CN102312052A - 扁平单管型真空精炼装置 - Google Patents

Abstract

扁平单管型真空精炼装置属于熔融合金的处理，尤其涉及钢液炉外精炼。该装置包括浸渍管、钢包和钢包车，浸渍管由上真空室和熔膛构成，其上设顶枪、真空抽气机构和取样机构；钢包底部部设透气砖，特点是浸渍管下部扁平，横截面为近似椭圆形，两长边壁平直、平行与两短边壁相接，该圆弧与钢包同心，椭圆长轴在钢包直径线上方，长边壁与钢包内壁之间构成测温取样区，测温取样机构深入其中，底吹氩透气砖偏心设置，透气孔位于浸渍管正下方。优点是：构思新颖、结构简化、紧凑、易制造、成本低、操作方便，提高了精炼的稳定性和可靠性，增大脱碳速度，增强脱碳的稳定性，测温取样方便，确保生产顺利进行，有利于提高钢种质量，有利于降低生产成本。

Description

扁平单管型真空精炼装置

技术领域

本发明属于熔融金属合金的处理，尤其涉及钢液炉外精炼装置。

背景技术

生产高洁净度的优质钢材，需要对钢液进行炉外精炼。当前多采用RH真空循环精炼装置，该装置真空室下部安装与其相通的两根浸渍管，即上升管和下降管。真空精炼处理时，将浸渍管插入钢液中，靠真空室抽真空的压差使钢液由浸渍管进入真空室，同时从上升管吹入驱动气体，通常为氩气，利用气泡泵原理抽引钢液通过真空室和下降管产生循环运动，其基本功能是脱气、脱碳、脱氧、合金成分微调以及成分和温度均匀化；根据所配备的喷枪不同，功能又有所不同，主要有加热、吹氧强制脱碳、喷粉脱硫、去夹杂等。其缺点是：浸渍管的使用寿命较低，浸渍管直径较小，真空室内易粘结残钢和残渣，影响正常操作和使用寿命；精炼过程的脱硫率低，不易生产极低硫钢种。

中国知识产权局公开的“多功能复吹单嘴精炼炉”（CN2432219Y）对RH真空循环精炼装置进行了改进，将其上升管和下降管改造成与真空室内径1.2～1.5：1的圆型单腿浸渍管，以增加环流量和方便操作；将上升管吹氩环吹氩改为从钢包底部透气砖偏心吹氩以增大气泡上升路径，强化钢液搅拌，有效促进钢液的循环。氩气从钢包底部透气砖吹入，最大范围地向钢液表面传播，到达钢液自由液面时气泡经过了足够高的行程，极大增加了气--液的接触面积。与RH装置相比，单嘴精炼炉具有钢液循环流量大，脱气、脱硫率高，真空室和浸渍管寿命长的优点，同时它还可以消除RH精炼装置中真空室内粘结残钢和残渣的弊端。适用于真空脱碳、脱硫，脱氧，去除钢中氢、氮等气体和非金属夹杂物，生产高洁净度的优质钢和合金。其缺点，一是在真空精炼过程中钢液循环流动对钢包底吹气体的气泡上升路径扰动较大，而圆型的浸渍管对其限制不明显，导致真空室中钢液的流场紊乱，单位时间内钢液的循环流量降低且不稳定，从而影响真空室内钢液脱碳反应的稳定进行，脱碳速率变化较大；二是由于圆型浸渍管外径尺寸的限制，底吹元件的位置靠近钢包中心，钢水环流路径变窄，环流空间减小，降低了钢水环流量和脱碳反应空间；三是浸渍管为圆型且内径较大，加上浸渍管外面的耐火材料，浸渍管外壁和钢包内壁的间隙较小，这样就造成生产过程中测温、取样操作非常困难，导致整个精炼过程无法进行实时监控，影响正常生产，从而限制了该项技术在国内的推广应用。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种扁平单管型真空精炼装置，解决真空精炼过程中循环钢液对钢包底吹气体的气泡上升路径扰动大导致脱碳速率不稳定、钢液环流路径小导致脱碳速率低以及真空精炼过程中测温、取样操作困难的问题，提高单嘴真空精炼炉的适应性和可靠性，确保生产顺利进行。

扁平单管型真空精炼装置，包括浸渍管、钢包和钢包车，浸渍管位于钢包上方，钢包置于钢包车上；浸渍管由上真空室和炉膛构成，其上设顶枪、真空抽气机构和加料机构；钢包底部设底吹氩透气砖，其特点是所述的浸渍管下部扁平，横截面为近似椭圆形，椭圆长轴的投影与垂直于钢包直径线重合；长边壁与钢包内壁之间构成测温取样区，测温取样机构深入其中；所述底吹氩透气砖偏心设置，位于浸渍管横截面椭圆长轴正下方。

