CN101993971A - 一种气流挡渣阀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气流挡渣阀及其使用方法，包括阀体、环型气流分配管、若干出气管、进气管，阀门固定于转炉出钢口，并使用气源控制阀来调控挡渣阀气流流量的方法。与现有技术相比，具有以下优点：通过气源控制阀的开度，可改变挡渣阀门的气体流量，同时改变钢水流量，控制钢渣从转炉中流出。由于气流沿出钢口圆周内壁均匀分布，使流出的钢水与出钢口内壁无接触，减少了出钢口的磨损，降低维修费用和吨钢成本。气流挡渣阀采用惰性气体，沿着钢水表面与钢水一起流向钢包，在钢水表面构成惰性气体保护膜，减少钢水在空气中的氧化，提高了钢水质量。

Description

一种气流挡渣阀及其使用方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢，特别属于转炉出钢时钢水流量和钢渣控制技术。具体地说是转炉出钢口安装挡渣阀门，以便在钢渣出现时及时控制钢水流量，减少钢渣流入钢包。

背景技术

通常转炉出钢口安装挡渣阀门，以提高钢材的质量，降低成本，现有的挡渣阀门有两种：一是旋臂式挡渣阀，安装在转炉出钢口的一侧，由汽缸带动挡渣塞转动。在没有钢渣从转炉中流出时，汽缸使挡渣塞转动停留在转炉出钢口的外侧。当钢渣从转炉中流出时，汽缸使挡渣塞转动到转炉出钢口轴线重合位置，同时高压气体从挡渣塞吹出，高压气体的流动方向与钢水的流动方向相反，高压气体沿着转炉出钢口把钢水和钢渣吹回转炉内部，达到了减少钢渣从转炉中流出的目的。二是滑动水口挡渣阀，安装在转炉出钢口的轴线上，是两块重叠在一起的耐火材料滑板和一个汽缸。耐火材料滑板上开有同心圆孔，在没有钢渣从转炉中流出时，两块滑板的圆孔重合，钢水的流量最大。当钢渣从转炉中流出时，油缸带动其中一块滑板运动，滑板的圆孔偏离重合位置，挡住钢水从转炉中流出，达到了减少钢渣从转炉中流出的目的。旋臂式挡渣塞的缺点是：挡渣塞安装在旋转机械臂上，每次挡渣时由汽缸推动机械臂带动挡渣阀塞到达工作位置，高压气体吹动钢水产生喷溅，使机械臂凝结冷钢，造成机械臂卡死，工作失效，维修困难，使用成本高。滑动水口挡渣阀的缺点是：阀体由两块重叠在一起的耐火材料滑板构成，工作时由油缸带动活动滑板运动，禁止钢水流出。由于滑板由耐火材料构成，耐火材料在高速流动的钢水冲刷下熔损加速，一付滑板仅使用12炉就需要更换，滑动水口挡渣阀造价高，维修困难，使吨钢成本增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种气流挡渣阀及其使用方法，它能够用气流来改变转炉出钢口的钢水流量，达到阻止钢渣从转炉中流出的目的。

本发明的构思是：将设计的气流挡渣阀安装在转炉出钢口上，若干出气管沿着环型气流分配管的圆周分布，等距离联结在环型气流分配管上，出气管与环型气流分配管的轴向平面有倾斜角度。进气管一端与动力气源联结，另一端与环型气流分配管联结，进气管路中串联气压控制阀。高压气体从进气管流入，经过气压源控制阀流入环型气流分配管，分别通过出气管流出，进入转炉出钢口。

钢水流量和钢渣的控制，采用气流挡渣阀门流出气体的流动方向与转炉出钢口中钢水的流动方向相反，开大气压源控制阀，气流挡渣阀门的进气压力增加，流出的气流量增加，使钢水的流动速度变慢。关小气压源控制阀，气流挡渣阀门的进气压力减小，流出的气流量变小，钢水的流动速度变快。改变气流挡渣阀门的进气压力，从而改变钢水从转炉中流出的速度，达到控制钢水的流量。

转炉冶炼结束时，钢渣漂浮在钢水的上方，转炉出钢口位于炉内部钢渣的上方，出钢时，转炉出钢口从上方向下转动，钢渣先流入出钢口进入转炉外部的钢包。随着转炉继续转动到某一角度，钢水开始流入出钢口进入转炉外部的钢包，此时转炉转动速度变慢。当钢水接近终了时，漂浮在钢水上方的钢渣紧接着流入出钢口进入转炉外部的钢包。安装气流挡渣阀门的转炉是这样控制钢渣的，根据转炉转动的转角信号，控制气流挡渣阀门的气源压力，在第一次钢渣流入出钢口前，启动气源控制阀门开大，气流挡渣阀门的气源压力增加，由于出钢口内部的钢渣流动方向与气体流动方向相反，高压气体将钢渣吹回到转炉内部。当转炉的转动角度进入钢水区域时，气源控制阀门关小，气流挡渣阀门的气源压力减小，使钢水顺利通过出钢口流出。当转炉中钢水接近终了时，钢渣测量装置检测到钢渣流出，钢渣测量装置将钢渣流出信号馈给钢渣控制系统，钢渣控制系统控制气流挡渣阀门的气源压力开大，将钢渣再次吹回到转炉内部，达到控制钢渣的流出。

