CN103866090A - Rh真空精炼装置所用套筒式浸渍管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管，主要由环形套管、圆管形隔墙、大梁和法兰盘组成，其中：圆管形隔墙设立于环形套管正中间，同环形套管为同一轴心，以此在圆管形隔墙内侧形成了一内部圆形管和在圆管形隔墙外侧由圆管形隔墙外壁同环形套管内壁之间形成的一外部环形管两个空间，该两个空间可以分别做为RH浸渍管的上升管和下降管使用，由于此种结构的浸渍管充分利用真空室底部空间，增大浸渍管钢液的流通面积，因而可显著增加真空循环脱气装置RH的循环流量。

Description

RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管

技术领域

本发明涉及钢水炉外精炼领域，特别涉及一种RH真空精炼装置所用浸渍管。

背景技术

在炉外精炼领域，钢水真空精炼装备主要有RH、VD等装置。RH是指整体式或分体式的真空室，在处理钢液时，所有冶金反应都是在真空室内进行，RH的底部为两个圆形的浸渍管,分别为上升管和下降管，上部连接热弯管，热弯管与抽真空系统连接，各部分组合成为一套真空精炼装置。

RH的整个冶金反应过程均在砌有耐火砖衬的真空室内进行。当浸渍管插入到钢水中后，开始对其真空室进行抽真空，此时在大气压力的作用下钢液液面在真空室内上升，同时，在上升管的较低位置吹入作为提升气体使用的氢气，在提升气体上升带动下上升管中的钢液加速上升，随着压力的降低以及真空室内气体的析出，钢水呈喷泉状进入真空室，钢液雾化为细小的液滴。由于真空下混合于钢液中的气体被吸走，钢液因重力的作用又从下降管流回到钢包中，这样就实现了钢液进出真空室的持续循环。

RH精炼的限制性环节在于钢液的循环流动和混合，无论钢液成分和温度均匀化，还是脱气、脱碳、脱硫等精炼反应的速度与效果，都与之有关。所以，循环流量Q是反映RH装置处理效率的指标之一，可由以下经验公式表示：

Kuwabara公式：

$Q=114\×G^{\frac{1}{3}}\×d^{\frac{4}{3}}\×[\mathrm{Ln}\frac{P_0}{P}{]}^{\frac{1}{3}}$

其中：G为供气流量（单位：Nm³/min）

D为浸渍管直径（单位：m）

P_o为大气压力（单位：Pa）

P为真空室残余压力（单位：Pa）

小野清雄公式：

Q=3.8×10^-4Du^0.3Dd^1.1G^0.31Hg^0.5

其中：Du为上升管直径（单位：cm）

Dd为下降管直径（单位：cm）

G为供气流量（单位：Nm³/min）

Hg为出气口至上升管上口的距离（单位：cm）

高效能的装置是技术发展追求的目标，RH的最大钢水循环率已由早期的30%～50%提高到70%以上，甚至达到100%。由经验公式可以得出，对于确定容量的钢包，提高RH循环效能的途径有增大浸渍管内径、增大提升气流量和减小真空室内气体压力等几种形式，但下述因素的制约，循环效能的进一步提高具有相当的难度，这些因素包括：

（1）RH处理装置的真空度已经达到100Pa以下，一般能达到50Pa，能够满足脱气要求，而继续降低真空度则需要消耗更多能源，得不偿失；

（2）生产和实验证明，提升气体流量增大到一定程度后，钢液循环流量不增反降;并且增大提升气流量需真空泵有更大的抽气能力才能满足真空度要求；

（3）浸渍管工作时需插入钢水包内，增大浸渍管结构尺寸受到钢水包尺寸的严重制约。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管，该RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管能够在不改变现有RH真空精炼装置结构和尺寸的条件下增大循环流量，提高RH真空精炼装置的效能。

为达到上述目的，本发明设计出了一种RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管，本发明完成的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管主要是由环形套管、圆管形隔墙、大梁和法兰盘组成，其中：环形套管即为浸渍管的外侧管，圆管形隔墙设立于环形套管正中间，同环形套管为同一轴心；大梁开有内孔，大梁内孔直径和圆管形隔墙内径相一致，大梁的耐火衬内部的钢结构与圆管形隔墙顶部钢结构焊接固定，大梁的外端设有3-4个互成等角度的翅板，大梁翅板的钢结构又与环形套管顶端的钢结构焊接固定在一起；法兰盘焊接固定在环形套管外壁顶端处，通过法兰盘与RH真空精炼装置真空室外壁相固定，以此在圆管形隔墙内侧形成内部圆形管，并且在圆管形隔墙外侧由圆管形隔墙外壁同环形套管内壁之间形成外部环形管，内部圆形管和外部环形管构成两个空间，所述两个空间可以分别作为RH浸渍管的上升管和下降管使用，且上升管下部设有提升气吹入导管，提升气吹入导管上设有出气口；真空室底面中心开有内孔，内孔与浸渍管的内部圆形管同轴等径，内孔外壁的厚度与浸渍管大梁厚度相同，内孔外壁与真空室外壁之间开设环形孔，且设有与浸渍管翅板相同数量的真空室底面大梁加以固定，真空室底面大梁与浸渍管翅板在垂直方向重叠，以此在真空室底面形成与浸渍管的内部圆形管和外部环形管相通的空间。