本发明进一步改进，所述的浸渍管由长边壁和短边壁连接，两长边壁平直、平行且相等，两短边壁在同一圆周上。

本发明进一步改进，所述的真空室内径与浸渍管横截面长轴之比为1.0～1.1:1。

本发明进一步改进，所述的浸渍管横截面椭圆长轴与短轴之比为0.8：0.5～0.3。

本发明进一步改进，所述的底吹氩透气砖中心与钢包中心距离为长轴一半的0.3～0.7。

精炼时，扁平浸渍管可以将钢包底气体的气泡上升路径限制在浸渍管的短轴窄壁之间，气泡上升路径受钢液循环流动的扰动变小，真空室中的钢液流场合理，真空脱碳速率增大且稳定；由于采用了类似椭圆的扁平设计，长轴方向的外径增大，底吹元件的位置比圆型浸渍管的底吹元件位置外移，增大了环流路径和环流空间，提高了环流量和脱碳反应空间，从而增加脱碳速率；扁平型浸渍管长边壁与钢包内壁的间隙增大，生产过程中在这区域可以方便的进行测温、取样操作。

与现有技术相比，优点是：构思新颖，结构简化、紧凑、合理，容易制造，成本低；操作方便，提高了精炼装置运行的稳定性和可靠性，增大脱碳速率，增强脱碳的稳定性，测温取样方便，确保生产顺利进行，有利于提高钢种质量，有利于降低生产成本。

附图说明

下面对照附图对本发明作进一步发明。

图1是扁平单管型真空精炼装置结构示意图。

图2是图1之A-A截面图。

图3是图1之B-B截面图。

具体实施方式

由图1、图2、图3可以看出扁平单管型真空精炼装置由浸渍管6、钢包7和钢包车7组成，浸渍管位于钢包正上方，钢包置于钢包上，精炼时，钢包顶升，浸渍管浸入钢包里的钢液中。浸渍管由上真空室3和炉膛4构成，其上设顶枪1吹氧，设真空抽气机构2抽真空，设加料机构4添加物料。钢包底部设底吹氩透气砖8，氩气由透气砖进入钢液中。

由图2、图3进一步看出，浸渍管下部扁平，横截面成近似椭圆形，两长边壁11平直、平行且相等。两短边壁12为同圆的两段弧面，长边壁与短边相接。使用装配时，圆弧的圆心与钢包中心一致，浸渍管椭圆的长轴13位于垂直操作平台方向的钢包直径上方，长轴与真空室内径之比为1.0～1.1:1 , 长轴与短轴14之比为0.8：0.5～0.3。钢包底部设底吹氩透气砖，其中心距钢包中心为长轴一半的0.3～0.7。长边壁11与钢包内壁之间构成测温取样区，测温取样机构10在该区域内测温区样。

精炼时，钢包7放在钢包车9上，钢包盛满钢水后钢包车开到处理位，从透气砖8吹入氩气将钢包内钢液液面的顶渣吹开，顶升钢包将浸渍管浸入钢包钢液液面7下300mm左右，开启真空抽气机构2抽真空，真空处理开始，从透气砖吹入氩气的流量和压力根据需要进行调节，测温取样机构10进行测温取样操作，精炼过程中根据钢种要求通过加料装置4加入所需的合金或渣料，当成分和温度达到要求时，破空，将钢包降至原位，真空处理精炼过程结束。

Claims (5)

1.扁平单管型真空精炼装置，包括浸渍管（5）、钢包（7）和钢包车（9），浸渍管位于钢包上方，钢包置于钢包车上；浸渍管由上真空室（3）和炉膛（5）构成，其上设顶枪（1）、真空抽气机构（2）和加料机构（4）；钢包底中设底吹氩透气砖（8），其特征在于浸渍管下部扁平，横截面为近似椭圆形，椭圆长轴（13）在钢包直径线上方，长边壁与钢包内壁间构成测温取样区，测温取样机构深入其中；所述的底吹氩透气砖偏心设置透气孔，位于浸渍管横截面椭圆长轴正下方。

2.根据权利要求1所述的扁平单管型真空精炼装置，其特征在于所述的浸渍管由长边壁和短边壁连接，两长边壁平直、平行且相等，两短边壁在同一圆周上。

3.根据权利要求1所述的扁平单管型真空精炼装置，其特征在于所述的真空室内径与浸渍管横截面椭圆的长轴（13）之比为1.0～1.1:1。

4.根据权利要求1所述的扁平单管型真空精炼装置，其特征在于所述的浸渍管横截面椭圆长轴（13）与短轴（14）之比为0.8：0.5～0.3。

5.根据权利要求1所述的扁平单管型真空精炼装置，其特征在于所述的底吹氩透气砖（8）透气孔中心与钢包中心距离r与长轴R一半之比为0.3～0.7。

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