CN105886703A - Rh真空槽导流式整体浸渍管及其真空精炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RH真空槽导流式整体浸渍管及其真空精炼装置，浸渍管包括连接为一个整体的管体和导流板，管体和导流板内部为钢骨架，钢骨架外部包裹隔热耐火衬，导流板位于管体内，并向下伸出管体。导流板的一面下方有多个提升气喷口，其对面的管体下部另有多个提升气喷口。导流式整体浸渍管能够在保持RH真空精炼装置的主体尺寸不变的条件下，增大循环流量，并延长浸渍管的使用寿命，提高RH真空精炼装置的效能。

Description

RH真空槽导流式整体浸渍管及其真空精炼装置

技术领域

本发明属于冶金行业中用于炉外精炼的真空脱气装置，具体涉及一种适用于小钢包循环处理的RH真空槽导流式整体浸渍管。

背景技术

钢水真空循环脱气(RH)技术是一种钢水二次精炼工艺，是生产高质量品种钢必备的炉外精炼手段。RH真空精炼设备最初用于钢水脱气，其冶金原理是依靠压差将钢水提升至真空室，并通过吹氩气使钢水循环流动，利用真空环境达到脱气(N₂、H₂、O₂)的目的，其优点是反应速度快、真空度高、冶金效果好。

随处理容量的增大，循环流量对喷吹气体流量、喷吹口深度和真空槽真空度的依赖性相应减弱，而浸渍管内径的作用加大。尽管众多的研究表明加大浸渍管内径是提高钢液循环流量的有效方法，但由于受到钢水包的限制，特别是中小吨位的RH处理装置，分体式浸渍管的内径已经无可增加。申请号201310074271.7的发明专利“RH真空精炼装置的一体式浸渍管”减少了钢液搅拌的死区，对80t级以上钢包的循环流量提升了15％～65％，但对于40t～60t级钢包RH精炼处理仍无能为力。

RH的钢液循环流量直接影响其冶金效能。部分研究结果(如下公式)表明，在一定范围内，循环流量Q1与驱动气体吹入深度H的平方根成正比。

Q₁＝0.0038kD_u ^1.5H^0.5

Q₁＝K(HQxD²)^0.5

而气泡行程过短会产生吹透现象，不利于循环流动。上升管内气体引入位置降低时会使气泡行程加大，较大的气泡行程有利于气泡的膨胀做功，由于对钢液的作用时间加长，充分地发挥气体的驱动作用，进而増大循环流量。所以应通过増加气泡行程的方法来提高RH真空精炼装置的循环流量。

单嘴真空槽理论上可以对各种规格的钢包进行真空处理，并且具有最大的气泡行程。但是无论是申请号201020626765.3等所代表的钢包底吹搅拌还是申请号201310498891.3、201510409388.5等所代表的浸渍管全周向吹气搅拌以及申请号201310129031.2、201310323725.X等所代表的钢包底吹+浸渍管单边吹气搅拌，均无法避免真空槽内上升钢液与下降钢液互相混冲，降低搅拌效率。申请号201520214416.3、201420179382.4的发明专利，单嘴真空槽结构在浸渍管内设置有挡墙，但搅拌气从钢包底部吹入仍然无法避免上述现象。并且，单嘴真空槽对钢包钢液的搅拌强度理论上比双浸渍管的真空槽强大越4倍，但实际上带入真空室的有效处理钢液量并不比双浸渍管真空槽大，实际处理效果并不如意，所以没有被广大钢厂所选用。图1、图2所示的钢液流场仿真说明了上述情况。通过对图1中单嘴浸渍管RH与图2中双浸渍管RH流场形态的对比，单嘴浸渍管RH下降流股的流速较低，钢包内角部区域是钢液流速较低的地方，难于提高死区流速，并且单嘴浸渍管RH下降流股的扩张幅度明显大于双浸渍管RH下降流股的扩张幅度，占据了流场内大部分空间，对钢包底部的冲击搅拌作用较小，去杂效果差。理论和实践均指出，钢包底吹出的搅拌气呈基本一致的放散角度上升，其散布面积与气泡上升的距离的平方成正比。因此对具有较长上升距离和较小横断面积的小钢包，单嘴底吹的效果尤其差。