本发明的目的是这样实现的：一种气流挡渣阀，包括阀体、环型气流分配管、若干个出气管、进气管，阀体固定于转炉出钢口，与转炉出钢口相连接，阀体上设有一中空部；环型气流分配管，设于阀体内，与阀体相连固；若干出气管，设于阀体内，其一端与环型气流分配管相连通，另一端朝向阀体的中空部；进气管设于阀体内，其一端连接一气源，另一端与环型气流分配管相连通。环型气流分配管的圆周上均布有与出气管相对应数的孔，环型气流分配管的一侧设有进气管道相连通的孔。

优选地，所述的出气管向上倾斜，与环型气流分配管径向平面之间成一个α的夹角。

优选地，所述的出气管与环型气流分配管径向平面之间α夹角的范围为30°～45°。

一种气流挡渣阀的使用方法，气流挡渣阀使用时，在进气管与气源之间设一气源控制阀，钢渣流入出钢口前，气源控制阀开大，气体将钢渣吹回到转炉内部；当转炉的转动角度进入钢水区域时，气源控制阀关小，使钢水顺利通过出钢口流出；当转炉中钢水接近终了时，气源控制阀再次开大，将钢渣再次吹回到转炉内部，达到控制钢渣的流出。进气管的最小供气压力按下列公式计算，以达到控制钢水流量的目的：

$p_{\min }=\mathrm{\π}{\left[\frac{D}{2}\right]}^2\mathrm{\ρ}\sqrt{2\mathrm{gH}}---\left(1\right)$

式中：p_min：气源最小供气压力；

      D：出钢口内部钢水直径；

      H：从出钢口下端到钢水液面的高度；

      ρ：钢水比重；

      g：重力加速度。

本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：现有的旋臂式挡渣塞机械臂常常卡死，使工作失效，维修非常困难，使用成本特别高。而现有的滑动水口挡渣阀，耐火材料滑板熔损更换频繁，使滑动水口挡渣阀造价高，增加吨钢成本。采用气流挡渣阀门，通过改变气流挡渣阀门气源控制阀的开度，可以调控流过气流挡渣阀门的气体流量，从而改变转炉出钢口的钢水流量，达到控制钢渣从转炉中的流出。由于流入出钢口的气体沿着出钢口圆周内壁均匀分布，钢水在流出的过程中与出钢口内壁没有接触，减少出钢口的磨损。因此，本发明气流挡渣阀在实际生产应用中其效果特别显著，不但降低了大量维修费用，而且节省了吨钢成本，极大地提高了生产效率。

与现有技术相比使用气流挡渣阀产生的有益效果：

附图说明

以下结合附图和具体实施例来对本发明作进一步说明。

图1是本发明气流挡渣阀门工作原理示意图；

图2是本发明气流挡渣阀门结构示意图；

图3是图2的剖视图。

附图标号

转炉体1、钢渣2、钢水3、转炉出钢口4、压缩气体5、进气管道6、进气压力控制阀门7、气流挡渣阀8、挡渣阀体81、挡渣阀体中空部82、从出钢口流出气体9、从出钢口流出钢水10、环型气流分配管20、出气管30。

具体实施方式

如图1所示，是气流挡渣阀门工作原理示意图。转炉体1内有钢水3，钢水3上面浮有钢渣2，钢水3从转炉体1的出钢口4流出。出钢口4的下端装有气流挡渣阀8，在气流挡渣阀8的一侧有进气压力控制阀7，进气压力控制阀7的两端与压缩气体进气管道6连接，压缩气体进气管道6一端与压缩气体5相通，本例压缩气体为压缩氩气，另一端与气流挡渣阀8连通，图为从出钢口流出压缩气体9。转炉1出钢时，钢水3通过转炉出钢口4、气流挡渣阀8流出。图为从出钢口流出钢水10。由于流入出钢口4的气体沿着出钢口圆周内壁均匀分布，钢水在流出的过程中与出钢口4内壁没有接触，减少出钢口4的磨损。钢水出钢口4内壁和气流挡渣阀8出钢孔内壁的材料为耐火材料。

