CN104226936B - 一种中间包钢液的净化装置及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种中间包钢液的净化装置,包括基座，固定其上方的旋流部和引流部；所述旋流部和引流部一体形成，旋流部具有敞口的空心内腔为旋流腔；旋流腔具有侧壁，底部有两个对称贯通的导流通口和切向水口，下部有滑跃板；引流部具有敞口的空心内腔为引流腔；所述引流腔上粗下窄，具有侧壁和切向侧壁，通过切向水口与旋流腔相通。能够使得流入中间包内的钢渣迅速上浮，避免卷渣，能够去除大型非金属夹杂物，提高净化中间包钢液的效果，可解决目前尚无高效率去除钢液中夹杂物，净化中间包钢液的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除夹杂物，净化中间包钢液的新装置及其方法，属于炼钢连铸技术领域。
背景技术
连铸中间包作为钢铁业高效连铸工艺的一个关键设备，对稳定连铸生产和提高连铸坯质量起着重要作用。
在连铸过程中，钢包中的钢水不断的流入中间包内，由于钢液的动能作用，钢包水口区域的钢水流动极不稳定，钢渣往往被卷入钢水中，造成后序连铸坯内部质量缺陷。同时，中间包内钢水的流动湍急且不平稳，钢水混合效果较差，不利于稳定钢水供给、均匀钢水成分和温度、促进夹杂物排除等功能的实现。有研究结果指出，从冶炼设备流出钢液经钢包和中间包，如不加以保护，则连铸钢液中将有约70%的夹杂来自于中间包。这些夹杂在中间包内如不加以分离，将对铸坯质量和冶金工艺产生严重危害。为减少中间包钢液夹杂，给结晶器提供洁净的钢水，国内外一些钢厂已采取了相当多的措施，如扩大中间包容量、采用“H”型中间包；设置堰、坝、多孔挡墙，安装石灰质过滤器；往中间包钢液内吹氩以促进夹杂上浮；使用碱性包衬、高碱度中间包覆盖剂来减少污染、吸收夹杂等等。
为提高中间包钢液中夹杂物去除效率，有研究者提出了离心中间包技术，该技术的基本原理是利用旋转磁场驱动中间包圆形腔中的钢液产生旋转运动，利用非金属夹杂物与钢液密度差异，使夹杂物往旋转中心迁移，进而碰撞长大而去除，该技术对大尺寸夹杂物有较好的去除效果。
然而，离心中间包技术中，钢液的转动全部由电磁场提供，需要消耗很高的电力；此外，当大包水口位于旋转中心时，大包水口冲击流将形成向下，然后向上，再向下的垂直方向的复杂流动，这将对向心聚集的夹杂物产生重新分散的作用，从而使夹杂物去除效果显著下降，甚至无法起到净化效果。
发明内容
本发明的目的就是通过提供一种净化中间包钢液的装置及其方法，能够使得流入中间包内的钢渣迅速上浮，避免卷渣，能够去除大型非金属夹杂物，提高净化中间包钢液的效果。可解决目前尚无高效率去除钢液中夹杂物，净化中间包钢液的问题。
一种中间包钢液的净化装置，包括基座，固定其上方的旋流部和引流部；所述旋流部和引流部一体形成，旋流部具有敞口的空心内腔为旋流腔；旋流腔具有侧壁，底部有两个对称贯通的导流通口和切向水口，下部有滑跃板；引流部具有敞口的空心内腔为引流腔；所述引流腔上粗下窄，具有侧壁和切向侧壁，通过切向水口与旋流腔相通。
所述基座为具有一定厚度的长方形实体。
所述旋流腔为圆柱型。
所述滑跃板为一弧形实体，一侧与侧壁相契合，上表面呈内凹弧形，下表面与基座相接贴合，一端的上表面与切向水口下沿相接相齐，另一端略高，与水平线夹角为10°～30°。
上述旋流部、引流部、基座的材质为铝镁碳耐火材料。
上述钢包水口为浸入式水口。
一种净化中间包钢液的方法是：将净化装置的引流部置于钢包水口的下方，两个挡墙之间；钢液从钢包水口中流出进入引流腔，钢液在引流腔中由垂直冲击流转换成水平切向流，沿引流腔侧壁从切向水口中喷出，经滑跃板斜向上冲入旋流腔中，驱动旋流腔中的钢液做轴对称旋转运动，经过净化后的钢液经导流孔进入中间包，在挡墙、挡坝的阻拦作用下产生指向表面的流动，净化后的钢液经中包水口进入结晶器。
在上述的方法中，将钢包水口置于引流部上方，利用净化装置的引流腔结构将钢包水口垂直冲击流引向为水平切向流入旋流腔，使钢水的垂直冲击流动力转化为旋转流动力，经滑跃板使旋流腔中钢水产生对称旋转流动，进而利用离心力驱动旋流腔中的非金属夹杂物向旋转中心聚集，使旋转中心的夹杂物浓度显著增加，从而促进夹杂物碰撞聚合长大，快速上浮进入渣层而去除。钢液经导流孔进入中间包，在挡墙、挡坝的阻拦作用下产生指向表面的流动，形成较大的水平环流，从而延长了钢液的平均停留时间，使剩余夹杂物能够充分上浮，钢液得到进一步净化；同时避免了钢包水口注流对中间包底部的冲刷侵蚀、使用后期底部不易穿透从而造成穿包事故。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：⑴将钢水以切线方向引入到旋流腔，利用离心力迅速去除非金属夹杂，提高净化钢液的效果和效率；⑵钢水注流中的钢渣在旋流腔中迅速上浮，可以避免因卷渣引起的铸坯内部质量缺陷；⑶避免了钢包水口注流对中间包底部的冲刷侵蚀、使用后期底部不易穿透从而造成穿包事故。
