CN102847899A

CN102847899A - 一种提高铸坯清洁度的方法

Info

Publication number: CN102847899A
Application number: CN2012103484036A
Authority: CN
Inventors: 幸伟; 马春武; 徐永斌; 徐海伦; 陈洪智; 邵远敬; 叶理德; 袁德玉
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明涉及一种提高铸坯清洁度的方法，通过在钢液中吹入氩气来俘获夹杂物，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置长水口或者滑动水口，将氩气引入到钢液中，依靠钢液的湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，有效去除细小夹杂物，进而提高铸坯清洁度。

Description

一种提高铸坯清洁度的方法

技术领域

本发明涉及一种提高铸坯清洁度的方法，属于炼钢连铸领域。

背景技术

连铸坯的洁净度是指铸坯中夹杂物含量的水平，经炉外精炼后的钢水凝固成连铸坯后，后续热加工只能改变夹杂物形态，而不能改变夹杂物数量，因此，铸坯“干净”程度对最终产品质量有重要影响。生产洁净钢时，通过脱氧和精炼操作最大限度地去除夹杂物，提高钢液清洁度。而在浇注过程中主要是防止二次氧化所产生的夹杂。

随着社会经济的发展，对钢的性能要求日益提高，如何有效防止和最大限度地去除夹杂物，提高钢的洁净度是目前研究工作和工业生产的主题。钢中的夹杂物大部分是通过浮力自然上浮去除，但是仅靠自然上浮效率很低，无法满足生产要求，因此需要采用专门的手段来强化夹杂物的去除。目前主要技术手段有：气体搅拌，电磁净化，过滤等。

其中，气体搅拌是最简单有效的方法，通常采用在钢包或中间包底吹氩气的方法，通过射流进入、气泡形成、气泡分散和上浮等过程，以及由此引起的钢水循环流动、界面传质和反应、渣金界面卷混、夹杂物排除等一系列冶金物理化学过程。研究表明，钢中夹杂物的去除效率主要决定于它们与气泡的碰撞概率，碰撞概率又是夹杂物尺寸和气泡尺寸的函数，大颗粒夹杂物与气泡的碰撞概率远远大于小颗粒夹杂物与气泡的碰撞概率。气泡数量越多，气泡尺寸越小，夹杂物被俘获的概率越大。由此可见，夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。气泡尺寸越小，夹杂物被气泡俘获的概率越大。

通过气泡捕获夹杂物颗粒的理论分析可知，钢中夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。作为底吹氩工艺的供气元件，透气砖的结构和使用方式对钢液中夹杂物的去除起着至关重要的作用。吹氩用透气砖平均孔径一般为2-4mm，在常用的吹氩流量范围产生的气泡直径为10-20mm。而有效去除夹杂物的最佳气泡直径为2-15mm，并且气泡在钢液中上浮过程会迅速膨胀。因此，底吹氩产生的气泡捕获小颗粒夹杂物概率很小，对细小夹杂物去除效果不理想。为了去除钢中的细小夹杂物颗粒，必须钢液中制造直径更小的气泡，用以提高气泡对夹杂物的俘获概率。同时，还可以增大碳氧反应的界面积，提高脱氧效果。

将氩气引入到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡。从钢液精炼到连铸整个流程中，只有钢包与中间包之间的长水口才具有如此高的湍流强度，从此处引入气体是比较理想的位置。目前，利用吹氩在钢液中产生气泡，通过气泡俘获夹杂物的方法很多，如中国发明专利200910062737一种连铸中间包气幕挡墙洁净钢液的方法，主要是通过在中间包底部和靠近气源的侧壁的永久层开槽，嵌入透气砖，通过底吹氩气形成惰性气体幕，改善钢液的流动，促使夹杂物上浮去除。但该方法通过透气砖产生的气泡大，对细小夹杂物的去除效果不理想。

此外，目前钢包长水口主要是把从钢包到中间包的钢液与空气隔开，在浇注过程中防止二次氧化所产生的新的夹杂。如中国实用新型专利200520105644.3用于连铸保护浇钢用钢包长水口，主要是通过在长水口内壁设置透气密封环、外壁设置吹气管，吹气管通过长水口本体上端及外环面与钢壳之间形成的气缝到达透气密封环；通过吹起管向密封钢壳内吹入气体时，内部气体通过透气密封圈的耐火纤维吹出到达长水口内部，使水口内部形成正压，防止浇铸钢水过程吸入空气，造成钢水二次氧化。该技术主要的目的是通过密封垫圈和Ar气密封来防止空气渗入而造成钢水二次氧化，氩气通过密封圈渗透进入水口内部，起到密封作用，虽然也可以防止钢液二次氧化而提高洁净度，但并不是通过气泡捕获夹杂物颗粒来提高洁净度

