零时，即现有技术的供气方法，其流场分布见图3，由图3可以看出它的流场中心和边缘局部线速度大，使垂直方向上线速度分布不均匀。

当r＝0.09r₀、供气喷嘴的吹气方向与在RH上升管轴线垂直平面的夹角为零时，进入真空室内以柱状活塞流向上运行的钢水外沿水平方向速度分量较小，难以带动周围钢水转动，降低真空室内死区钢水量及喷溅的效果不明显，循环流量随驱动气体流量增加而增加的效果不显著。

当r＝r₀、供气喷嘴的吹气方向与在RH上升管轴线垂直平面的夹角为零时，进入真空室内以柱状活塞流向上运行的钢水外沿水平方向速度分量太大，带动周围钢水转动，降低真空室内死区钢水量及喷溅的效果显著，同时钢液的循环流量随驱动气体流量增加而增加；但是，旋流式流场外层既与RH上升管内衬接触部位的钢水线速度太大，增加了RH上升管内衬被钢水冲刷浸蚀程度。

当r＝0.5r₀、供气喷嘴的吹气方向与在RH上升管轴线垂直平面的夹角为零时，产生的流场分布如图4、图5所示，采用这种供气方法，减轻RH上升管内衬被钢水冲刷浸蚀程度，可使RH上升管使用寿命提高1.5倍，使RH循环流量提高1.2倍，缩短RH处理周期5min，极大地提高生产率。

实验数据证明，本发明的供气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切，相切圆的半径范围为0.09r₀＜r≤0.99r₀，最佳的半径范围值为0.17r₀≤r≤0.95r₀；供气喷嘴的吹气方向也可以与在RH上升管轴线垂直平面有一定的夹角，角度范围值为0°～10°。

Claims (5)

1、一种RH上升管供气方法，其特征在于，沿RH上升管圆周布置的供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切。

2、根据权利要求1所述的一种RH上升管供气方法，其特征在于，供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切，其同心圆的半径为r，RH上升管内径为2r₀，使0.09r₀＜r≤0.99r₀。

3、根据权利要求1所述的一种RH上升管供气方法，其特征在于，供气喷嘴的吹气方向在RH上升管轴线垂直平面的投影与其平面形成相切的同心圆的最佳半径范围值为0.17r₀≤r≤0.95r0。

4、根据权利要求1所述的一种RH上升管供气方法，其特征在于，供气喷嘴的吹气方向与RH上升管轴线垂直平面有一定的夹角，角度范围值为0°～10°。

5、如权利要求1-4任一项所述的一种RH上升管供气方法的装置，它的装置包括现有RH上升管(2)、供气喷嘴(1)，其特征在于，沿RH上升管(2)圆周均匀布置的供气喷嘴(1)的轴线方向在RH上升管(2)轴线垂直平面的投影与其平面形成的同心圆相切。

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