如何选择上升管和下降管将根据生产实际情况确定，当选择内部圆形管为上升管时，圆管形隔墙内的下部需设置圆环形提升气吹入导管，并开设有出气口；当选择外部环形管为上升管时，可在浸渍管外壁内侧或圆管形隔墙外侧开设圆环形提升气吹入导管，并设有出气口。

进一步，浸渍管的环形套管外径D₁的长度为0.75-0.98倍的钢包上口内径D₀，浸渍管的环形套管壁厚L₁为150mm-750mm，圆管形隔墙的厚度L₂为1.0-1.5倍的环形套管壁厚L₁。

进一步，浸渍管的上升管与下降管的面积比可通过设置内部圆形管内径来改变，内部圆形管的内径D₂为0.05-0.80D₁。

进一步，浸渍管的浸入深度L₃为100mm-800mm。

进一步，提升气吹入导管的提升气出口设置在所述上升管的下部，且所述提升气出口沿所述上升管轴向由低向高设置为1～3层，每层间距150mm～300mm，且每一层至少设有1个出气口。

本发明完成的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管，通过将上升管和下降管设置为一体，充分利用了真空室底面面积，使得在满足耐火衬厚度要求的同时，最大限度地增加浸渍管钢液流通面积，增加了上升管与下降管的流通面积，并取得了如下效果：

（1）本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管与现有的分体式圆形浸渍管相比，循环流量在不增加提升气流量的情况下得到明显提高；

（2）本发明RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管通过加大上升管和下降管的流通面积使得由于工作过程中沾渣导致的上升管与下降管流通面积减小造成的维修及最终报废的周期延长，因此本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管比现有分体式圆形浸渍管使用寿命得以延长；

（3）由于上升管和下降管的流通面积增加，允许提升气流量能够有效增加，并进一步加大循环流量；

（4）本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管通过增大上升管和下降管的流通面积后，上升管出口处钢液的最大速度降低，有利于减小钢液飞溅高度，降低真空室内的冷钢附着量；

（5）对于同样的钢液循环流量要求，本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管可以比现有的分体式圆形浸渍管减小提升气流量，并进一步减少真空泵抽气量。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1为本发明RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管结构剖面示意图；

图2为图1逆时针旋转45°后结构剖面示意图；

图3为图1之A-A截面图；

图4为图1之B-B截面图；

图5为图4中I部分的提升气吹入导管及其出气的结构示意图。

图中：1为真空室外壁，2为环形套管，3为圆管形隔墙，4为大梁，5为法兰盘，6为内部圆形管，7为外部环形管，8为提升气吹入导管，9为出气口。

具体实施方式

现以选取处于内部的圆形管为上升管、外部环形管为下降管为例，对本发明进行进一步说明。如图1、图2、图3及图4所示，本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管主要是由环形套管2、圆管形隔墙3、大梁4和法兰盘5组成，其中：环形套管2即为浸渍管的外侧管，圆管形隔墙3设立于环形套管2正中间，与环形套管2同轴。大梁4开有内孔，大梁内孔直径和圆管形隔墙3内径相一致，其耐火衬内部的钢结构与圆管形隔墙顶部钢结构焊接固定。大梁的外端设有4个互成90度角的翅板，大梁的翅板的钢结构又与环形套管顶端的钢结构焊接固定在一起。法兰盘5焊接固定在环形套管外壁顶端处，通过法兰盘5与RH真空精炼装置的真空室外壁1相固定，以此在圆管形隔墙3内侧形成了一内部圆形管6，并在圆管形隔墙外壁与环形套管内壁之间形成了一外部环形管7，也就是，共形成有内部圆形管6和外部环形管7这两个空间，所述两个空间可以分别做为RH浸渍管的上升管和下降管使用，且上升管的下部设有提升气吹入导管8，提升气吹入导管8上设有出气口9，提升气吹入导管8同出气口9的结构如附图5所示。

