CN102151820B - 一种带有真空外壳的冶金包装置 - Google Patents

Abstract

一种带有真空外壳的冶金包装置，属于冶金设备技术领域，冶金包壳外壁上设有真空外壳，真空外壳的顶端与冶金包壳顶端固定连接，真空外壳内壁与冶金包壳外壁之间的空隙构成外壳真空室，真空室内的气压为1~5Pa。本发明的装置具有制作成本低，使用寿命长，保温性能好，工作稳定性好等优点，适用冶金包为铁水包、钢包或中间包，还能够适用于有色冶金工业的金属液包或金属液罐。

Description

一种带有真空外壳的冶金包装置

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种带有真空外壳的冶金包装置。

背景技术

随着钢铁生产者对钢铁生产质量和成本的重视，对钢包、中间罐、铁水包等冶金包提出了更高要求；现代冶金技术要求钢包等盛金属液容器不再是一个简单的运输、盛液容器，特别是钢包二次精炼和连铸要求钢液在钢包中的停留时间更长，温降低；为了满足工艺对材料的苛刻要求，一般通过高端的耐火材料来实现，但仍存在温降大、成本高等问题。

钢包是盛储钢水的容器，又是精炼设备的组成部分；钢水在装入钢包后的传输和浇铸过程中要损失大量热量，其热量损失大致分为三部分：第一部分为钢水上表面（钢包口）的辐射热损失；第二部分为钢包外壳表面的综合散热损失；第三部分为钢包内衬的蓄热损失。其中以钢包内衬的蓄热损失为主；钢水在钢包中的热损失比例大概是：包衬蓄热45~50%，包壁散热20%，钢水上表面辐射20~30%，如果减少钢包的热损失，钢水在钢包中的温降可以大大减低；对采取提高出钢温度的方法来补偿钢包盛钢期间钢水的温度损失是不经济的，过高的提高炼钢温度不仅延长了炼钢时间，降低钢产量，增加原材料（耐火材料）和动力能源消耗，缩短熔炼炉的检修周期，而且容易造成连铸生产的波动和铸坯的质量缺陷。

发明内容

针对现有冶金包热损失较大的问题，本发明提供一种带有真空外壳的冶金包装置，通过在冶金包外壁设置真空外壳的方法，提高冶金的保温效果，在保证合理的浇注温度前提下，减少浇注工艺过程系统的金属液温降，适当降低金属液排出温度。

本发明的带有真空外壳的冶金包装置包括冶金包，冶金包主要由冶金包壳、包壳内衬和耳轴构成，耳轴固定在连接板上，连接板固定在冶金包壳上，冶金包壳上设有包壳排气孔，内衬设置在冶金包壳内；其中冶金包壳外壁上设有真空外壳，真空外壳的顶端与冶金包壳顶端固定连接，真空外壳内壁与冶金包壳外壁之间的空隙构成外壳真空室，真空室内的气压为1~5Pa。

上述装置中，真空外壳上设有真空外壳排气孔，排气管道的一端与真空外壳排气孔连通，另一端与包壳排气孔连通。

上述的真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成，或者由外壳顶板、外壳底板和筒形侧壁构成。

上述装置中，当真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成时，外壳顶板为环形，外壳顶板内侧与冶金包壳顶端固定连接，外壳顶板外侧与桶形壁顶端固定连接，其中连接板与桶形壁内壁固定在一起，桶形壁内壁的其余部分与冶金包壳外壁之间的距离为10~70mm；桶形壁上设有外壳抽气口与外壳真空室连通，外壳抽气口位于耳轴的下方，外壳抽气口与阀门连接，或与封闭的管道连接。

上述装置中，当真空外壳由外壳顶板、外壳底板和筒形侧壁构成时，外壳顶板和外壳底板为环形，筒形侧壁的顶端和底端分别与外壳顶板外侧和外壳底板外侧固定连接，外壳顶板的内侧与冶金包壳顶端固定连接，外壳底板的内侧与冶金包壳底端固定连接；其中连接板与筒形侧壁固定连接，筒形侧壁内壁的其余部分与冶金包壳外壁之间的距离为10~70mm；筒形侧壁上设有外壳抽气口与外壳真空室连通，外壳抽气口位于耳轴的下方，外壳抽气口与阀门连接，或与封闭的管道连接。