中国实用新型专利201120051787.6一种洁净钢水用钢包长水口，主要是在长水口本体的渣线上方设置吹气导管，通过吹气导管往钢液中吹入Ar气，进而提高钢液洁净度。但其吹气导管位于长水口本体的渣线上方，吹气位置距离中间包液面近，吹入的气体没有充分的时间被钢液的速度冲击而破碎成细小的气泡，因此细小夹杂物去除难以达到理想效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种提高铸坯清洁度的方法，能更有效去除钢中夹杂物。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种提高铸坯清洁度的方法，通过在钢液中吹入氩气来俘获夹杂物，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置长水口或者滑动水口，将氩气引入到钢液中，依靠钢液的湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，有效去除细小夹杂物，进而提高铸坯清洁度。

按上述技术方案，在钢包和中间包的连接处设置长水口，氩气接入点位于长水口的漏斗部或圆柱部内外侧壁之间水平设置的吹气孔处，长水口的吹气孔直接连接吹氩导管，氩气通过吹氩导管经长水口的吹气孔直接吹入钢液。

按上述技术方案，在钢包和中间包的连接处设置长水口，从长水口的圆柱部或漏斗部外侧壁往内水平设置长水口的吹气孔，长水口的吹气孔直接连接吹氩导管；长水口的吹气孔水平往内与一个环形气室连通；环形气室往内的径向延伸方向，水口内侧壁上还开设有多个连通水口内部与环形气室的透气孔；氩气通过吹氩导管经长水口的吹气孔、气室、透气孔直接吹入钢液。

按上述技术方案，所述透气孔沿水口轴向方向设置多排，每排沿水口圆周方向均匀间隔设置多个透气孔。

按上述技术方案，环形气室轴向长度不超过长水口本体的二分之一。

按上述技术方案，每排沿水口圆周方向设置至少4个透气孔。

按上述技术方案，在钢包和中间包的连接处设置滑动水口，氩气接入点位于钢包滑动水口的下水口内外侧壁之间的吹气孔处，吹气孔连接吹氩导管且与气站连通，钢包开浇后，将气站的氩气通过吹氩导管经吹气孔引入到滑动水口内的湍流钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，利用小气泡的上浮有效去除钢中细小夹杂物，提高铸坯清洁度。

按上述技术方案，吹氩流量为5-50L/min，吹氩压力为0.1-2Mpa。

本发明的有益效果在于：

从连接钢包和中间包的连接处引入气体，在此区域钢水流速达到1-3m/s，将氩气引入到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡，从而可获得0.5-1mm的细小气泡。细小的气泡捕获夹杂物的概率很高，小气泡俘获夹杂物进入中间包后迅速上浮，被中间包覆盖剂吸附。这种方法可大大提高氩气泡去除夹杂物的效率。与传统的中间包底吹氩气相比，具有设备简单、投资少、操作灵活和去除夹杂效果好，可有效提高铸坯清洁度特点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图（从长水口漏斗部吹气孔直接吹入氩气）；

图1中：长水口1，吹气孔2，吹氩导管3。

图2为本发明另一个实施例的结构示意图（长水口设置吹气孔后设置透气孔）；

图3为图2的A-A视图；

图2和3中：1、长水口；2气室；3、吹氩导管；4、透气孔。

图4为本发明第三个实施例的结构示意图；

图4中，滑动水口1，上滑板2，下滑板3，下水口4，吹气孔5，吹氩导管6。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

实施例1：

长水口第一种实施结构如图1所示：其中，长水口1的吹气孔2水平设置在钢包长水口的漏斗部内外壁之间，长水口的吹气孔2直接连接吹氩导管3，氩气通过吹氩导管3经长水口的吹气孔2直接吹入钢液。当然，也可以将吹氩导管3和吹气孔2设置在长水口圆柱部上。

一种提高铸坯清洁度的方法，在钢浇注过程中，在中间包就位，安装长水口，钢包开浇后，从长水口的漏斗部与钢包滑动水口相连位置吹入氩气，氩气通过设置在长水口的碗部与钢包滑动水口相连位置的吹氩导管经吹气孔吹入钢液中，吹氩流量为5-50L/min，吹氩压力为0.1-2Mpa。依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，俘获夹杂物进入中间包后迅速上浮，被中间包覆盖剂吸。