为了与浸渍管配合，真空室底面中心开有内孔，内孔与浸渍管的内部圆形管6同轴等径，内孔外壁的厚度与圆管形隔墙3厚度相等，内孔外壁与真空室外壁1之间开设环形孔，且设有与浸渍管的翅板相同数量的真空室底面大梁加以固定。真空室底面大梁与浸渍管翅板在垂直方向（或竖直方向）重叠，在真空室底面形成与浸渍管的内部圆形管和外部环形管相通的空间。

如何选择上升管和下降管将根据生产实际情况确定，当选择内部圆形管为上升管时，圆管形隔墙内可设置圆环形气管，并开设出气口；当选择外部环形管为上升管时，可在浸渍管外壁内侧和圆管形隔墙外侧开设环形气管，并设有出气口。

本实施例的环形套管2与RH真空精炼装置的真空室外壁1以焊接固定的法兰盘5方式固定，浸渍管通过法兰板焊接固定在真空室底部，翅板与环形套管2的内部钢结构通过焊接固定为一个整体。

进一步，环形套管外径D₁的长度为0.75-0.98倍的钢包上口内径D₀，环形套管厚L₁为150mm-750mm。优选的，环形套管外径D₁的长度可取0.9D₀。

进一步，浸渍管的内部圆形管6与外部环形管7的面积比可通过设置内部圆形管内径来改变，圆管形隔墙3的厚度L₂为1.0-1.5L₁，内部圆形管的内径D₂为：0.05-0.80D1，优选的，圆管形隔墙3的厚度L₂可取为1.2L₁。

本实施例的浸渍管的浸入深度L₃为100mm-800mm，可根据实际生产情况以及RH真空精炼炉的大小，选取最优的浸入深度。

本发明RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管，通过将上升管和下降管设置为一体，充分利用了真空室底面面积，使得在满足耐火衬厚度要求的同时，最大限度地增加浸渍管钢液流通面积，增加了上升管与下降管的面积当量直径。本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管与现有的分体式圆形浸渍管相比，取得了如下的效果：

本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管与现有的分体式圆形浸渍管相比，循环流量在不增加提升气流量的情况下得到明显提高。

本发明RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管通过加大上升管和下降管的流通面积使得由于工作过程中沾渣导致的上升管与下降管流通面积减小造成的维修及最终报废的周期延长，因此本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管比典型分体式浸渍管使用寿命得以延长。

由于上升管和下降管的流通面积增加，允许提升气流量能够有效增加，并进一步加大循环流量。

本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管通过增大上升管和下降管的流通面积后，上升管出口处钢液的最大速度降低，有利于减小钢液飞溅高度，降低真空室内以及热弯管内的冷钢附着量。

对于同样的钢液循环流量要求，本发明的RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管可以比现有的分体式浸渍管减小提升气流量，并进一步减少真空泵抽气量。

下面对采用本实施例套筒的RH真空精炼装置的具体实施方式详细说明。

如附图所示，为采用本实施例套筒的RH真空精炼装置的结构示意图，该RH真空精炼装置，包括真空室和抽真空装置，真空室的底部固定设置本实施例的套筒式浸渍管，浸渍管的上部设有热弯管，抽真空装置与热弯管相通，本实施例的套筒式浸渍管通过法兰盘5固定在真空室外壁1底部，连接稳固。同时，为了与本实施例套筒式浸渍管配合，真空室底面需开设内孔，直径与本实施例的圆管形隔墙3内径相一致，且同圆管形隔墙3为同一轴心。另外，大梁的外端设有4个互成90度角的翅板，大梁翅板的钢结构又与环形套管顶端的钢结构焊接固定在一起。为了与浸渍管配合，真空室底面中心开有内孔，内孔与浸渍管的内部圆形管6同轴等径，内孔外壁的厚度与圆管形隔墙3厚度相等，内孔外壁与真空室外壁1之间开设环形孔，且设有与浸渍管翅板相同数量的真空室底面大梁加以固定。真空室底面大梁与浸渍管翅板在垂直方向重叠，在真空室底面形成与浸渍管的内部圆形管和外部环形管相通的空间。

表1为现有180t的RH真空精炼装置分体式圆形浸渍管的相关实践参数及循环流量，表2为本发明上升管选为内部圆形管时180t的RH真空精炼装置循环流量，表3为本发明上升管选为外部环形管时180t的RH真空精炼装置循环流量。