上述装置中，当真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成时，桶形壁的底面上固定连接有支座，支座顶端与冶金包壳的底面连接；支座为3个以上，各支座位于冶金包壳底面的中心或冶金包壳底面的周边，其中位于冶金包壳底面周边的支座在冶金包壳底面周边上均匀分布。

上述装置中，当真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成时，且冶金包底部设有底吹装置孔和/或金属液流孔时，在底吹装置孔和金属液流孔周围设置隔离管，在桶形壁底端设置通孔，隔离管底部与通孔连通，隔离管顶端与冶金包壳的底面连接，使底吹装置孔和金属液流孔与真空室隔离。

上述装置中，耳轴穿过真空外壳。

上述的冶金包设有包盖时，包盖外壁设有真空外盖，真空外盖由中心管、圆缺板和外盖底板构成，外盖底板为环形，外盖底板的内侧与包盖固定连接，外盖底板的外侧与圆缺板的底端固定连接，圆缺板顶部设有吊耳孔，吊耳孔与中心管顶端连接，中心管底端与包盖上部固定在一起；中心管位于包盖的吊耳的外侧；圆缺板与包盖上表面之间的距离为10~70mm；圆缺板与包盖之间的空隙构成包盖真空室，包盖真空室的气压为1~5Pa；圆缺板上设有外盖抽气口与包盖真空室连通，外盖抽气口与阀门连接，或与封闭的管道连接。

上述的外壳抽气口和真空外盖抽气口直径均为10~50mm。

本发明的装置的制备方法是将真空外壳、支座、排气管道以及隔离管等装置在冶金包壳上固定完成后，在真空外壳上开设真空外壳抽气口，并将外壳排气管连接在真空外壳抽气口上，外壳排气管上连接或不连接阀门，将真空泵与外壳排气管或阀门连通，然后通过真空对外壳真空室抽真空至气压为1~5Pa，然后将阀门封闭或直接将外壳排气管焊接封闭；当冶金包设有包盖时，制备方法与上述方法相同。

采用本发明的装置进行金属熔体保温，能够大量减少冶金包热损失，从而减少液态金属结壳，提高铸坯质量；能够大幅度提高冶金包内壁温度，减少冶金包烘烤次数和时间；与原有技术相比，冶金包中金属液温度下降较同类型缓慢，有助于减少金属液浇注温度，提高产品质量；如果改进冶金包内衬的结构，减少内衬耐火层的厚度，且内衬耐火层减少的体积小于或等于外壳真空室的容积时，其保温效果仍好于原有技术；能够使出钢温度平均下降10℃以上，减少原料和能源的消耗，缩短吹炼时间，稳定冶炼工艺，同时可延长冶金包的寿命；在真空外壳底部设置支座与冶金包连接，能够起到支撑和加固作用，防止冶金包下沉时使真空外壳断裂；同时连接包壳排气孔和真空外壳的管道也能对真空外壳起到支撑和加固作用，防止真空外壳断裂。

本发明的装置具有制作成本低，使用寿命长，保温性能好，工作稳定性好等优点，适用冶金包为铁水包、钢包或中间包，还能够适用于有色冶金工业的金属液包或金属液罐。

附图说明

图1为本发明实施例1中的带有真空外壳的冶金包装置剖面结构示意图；

图2为本发明实施例2中的带有真空外壳的冶金包装置剖面结构示意图；

图3为本发明实施例3中的带有真空外壳的冶金包装置剖面结构示意图；

图4为本发明实施例4中的包盖及外盖结构示意图；

图中1、冶金包壳，2、包壳内衬，3、耳轴，4、桶形壁，5、外壳顶板，6、外壳抽气口，7、外壳排气管，8、包盖，9、圆缺板，10、支座，11、外盖抽气口，12、外盖排气管，13、外壳底板，14、底吹装置孔，15、筒形侧壁，16、包壳排气孔，17、排气管道，18、真空外壳排气孔，19、金属液流孔，20、吊耳，21、中心管，22、连接板（耳轴板），23、外盖底板，24、隔离管，25、包盖内衬，26、外壳阀门，27、包盖排气孔，28、包盖排气管，29、外盖排气孔。