实施例2：

长水口第二种实施结构如图2和3所示：根据本发明实施的长水口1本体的上端为台阶状漏斗、下端为圆柱；水口外壁上设置吹氩导管3；在长水口内侧壁与外侧壁之间设置一个与吹氩导管3连通的环形气室2；环形气室2往水口内侧壁的径向延伸方向，水口内侧壁上还开设有多个连通水口内部与环形气室的透气孔4。

所述透气孔4沿水口轴向方向设置多排，每排沿水口圆周方向间隔设置多个透气孔4。

吹氩导管3设置于长水口的台阶状漏斗下方圆筒状柱体或者是漏斗部上；两种情况下环形气室2轴向长度不超过水口本体的二分之一。

每排沿水口圆周方向设置至少4个透气孔4；图2和3中，水口内部设有4排透气孔与气室连通，每排按90°角分布4个透气孔4。也可以是水口内部设有3排透气孔与气室连通，每排按60°角分布6个透气孔4。

上述的实施结构的长水口在生产低碳钢浇注过程中，从钢包长水口1吹入氩气，氩气通过通过吹氩接管3吹入气室2，氩气在一定压力下，通过吹氩导管3进入气室2，氩气在气室内通过各个透气孔4吹入钢液中形成大量的小气泡。吹氩流量为5-50L/min，吹氩压力为0.1-2Mpa。依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，俘获夹杂物进入中间包后迅速上浮，被中间包覆盖剂吸附。由于钢液产生的速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将小气泡击碎成更加细小气泡，气泡数量越多，气泡尺寸越小，夹杂物被俘获的概率越大，进一步提高铸坯清洁度。

实施例3：

本发明第三种实施结构如图4所示，一种洁净钢用钢包滑动水口1，设置于钢包和中间包的连接处，包括上水口和下开口；上下、水口流量通过上下滑板2和3径向开度调整；其特征在于：下水口4内外侧壁之间设置通孔作为吹气孔5，吹氩导管6将吹气孔与气站连通。

所述通孔在下水口4的内外壁之间水平设置。

所述通孔的吹氩流量设定为5-50L/min，吹氩压力为0.1-2Mpa。

在未浇注钢液的时候是封闭的，当开始浇注钢液的时候，钢液通过滑动水口1往下流动。

利用上述水口提高铸坯清洁度的方法实施例分别为：

在生产低、中、高碳钢或IF钢的浇注过程中，在中间包就位，安装滑动水口，钢包开浇后，从连接钢包滑动水口的下水口4吹入氩气，氩气通过设置在钢包滑动水口的下水口位置的吹氩导管6经吹气孔5吹入钢液中，吹氩流量为5-50L/min，吹氩压力为0.1-2Mpa。依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，俘获夹杂物进入中间包后迅速上浮，被中间包覆盖剂吸附。

Claims

1.一种提高铸坯清洁度的方法，通过在钢液中吹入氩气来俘获夹杂物，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置长水口或者滑动水口，将氩气引入到钢液中，依靠钢液的湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，有效去除细小夹杂物，进而提高铸坯清洁度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置长水口，氩气接入点位于长水口的漏斗部或圆柱部内外侧壁之间水平设置的吹气孔处，长水口的吹气孔直接连接吹氩导管，氩气通过吹氩导管经长水口的吹气孔直接吹入钢液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置长水口，从长水口的圆柱部或漏斗部外侧壁往内水平设置长水口的吹气孔，长水口的吹气孔直接连接吹氩导管；长水口的吹气孔水平往内与一个环形气室连通；环形气室往内的径向延伸方向，水口内侧壁上还开设有多个连通水口内部与环形气室的透气孔；氩气通过吹氩导管经长水口的吹气孔、气室、透气孔直接吹入钢液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述透气孔沿水口轴向方向设置多排，每排沿水口圆周方向均匀间隔设置多个透气孔。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：环形气室轴向长度不超过长水口本体的二分之一。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：每排沿水口圆周方向设置至少4个透气孔。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在钢包和中间包的连接处设置滑动水口，氩气接入点位于钢包滑动水口的下水口内外侧壁之间的吹气孔处，吹气孔连接吹氩导管且与气站连通，钢包开浇后，将气站的氩气通过吹氩导管经吹气孔引入到滑动水口内的湍流钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，将大气泡击碎成小气泡，利用小气泡的上浮有效去除钢中细小夹杂物，提高铸坯清洁度。

8.根据权利要求1-4之一或6或7所述的方法，其特征在于：吹氩流量为5-50L/min，吹氩压力为0.1-2Mpa。