如图2和图3所示，气流挡渣阀门结构示意图。气流挡渣阀8包括阀体81、进气管道6、环型气流分配管20、若干出气管30。阀体81装于转炉出钢口4下方，与转炉出钢口4相连固；进气管道6装于阀体圆周一侧，与进气压力控制阀门7相连通；环型气流分配管20装于阀体81内，其上有一个与进气管道6相连通的孔。环型气流分配管20径向圆周上均布有与出气管30相对应数的孔，出气管30的一端与环型气流分配管20的孔相连，另一端与阀体中空部82相连。出气管30的轴线与环型气流分配管20的径向平面成α夹角，α夹角的范围为30°～45°，本例α夹角为45°。出气管30流出的气体流向阀体81的中空部82。

气流挡渣阀的使用方法：气流挡渣阀8的进气管6通过气源控制阀7与气源相通；调节气源控制阀7的开度来控制气源流入的速度大小和压力；计算进气管6进气气源的最小供气压力。

气流挡渣阀8通过调节气源控制阀7来控制钢渣流出，转炉出钢控制钢渣流出分三个阶段：

转炉出钢控制钢渣流出分三个阶段：

第一阶段，在转炉体1出钢开始时，转炉体1向转炉出钢口4一侧转动，漂浮在钢水3上面的钢渣2首先经过出钢口4，此时为了避免钢渣2流出，

在钢渣2达到转炉出钢口4前，打开压缩气体进气管道6上的进气压力控制阀7，压缩气体5通过进气管道6、进气压力控制阀7、环型气流分配管20、出气管30、流出转炉出钢口4。从气流挡渣阀8流出气体的流动方向与钢水的流动方向相反，把钢水沿着出钢口4吹入转炉体1内部，阻挡了转炉出钢前渣。

第二阶段，随着转炉体1的转动，钢水3淹没了出钢口4，使出钢口4在钢水3的底部，钢渣2漂浮在钢水3的上面。此时关闭压缩气体管道6上的进气压力控制阀7，减少气体流入出钢口4，在钢水3和转炉出钢口4的内壁之间形成气膜，避免钢水3冲击出钢口4，延长出钢口4的使用寿命，同时钢水3以最大的流量通过出钢口流出。

第三阶段，随着转炉体1中钢水3的减少，漂浮在钢水3上面的钢渣2开始随着钢水3流出。此时，再次打开压缩气体管道6上的进气压力控制阀7，压缩气体5通过进气管道6、进气压力控制阀7、环型气流分配管20、出气管30(见图2)、进入转炉出钢口4，把钢水3沿着出钢口4吹入转炉体1内部。阻挡了转炉出钢过程中的后渣，达到了纯净钢水的目的。

进气管6的进气气源的最小供气压力按下列的公式计算；

计算公式为：

$p_{\min }=\mathrm{\π}{\left[\frac{D}{2}\right]}^2\mathrm{\ρ}\sqrt{2\mathrm{gH}}---\left(1\right)$

式中：p_min：气源最小供气压力；

      D：出钢口内部钢水直径；

      H：从出钢口下端到钢水液面的高度；

      ρ：钢水比重；

      g：重力加速度。

下列各例用数据说明使用供气压力的大小：

出钢口直径：200厘米，钢水高度：3米，供气压力不得小于：18.785公斤。

出钢口直径：200厘米，钢水高度：2.5米，供气压力不得小于：17.14公斤。

出钢口直径：200厘米，钢水高度：2米，供气压力不得小于：15.355公斤。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种气流挡渣阀，其特征在于包括：

一阀体，固定于转炉出钢口，阀体上设有一中空部；

一环型气流分配管，设于阀体内，与阀体相连固；

若干个出气管，设于阀体内，其一端与环型气流分配管相连通，另一端朝向阀体的中空部；

一进气管，设于阀体内，其一端连接一气源，另一端与环型气流分配管相连通。

2.如权利要求1所述的气流挡渣阀，其特征在于：所述的出气管向上倾斜，与环型气流分配管径向平面之间成一个α的夹角。

3.如权利要求2所述的气流挡渣阀，其特征在于：所述的出气管与环型气流分配管径向平面之间α夹角的范围为30°～45°。

4.一种如权利要求1-3任意一项所述的气流挡渣阀的使用方法，其特征在于：在进气管与气源之间设一气源控制阀，钢渣流入出钢口前，气源控制阀开大，气体将钢渣吹回到转炉内部；当转炉的转动角度进入钢水区域时，气源控制阀关小，使钢水顺利通过出钢口流出；当转炉中钢水接近终了时，气源控制阀再次开大，将钢渣再次吹回到转炉内部，达到控制钢渣的流出。

5.如权利要求4所述的气流挡渣阀的使用方法，其特征在于：所述气源的最小供气压力按下列的公式计算：

$p_{\min }=\mathrm{\π}{\left[\frac{D}{2}\right]}^2\mathrm{\ρ}\sqrt{2\mathrm{gH}}---\left(1\right)$

式中：p_min：气源最小供气压力；

      D：出钢口内部钢水直径；

      H：从出钢口下端到钢水液面的高度；

      ρ：钢水比重；

      g：重力加速度。

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