CN102554159A

CN102554159A - 一种连铸过程中稀土合金的加入装置及加入方法

Info

Publication number: CN102554159A
Application number: CN2010105884886A
Authority: CN
Inventors: 唐复平; 李镇; 王晓峰; 林洋; 吴春杰; 孙涛; 费鹏; 姜振生; 陈本文; 康伟; 栗红; 孙群; 辛国强; 王荣
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明提供一种连铸过程中稀土合金的加入装置及加入方法，在钢水罐浇注过程中，对中间包长水口壁上进行钻孔，然后将连接有金属三通管的接头插入孔洞中，向金属三通管斜管内吹入惰性气体，喂线机将惰性气体保护下的稀土包芯线穿过金属三通管及接头喂入钢液中。本发明喂入的稀土在钢中的分布均匀，形成的细小夹杂物易于聚集和上浮，对硫化物变质效果显著，柱状晶及偏析区域更小，从而可有效净化钢液。同时可避免连铸板坯内弧1/4范围内的卷渣及板片的纵裂缺陷，彻底消除结晶器喂稀土时漏钢的危险。且稀土加入量可随意调整，从而满足各种连铸宽厚比板坯及先进铸轧技术的稀土加入要求。

Description

一种连铸过程中稀土合金的加入装置及加入方法

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，尤其涉及一种连铸过程中向中间包内加入稀土合金的装置及其方法。

背景技术

稀土在钢铁和金属材料中的作用日益被人们所关注，并广为应用。这是因为，稀土加入钢中具有如下作用：1、净化钢液。稀土加入钢中易形成低熔点的大颗粒稀土复合夹杂物，这类夹杂物与钢液的比表面张力较大，易于上浮排出；2、稀土为活性元素，易于偏聚于晶界，能改变碳化物和非金属夹杂物的属性、形貌、数量、大小和分布；3、微合金化作用，即固溶作用，固溶的稀土能固化晶粒、净化晶界，不仅能提高材料的强韧性，而且还能提高材料的耐腐蚀性能。

然而，稀土元素加入钢中的方法有很高的要求。这主要是由于：1、稀土元素燃点低，易氧化，在高温下易燃烧，在炼钢和浇注过程中很容易在尚未进入钢液前即在空气中燃烧损失；2、稀土元素的化学活性强，与熔渣接触时易与渣中的氧化物组分相互作用，自身被氧化而进入渣中；3、已经加入钢液的稀土元素与钢中的硫等作用后生成的产物或溶在钢液中的稀土元素与熔渣、耐火材料接触或有机会与空气接触时，都会发生再氧化反应，使硫回到钢液中，而稀土元素本身则不断地再变为氧化物进入熔渣，直至消耗殆尽。

目前，稀土的加入普遍采用向连铸结晶器内喂稀土丝的方法。连铸结晶器内喂稀土丝工艺具有稀土回收率高，易稳定、准确地控制稀土加入量等优点。但该方法亦存在如下缺陷：1、稀土加入时间较迟，稀土在结晶器中没有充分扩散，且没有能够使夹杂物上浮的动力学条件，所以稀土反应产物绝大部分都残留在钢中而不能去除；2、稀土与硫在钢坯断面上分布不均匀，从而影响了该工艺在高质量钢铁产品及纯净钢中的应用；3、该方法对连铸坯的最小厚度有一极限值要求，在中板坯的应用将产生缺陷而导致钢板报废。

迄今为止，尚未见在连铸过程中经由中间包向钢液中加入稀土合金的记载及报道。然而，中间包冶金亦是一项特殊的炉外精炼技术，随着对钢液纯净度要求的不断提高，中间包冶金已经成为炼钢生产流程中保证获得优良钢质的关键一环。中间包已不再仅仅是一个简单的容器，而是作为进一步控制钢液非金属夹杂物尺寸与数量、对微量合金元素进行微量调控的一个重要途径和工具。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种稀土合金加入量可调，稀土元素在钢中分布均匀，有利夹杂物上浮，可缩小柱状晶区及偏析区，提高硫化物变质效果，能适合不同宽厚比板坯的连铸过程中中间包稀土合金的加入装置及其加入方法。