具体实施方式

本发明实施例中采用的真空设备为2X系列双级旋片真空泵。

本发明实施例中采用的外壳阀门为防爆阀。

本发明实施例中的冶金包壳上按常规设有多个包壳排气孔（耐火材料排气孔），孔径为6~20mm，间距在300~900mm。

实施例1

带有真空外壳的冶金包装置结构如图1所示，包括冶金包，冶金包主要由冶金包壳1、包壳内衬2和两个耳轴3构成，每个耳轴3固定在连接板22上，连接板22固定在冶金包壳1上，冶金包壳1上设有多个包壳排气孔16，内衬2设置在冶金包壳1内；其中冶金包壳1外壁上设有真空外壳，真空外壳的顶端与冶金包壳1顶端固定连接，真空外壳1内壁与冶金包壳外壁之间有空隙构成外壳真空室，真空室内的气压为3Pa；包壳排气孔16与排气管道17的一端连接，排气管道17的另一端与真空外壳上的真空外壳排气孔18连通；

真空外壳由外壳顶板5和桶形壁4构成；外壳顶板5为环形，外壳顶板5内侧与冶金包壳1顶端固定连接，外壳顶板5外侧与桶形壁4顶端固定连接，连接板22与桶形壁4内壁固定在一起，桶形壁4内壁的其余部分与冶金包壳1外壁之间的距离为10mm；桶形壁4上设有外壳抽气口6与外壳真空室连通，外壳抽气口6位于耳轴3的下方，外壳抽气口6连接外壳排气管7一端，外壳排气管7另一端用外壳阀门26封闭；

桶形壁4的底面上固定连接有支座10，支座10顶端与冶金包壳1的底面连接；支座10为5个，1个支座位于冶金包壳底面的中心，其余4个位于冶金包壳底面的周边，位于冶金包壳底面周边的4个支座在冶金包壳底面周边上均匀分布；

耳轴3穿过真空外壳的桶形壁4；

外壳抽气口6的直径为10mm；

制备方法为：将真空外壳、支座和排气管道等装置在冶金包壳上固定完成后，在真空外壳上开设外壳抽气口，并将外壳排气管连接在外壳抽气口上，外壳排气管上连接阀门，将真空泵与阀门连通，然后通过真空泵对外壳真空室抽真空至气压为3Pa，然后将阀门封闭；

上述的冶金包为容量20t的铁水包，冶金包壳上口外径Φ1970mm，下口外径Φ1800mm；冶金包壳侧壁厚20mm，冶金包壳底板厚24mm，冶金包高2400mm；内衬侧面部分厚150mm，内衬底部部分厚250mm；

采用上述装置及方法进行实验表明，在正常工作时，冶金包的降温速度为2℃/min，冶金包的使用寿命为5800小时；

采用传统装置按上述方法进行同样保温，降温速度为5℃/min，冶金包的使用寿命为4500小时。

实施例2

带有真空外壳的冶金包装置结构如图2所示，

包括冶金包，冶金包主要由冶金包壳1、包壳内衬2和两个耳轴3构成，每个耳轴3固定在连接板22上，连接板22固定在冶金包壳1上，冶金包壳1上设有多个包壳排气孔16，内衬2设置在冶金包壳1内；其中冶金包壳1外壁上设有真空外壳，真空外壳的顶端与冶金包壳1顶端固定连接，真空外壳1内壁与冶金包壳外壁之间有空隙构成外壳真空室，真空室内的气压为4Pa；包壳排气孔16与排气管道17的一端连接，排气管道17的另一端与真空外壳上的真空外壳排气孔18连通；