附图说明
图1是本发明的方法示意图；
图2是本发明装置的结构示意图；
图3是图1的俯视图；
其中，1旋流部、2引流部、3基座、4旋流腔、5引流腔、6旋流腔侧壁、7引流腔侧壁、8引流腔切线侧壁、9切向水口、10滑跃板、11导流通孔，12钢包水口、13挡墙、14挡坝、15中间包水口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图2、图3所示，中间包钢液的净化装置，包括基座3，固定其上方的旋流部1和引流部2；所述旋流部1和引流部2一体形成，旋流部1具有敞口的空心内腔为旋流腔4；旋流腔4具有侧壁6，底部有两个对称的导流通口11和切向水口9，下部有滑跃板10；引流部2具有敞口的空心内腔为引流腔5；所述引流腔5上粗下窄，具有侧壁7和切向侧壁8，通过切向水口9与旋流腔4相通。
实施例1
参见图1、图2和图3，本净化中间包钢液的方法是：将净化装置的引流部置于钢包水口12的下方，两个挡墙13之间。钢液从钢包水口12中流出，利用钢包注流强大的冲击动能，使钢液在引流腔5中由垂直冲击流转换成水平切向流，沿引流腔侧壁7从切向水口9中喷出，经滑跃板10斜向上冲入旋流腔4中，驱动旋流腔4中的钢液做轴对称旋转运动，进而利用离心力驱动旋流腔中的非金属夹杂物向旋转中心聚集，使旋转中心的夹杂物浓度显著增加，从而促进夹杂物碰撞聚合长大，快速上浮进入渣层而去除。经过净化后的钢液经导流孔11进入中间包，在挡墙13、挡坝14的阻拦作用下产生指向表面的流动，并形成较大的水平环流，从而延长了钢液的平均停留时间，使剩余夹杂物能够充分上浮，钢液得到进一步净化后经中包水口15进入结晶器。
其净化装置包括旋流部1、引流部2和基座3组成。旋流部1和引流部2都为圆柱体，中间圆滑过渡一体形成。基座3上表面固定旋流部1和引流部2，下表面嵌于中间包底，可以防止浇钢过程中装置漂浮于钢水液面上。旋流部1的内部尺寸根据钢水流体力学设计，充分考虑钢水在旋流腔4内停留时间和流动方向。滑跃板10的宽度为70mm，长度＜1/2旋流腔周长，与水平线夹角为15°。导流通孔长60mm，宽40 mm 。引流腔5上口直径为100mm，下端直径为70mm，切向水口9直径为70mm。
实施例2
本净化中间包钢液的方法是：将净化装置的引流部置于钢包水口12的下方，两个挡墙13之间。钢液从钢包水口12中流出，利用钢包注流强大的冲击动能，使钢液在引流腔5中由垂直冲击流转换成水平切向流，沿引流腔侧壁7从切向水口9中喷出，经滑跃板10斜向上冲入旋流腔4中，驱动旋流腔4中的钢液做轴对称旋转运动，进而利用离心力驱动旋流腔中的非金属夹杂物向旋转中心聚集，使旋转中心的夹杂物浓度显著增加，从而促进夹杂物碰撞聚合长大，快速上浮进入渣层而去除。经过净化后的钢液经导流孔11进入中间包，在挡墙13、挡坝14的阻拦作用下产生指向表面的流动，并形成较大的水平环流，从而延长了钢液的平均停留时间，使剩余夹杂物能够充分上浮，钢液得到进一步净化后经中包水口15进入结晶器。
滑跃板10的宽度为65mm，长度＜1/2旋流腔周长，与水平线夹角为20°。导流通孔长55mm，宽45 mm 。引流腔5上口直径为105mm，下端直径为72mm，切向水口9直径为72mm。
Claims (3)
1.一种中间包钢液的净化装置，其特征在于：包括基座(3)，固定其上方的旋流部(1)和引流部(2)；所述旋流部(1)和引流部(2)一体形成，旋流部(1)具有敞口的空心内腔为旋流腔(4)；旋流腔(4)具有侧壁(6)，底部有切向水口(9)和两个对称贯通的导流通孔(11)，下部有滑跃板(10)；引流部(2)具有敞口的空心内腔为引流腔(5)；所述引流腔(5)上粗下窄，具有侧壁(7)和切向侧壁(8)，通过切向水口(9)与旋流腔(4)相通；所述旋流腔(4)为圆柱型；所述滑跃板(10)为一弧形实体，一侧与侧壁(6)相契合，上表面呈内凹弧形，下表面与基座(3)相接贴合，一端的上表面与切向水口(9)下沿相接相齐，另一端略高，与水平线夹角为10°～30°。
2.根据权利要求1所述的中间包钢液的净化装置，其特征在于：上述旋流部(1)、引流部(2)、基座(3)的材质为铝镁碳耐火材料。
3.一种根据权利要求1-2任意一项所述的中间包钢液的净化装置的净化方法，其特征在于：将净化装置的引流部(2)置于钢包水口(12)的下方，两个挡墙(13)之间；钢液从钢包水口(12)中流出进入引流腔(5)，钢液在引流腔(5)中由垂直冲击流转换成水平切向流，沿引流腔侧壁(7)从切向水口(9)中喷出，经滑跃板(10)斜向上冲入旋流腔(4)中，驱动旋流腔(4)中的钢液做轴对称旋转运动，经过净化后的钢液经导流通孔(11)进入中间包，在挡墙(13)、挡坝(14)的阻拦作用下产生指向表面的流动，净化后的钢液经中包水口(15)进入结晶器。
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