为达此目的，本发明所采取技术解决方案是：

一种连铸过程中稀土合金的加入装置，由接头、金属三通管及卡箍组成；中空的接头呈上大下小阶梯型，接头上端与金属三通管直管一端连接，金属三通管斜管连接惰性气体管路，接头与一卡箍相连。

所述接头的内径为2～30 mm。

所述金属三通管直管与斜管的外径均为2～30mm，金属三通管直管轴线与斜管轴线之间的夹角为10°～170°。

一种应用上述连铸过程中稀土合金的加入装置的加入方法，是在钢水罐浇注过程中，对中间包长水口壁上进行钻孔，然后将上述加入装置的接头下部插入孔洞中，通过卡箍将接头固定在长水口壁上；向金属三通管斜管内吹入惰性气体，在惰性气体保护下，喂线机将稀土包芯线穿过金属三通管直管及接头喂入钢液中。

所述中间包长水口壁上的孔洞数量至少为1个。

所述的中间包长水口壁上的孔洞直径为4～40mm，孔洞轴线与长水口轴线间带有2°～80°夹角。

所述中间包长水口壁上的孔洞位置距长水口上端40～600 mm。

所述中间包长水口壁上的孔洞沿长水口轴向、径向或斜向均匀分布或不均匀分布。

所述惰性气体为Ar、N₂或Ar与N₂的混合气体。

所述吹入的惰性气体流量为10～300 L/min，气压为1～12atm。

本发明的有益效果为：

与采取结晶器喂稀土丝工艺等现有技术相比，本发明的显著优点是：

1、本发明在中间包长水口喂入的稀土包芯线在钢液中的熔化与溶解时间长，与钢液及其中的氧、硫、夹杂物的作用更充分，稀土在钢中的分布更加均匀。对钢液粘度的降低作用更好，形成的细小夹杂物易于聚集、长大和上浮，对硫化物变质效果更显著，柱状晶及偏析区域更小，从而可有效净化钢液，提高钢的内在质量。

2、可避免连铸板坯内弧1/4范围内的卷渣缺陷，彻底消除结晶器喂稀土时漏钢的危险，杜绝了板片的纵裂缺陷。

3、稀土合金的加入量可根据需要随意调整，从而满足连铸大宽厚比板坯、薄板坯及先进铸轧技术的稀土加入要求。

4、可使钢液中合金元素精确加入命中率达到±10ppm之间，极大提高了合金元素的稳定收得率。

5、本发明简单易行，便于掌握和控制，且操作成本低。

附图说明

附图为连铸过程中稀土合金的加入装置装配示意图。

图中：接头1、金属三通管2、卡箍3、长水口4。

具体实施方式

由附图可见，本发明连铸过程中稀土合金的加入装置主要是由接头1、金属三通管2及卡箍3所组成。接头1整体形状为一上大下小的阶梯型中空管件，接头1上端带有内螺纹，下部外壁上敷设有耐高温粘接剂；同时在接头1下端及阶梯台连接部位还设有石棉垫片，以便起到密封作用。金属三通管2分为直管部分和斜管部分，斜管一端焊接在直管中部，直管一端带有外螺纹，通过螺纹连接在接头1的上端；直管部分主要作用是输送稀土包芯线；斜管一端焊接在直管中部，另一端与外部的惰性气体管路连接。卡箍3为钢板弯制而成的环形片，环形片内径与中间包长水口4的外径相同，卡箍3与接头1相连，并负责将接头1固定在中间包长水口4的外壁上。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

接头1内径为10 mm，金属三通管2直管与斜管外径均为10 mm，金属三通管2直管轴线与斜管轴线之间的夹角为30°。采用两流板坯连铸机，铸坯断面为1150×230 mm，拉速为1.2 m/min。

首先，进行钻孔和设备连接。在钢水罐浇注过程中，沿中间包长水口4外壁的径向用电钻对称钻出2个直径为13mm的孔洞，孔洞位置距长水口4上端400 mm，孔洞轴线与长水口4轴线间的夹角为10°。将已预装好的2个加入装置的接头1下部分别插入各自的孔洞中，通过卡箍3将接头1连同加入装置一起固定在长水口4的外壁上。