真空外壳由外壳顶板5、外壳底板13和筒形侧壁15构成，外壳顶板5和外壳底板13为环形，筒形侧壁15的顶端和底端分别与外壳顶板5外侧和外壳底板13.外侧固定连接，外壳顶板5的内侧与冶金包壳1顶端固定连接，外壳底板13的内侧与冶金包壳1底端固定连接；连接板22与筒形侧壁15固定连接，筒形侧壁15内壁的其余部分与冶金包壳1外壁之间的距离为70mm；筒形侧壁15上设有外壳抽气口6与外壳真空室连通，外壳抽气口6位于耳轴3的下方，外壳抽气口6连接外壳排气管7一端，外壳排气管7另一端封闭；

耳轴3穿过真空外壳的筒形侧壁15；

外壳抽气口6的直径为50mm；

采用的冶金包为容量10t的连铸中间包，冶金包壳上口尺寸3300×600 mm，下口尺寸3000×450 mm，冶金包壳侧壁厚10mm，底板厚18mm，冶金包高1200mm，内衬侧部厚度150mm，内衬底部厚度250mm；

制备方法为：将真空外壳和排气管道等装置在冶金包壳上固定完成后，在真空外壳上开设外壳抽气口，并将外壳排气管连接在外壳抽气口上，将真空泵与外壳排气管连通，然后通过真空泵对外壳真空室抽真空至气压为4Pa，然后将外壳排气管焊接封闭；

采用上述装置及方法进行实验表明，在正常工作时，冶金包的降温速度为1℃/min，冶金包的使用寿命为3500小时；

采用传统装置按上述方法进行同样保温，降温速度为3℃/min，冶金包的使用寿命为3000小时。

实施例3

带有真空外壳的冶金包装置结构如图3所示，冶金包结构同实施例1，不同点在于：冶金包底部设有底吹装置孔14和金属液流孔19，真空外壳结构同实施例1，不同点在于：

（1）底吹装置孔14和金属液流孔16周围分别设置一个隔离管24，在桶形壁底端设置两个通孔，每个隔离管24底部分别与一个通孔连通，隔离管24顶端与冶金包壳1的底面连接，使底吹装置孔14和金属液流孔16与真空室隔离；

（2）筒形侧壁内表面与冶金包壳侧面之间的距离为50mm；

（3）外壳抽气口直径为50mm；外壳抽气口6连接外壳排气管7一端，外壳排气管7另一端封闭；

（4）采用的冶金包为容量45t的钢水包，冶金包壳上口外径Φ2800mm，下口外径Φ2440mm；冶金包壳侧壁厚24mm，冶金包壳底板厚30mm，冶金包高2700mm；内衬侧面部分厚200mm，内衬底部部分厚300mm；

（5）真空室内的气压为5Pa；

制备方法为：将真空外壳、支座、排气管道以及隔离管等装置在冶金包壳上固定完成后，在真空外壳上开设外壳抽气口，并将外壳排气管连接在外壳抽气口上，将真空泵与外壳排气管连通，然后通过真空泵对外壳真空室抽真空至气压为5Pa，然后将外壳排气管焊接封闭；

采用上述装置及方法进行实验表明，在正常工作时，冶金包的降温速度为1℃/min，冶金包的使用寿命为6000小时，出钢温度与传统技术相比降低10℃；

采用传统装置按上述方法进行同样保温，降温速度为3℃/min，冶金包的使用寿命为5000小时。

实施例4

带有真空外壳的冶金包装置结构同实施例3，不同点在于：

（1）冶金包上方设有包盖8，包盖8底部为包盖内衬25，顶部设有吊耳20，包盖8外壁设有真空外盖，真空外盖由中心管21、圆缺板9和外盖底板23构成，外盖底板23为环形，外盖底板23的内侧与包盖8底端固定连接，外盖底板23的外侧与圆缺板9的底端固定连接，圆缺板9顶部设有吊耳孔，吊耳孔与中心管21顶端连接，中心管21底端与包盖8上部固定在一起；中心管21位于吊耳20的外侧；圆缺板9与包盖8上表面之间的距离为10~70mm；圆缺板与包盖8之间的空隙构成包盖真空室，包盖真空室的气压为1Pa；圆缺板9上设有外盖抽气口11与包盖真空室连通，外盖抽气口11上连接有外盖排气管12，外盖排气管12顶端封闭，包盖8上设有包盖排气孔27，包盖排气孔27连接包盖排气管28的一端，包盖排气管28的一端与外盖排气孔29连通；结构如图4所示；外盖抽气口的直径为40mm；