现有分体式圆形浸渍管的循环流量及相关参数表1

套筒式浸渍管循环流量表2

套筒式浸渍管循环流量表3

如表1所示，为180t的现有的分体式圆形浸渍管RH真空精炼装置的相关参数及循环流量，其浸渍管内径为1860mm，上升圆管中心与下降管圆管中心的距为1360mm，设一层出气口，出气口距真空室距离1000mm，圆形管内径为550mm，供气流量为2.0Nm^3/min，真空室压力为500Pa，循环流量为113t/min。

如表2所示，为采用本实施例套筒式浸渍管选择内部圆形管为上升管的RH真空精炼装置相关参数及实践流量，其中环形套管外径D₁取0.9倍的钢包上口直径D₀即2711mm，环形套管壁厚L₁为325mm，内部圆形管隔墙厚度L₂为1.2倍L₁即390mm，出气口距真空室距离1000mm，吹气量为2.00Nm³/min，真空室内压力为500Pa。通过将浸渍管设置为套筒形充分利用了真空室底面面积，使得在满足耐火衬厚度要求的同时，尽可能增加浸渍管钢液流通面积，在选择所述浸渍管时，RH真空精炼装置的循环流量的得到了极大的升高。在其它实践参数相同的情况下，通过改变内部圆形管的内径D₂由680mm变化至150mm，RH真空精炼装置的循环流量在280t/min到340t/min中变化，钢水的循环流量提高了147.78%-200.88%，极大地提高了RH真空精炼装置的循环流量，缩短了冶炼周期。

如表3所示，为采用本实施例套筒式浸渍管选择内部圆形管为下降管的RH真空精炼装置的相关实践参数及其循环流量，其中环形套管外径D₁取0.9倍的钢包上口直径D₀即2711mm，环形套管壁厚L₁为325mm，圆形隔墙厚度L₂为1.2倍L₁即390mm，出气口距真空室距离1000mm，吹气量为2.00Nm³/min，真空室内压力为500Pa。在其它实践参数相同的情况下，改变内部圆形管的内径D₂由680mm变化至450mm，RH真空精炼装置的循环流量在185t/min到122t/min中变化，钢水的循环流量提高了63.7%-7.96%，较为明显地提高了RH真空精炼装置的循环流量，缩短了冶炼周期。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管，其特征是，浸渍管包括环形套管、圆管形隔墙、大梁和法兰盘，其中：环形套管为浸渍管的外侧管，圆管形隔墙设立于环形套管正中间，同环形套管为同一轴心；大梁开有内孔，大梁内孔直径和圆管形隔墙内径相一致，大梁的耐火衬内部的钢结构与圆管形隔墙顶部钢结构焊接固定；大梁的外端设有3-4个互成等角度的翅板，大梁翅板的钢结构还与环形套管顶端的钢结构焊接固定在一起；法兰盘焊接固定在环形套管外壁顶端处，通过法兰盘与RH真空精炼装置真空室外壁相固定，以此在圆管形隔墙内侧形成内部圆形管，并且在圆管形隔墙外侧由圆管形隔墙外壁与环形套管内壁之间形成外部环形管，内部圆形管和外部环形管构成两个空间；所述两个空间分别作为RH浸渍管的上升管和下降管使用，且在上升管下部设有提升气吹入导管，提升气吹入导管上设有出气口；真空室底面中心开有内孔，内孔与浸渍管圆形管同轴等径，内孔外壁的厚度与浸渍管大梁厚度相同，内孔外壁与真空室外壁之间开设环形孔，且设有与浸渍管的翅板相同数量的真空室底面大梁加以固定，真空室底面大梁与浸渍管的翅板在垂直方向重叠，以此在真空室底面形成与浸渍管的内部圆形管和外部环形管相通的空间。

2.根据权利要求1所述的套筒式浸渍管，其特征是，浸渍管的环形套管外径D₁的长度为0.75-0.98倍的钢包上口内径D₀，浸渍管的环形套管壁厚L₁为150mm-750mm，圆管形隔墙的厚度L₂为1.0-1.5倍的环形套管壁厚L₁。

3.根据权利要求1所述的套筒式浸渍管，其特征是，浸渍管的上升管与下降管的面积比通过设置内部圆形管内径来改变，内部圆形管的内径D₂为0.05-0.80D₁。

4.根据权利要求1所述的套筒式浸渍管，其特征是，浸渍管的浸入深度L₃为100mm-800mm。

5.根据权利要求1所述的套筒式浸渍管，其特征是，提升气吹入导管的提升气出口设置在所述上升管的下部，且所述提升气出口沿所述上升管轴向由低向高设置为1～3层，每层间距150mm～300mm，且每一层至少设有1个出气口。

Images