其次，进行惰性气体吹入和喂线。以流量50 L/min和气压2atm的气压，向金属三通管2的斜管内吹入氩气，在氩气保护下，喂线机以90m/min的喂线速度将直径为5mm的稀土包芯线通过金属三通管2的直管及接头1喂入钢液中，单路喂线量为280m。

实施例2：

接头1内径为20 mm，金属三通管2直管与斜管外径均为20 mm，金属三通管2直管轴线与斜管轴线之间的夹角为120°。采用两流板坯连铸机，铸坯断面为1150×230 mm，拉速为1.0 m/min。

首先，进行钻孔和设备连接。在钢水罐浇注过程中，在距长水口4上端200 mm处用电钻向下螺旋状分布地钻出8个直径为24mm的孔洞，孔洞轴线与长水口4轴线间的夹角为50°。将已预装好的8个加入装置的接头1下部分别插入各自的孔洞中，通过卡箍3将所有接头1连同加入装置一起固定在长水口4的外壁上。

其次，进行惰性气体吹入和喂线。以流量100 L/min和气压8atm的气压，向金属三通管2的斜管内吹入氮气，在氮气保护下，喂线机以20m/min的喂线速度将直径为15mm的稀土包芯线通过金属三通管2的直管及接头1喂入钢液中，单路喂线量为70m。

实施例3：

接头1内径为30 mm，金属三通管2直管与斜管外径均为30 mm，金属三通管2直管轴线与斜管轴线之间的夹角为150°。采用两流板坯连铸机，铸坯断面为1150×230 mm，拉速为1.0 m/min。

在钢水罐浇注过程中，在距长水口4上端500 mm处用电钻向下不规则地钻出5个直径为35mm的孔洞，孔洞轴线与长水口4轴线间的夹角为75°。将已预装好的5个加入装置的接头1下部分别插入各自的孔洞中，通过卡箍3将所有接头1连同加入装置一起固定在长水口4的外壁上。

以流量20 L/min和气压11atm的气压，向金属三通管2的斜管内吹入Ar与N₂的混合气体。喂线机以90m/min的喂线速度将直径为45mm的稀土包芯线通过金属三通管2的直管及接头1喂入钢液中，单路喂线量为140m。

经上述处理后的铸坯中RE含量达到70～90ppm，RE收得率为71～85%，拉坯过程平稳，铸坯表面无纵裂缺陷，连铸板坯内弧1/4范围内未发现卷渣缺陷，且未出现任何漏钢事故。

Claims

1.一种连铸过程中稀土合金的加入装置，其特征是，由接头、金属三通管及卡箍组成；中空的接头呈上大下小阶梯型，接头上端与金属三通管直管一端连接，金属三通管斜管连接惰性气体管路，接头与一卡箍相连。

2.根据权利要求1所述的连铸过程中稀土合金的加入装置，其特征是，所述接头的内径为2～30 mm。

3.根据权利要求1所述的连铸过程中稀土合金的加入装置，其特征是，所述金属三通管直管与斜管外径均为2～30mm，金属三通管直管轴线与斜管轴线之间的夹角为10°～170°。

4.一种应用权利要求1所述连铸过程中稀土合金的加入装置的加入方法，其特征是，在钢水罐浇注过程中，对中间包长水口壁上进行钻孔，然后将权利要求1所述加入装置的接头下部插入孔洞中，通过卡箍将接头固定在长水口壁上；向金属三通管斜管内吹入惰性气体，在惰性气体保护下，喂线机将稀土包芯线穿过金属三通管直管及接头喂入钢液中。

5.根据权利要求4所述的连铸过程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述中间包长水口壁上的孔洞数量至少为1个。

6.根据权利要求4所述的连铸过程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述的中间包长水口壁上的孔洞直径为4～40mm，孔洞轴线与长水口轴线间带有2°～80°夹角。

7.根据权利要求4所述的连铸过程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述中间包长水口壁上的孔洞位置距长水口上端40～600 mm。

8.根据权利要求4所述的连铸过程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述中间包长水口壁上的孔洞沿长水口轴向、径向或斜向均匀分布或不均匀分布。

9.根据权利要求4所述的连铸过程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述惰性气体为Ar、N₂或Ar与N₂的混合气体。

10.根据权利要求4所述的连铸过程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述吹入的惰性气体流量为10～300 L/min，气压为1～12atm。