（2）筒形侧壁内表面与冶金包壳侧面之间的距离为30mm；

（3）外壳抽气口直径为40mm；

（4）采用的冶金包为容量40t钢水包，冶金包壳上口外径Φ2800mm，下口外径Φ2440mm；冶金包壳侧壁厚15mm，冶金包壳底板厚20mm，冶金包高600mm；内衬侧面部分厚250mm，内衬底部部分厚250mm；

冶金包及真空外壳的制备方法同实施例3，将真空外盖固定在包盖上后，在真空包壳上开设包盖抽气口，并将包盖排气管连接在包盖抽气口上，将真空泵与包盖排气管连通，然后通过真空泵对包盖真空室抽真空至气压为1Pa，然后将包盖排气管焊接封闭；

采用上述装置及方法进行实验表明，冶金包的使用寿命为2000小时；

采用传统装置按上述方法进行同样保温，冶金包的使用寿命为1500小时。

Claims (5)

1.一种带有真空外壳的冶金包装置，包括冶金包，冶金包主要由冶金包壳、包壳内衬和耳轴构成，耳轴固定在连接板上，连接板固定在冶金包壳上，冶金包壳上设有包壳排气孔，包壳内衬设置在冶金包壳内；其特征在于：冶金包壳外壁上设有真空外壳，真空外壳的顶端与冶金包壳顶端固定连接，真空外壳内壁与冶金包壳外壁之间的空隙构成外壳真空室，真空室内的气压为1～5Pa。

2.根据权利要求1所述的一种带有真空外壳的冶金包装置，其特征在于真空外壳上设有真空外壳排气孔，排气管道的一端与真空外壳排气孔连通，另一端与包壳排气孔连通。

3.根据权利要求1所述的一种带有真空外壳的冶金包装置，其特征在于真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成，或者由外壳顶板、外壳底板和筒形侧壁构成；当真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成时，外壳顶板为环形，外壳顶板内侧与冶金包壳顶端固定连接，外壳顶板外侧与桶形壁顶端固定连接，其中连接板与桶形壁内壁固定在一起，桶形壁内壁的其余部分与冶金包壳外壁之间的距离为10～70mm；桶形壁上设有外壳抽气口与外壳真空室连通，外壳抽气口位于耳轴的下方，外壳抽气口与阀门连接，或与封闭的管道连接；当真空外壳由外壳顶板、外壳底板和筒形侧壁构成时，外壳顶板和外壳底板为环形，筒形侧壁的顶端和底端分别与外壳顶板外侧和外壳底板外侧固定连接，外壳顶板的内侧与冶金包壳顶端固定连接，外壳底板的内侧与冶金包壳底端固定连接；其中连接板与筒形侧壁固定连接，筒形侧壁内壁的其余部分与冶金包壳外壁之间的距离为10～70mm；筒形侧壁上设有外壳抽气口与外壳真空室连通，外壳抽气口位于耳轴的下方，外壳抽气口与阀门连接，或与封闭的管道连接。

4.根据权利要求3所述的一种带有真空外壳的冶金包装置，其特征在于当真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成时，桶形壁的底面上固定连接有支座，支座顶端与冶金包壳的底面连接；支座为3个以上，各支座位于冶金包壳底面的中心或冶金包壳底面的周边，其中位于冶金包壳底面周边的支座在冶金包壳底面周边上均匀分布。

5.根据权利要求3所述的一种带有真空外壳的冶金包装置，其特征在于当真空外壳由外壳顶板和桶形壁构成时，且冶金包底部设有底吹装置孔和金属液流孔时，在底吹装置孔和金属液流孔周围设置隔离管，在桶形壁底端设置通孔，隔离管底部与通孔连通，隔离管顶端与冶金包壳的底面连接，使底吹装置孔和金属液流孔与真空室隔离。

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