专利号为201220713193.1的发明专利，单嘴真空精炼装置结构在浸渍管内设置有挡墙，并将吹气口设置于浸渍管底部，有效避免了真空槽内上升钢液与下降钢液互相混冲，具有较高的搅拌效率。但是该结构所能产生气泡行程较短，影响了冶金效果。

发明内容

鉴于上述不足，本发明的目的在于提供一种适用于小钢包循环处理的RH真空槽导流式整体浸渍管，该整体式浸渍管能够在不改变现有RH真空精炼装置的尺寸的条件下充分利用气泡的附壁效应，增大循环流量，并延长浸渍管的使用寿命，提高RH真空精炼装置的效能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种RH真空槽导流式整体浸渍管，所述浸渍管包括管体以及位于管体内的导流板，所述导流板将管体分隔成上升通道和下降通道，所述导流板向下伸出所述管体下端，所述导流板位于上升通道一面的伸出部上设有多个提升气喷口，形成上升通道的管体下部的进钢口一周还另设有多个提升气喷口。

采用上述结构，通过导流板分隔浸渍管管体，使真空槽内上升钢液与下降钢液的通道隔离，避免钢液混冲消弱搅拌效果。在导流板伸出管体下端的部分设置有多个提升气喷口，提升气喷口对应于上升通道，在上升通道所对应的管体下部也设置多个提升气喷口；并且利用钢液中气泡的附壁效应降低提升气喷口位置到浸渍管管体以下，延长钢液驱动气上升形成，能够在保持RH真空精炼装置的主体尺寸适应小型钢包的条件下，增大上升钢液截面积与下降钢液的截面积，使更多的钢液进入真空精炼有效区，并使下降钢液能够冲击到钢包底部，同时浸渍管管体插入钢液深度较浅，减少浸渍管管体与钢包壁之间的钢液搅拌死区，实现优于单嘴浸渍管真空槽的冶金效能。

进一步地，所述导流板与管体连接为一体。

进一步地，所述浸渍管内部为金属骨架，金属骨架外部包裹隔热耐火衬，所述耐火衬通过锚固钉固定在金属骨架上，防止隔热耐火衬脱落。其中导流板和管体的金属骨架连接为一体，导流板和管体的隔热耐火衬也连接成整体。

进一步地，所述导流板位于上升通道的一面沿上下方向设置有多层提升气喷口，至少其中一层与管体下部的提升气喷口相对应，最下层的提升气喷口位于导流板的伸出部上。

导流板上的提升气喷口至少有一层与管体下部的提升气喷口相对应，可使上升通道内产生向上的吸力作用，达到快速提升钢液的目的。

本发明同时提供一种真空精炼装置，包括所述的RH真空槽导流式整体浸渍管。

进一步地，还包括真空槽、热弯管和水冷顶枪，所述真空槽下端为管状敞口结构，真空槽下端与浸渍管的顶部固定。

真空槽下端形成无底的敞口结构，使得进入真空槽的钢水厚一些，参与真空反应的钢水多。

进一步地，所述浸渍管通过金属骨架与真空槽底部法兰焊接固定，或所述浸渍管的顶部设有用于与真空槽底部焊接固定的法兰板。

进一步地，所述真空槽上部与热弯管密封连接，所述热弯管上安装有顶枪密封通道，水冷顶枪从密封通道伸入真空槽上部。

本发明的有益效果是：

1)本发明的RH真空槽导流式整体浸渍管与现有的浸渍管相比，循环流量在不增加提升气流量的情况下得到明显提高；

2)由于上升钢液截面积与下降钢液的截面积增加，允许提升气流量能够有效增加，并进一步加大循环流量；

3)本发明的RH真空槽导流式整体浸渍管通过加大上升钢液截面积与下降钢液的截面积，使得由于工作过程中沾渣导致的钢液截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真空槽导流式整体浸渍管比普通浸渍管使用寿命长；

4)本发明的RH真空槽导流式整体浸渍管消除了现有分体式浸渍管的上升管与下降管之间钢液流动的死区，提高了钢液混合的效率；

5)本发明的RH真空槽导流式整体浸渍管通过增大上升钢液截面积后，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，降低真空槽内以及热弯管内的冷钢附着量；

6)对于同样的钢液循环流量要求，本发明的RH真空槽导流式整体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；

7)本发明的RH真空槽导流式整体浸渍管比现有的分体式浸渍管更节能，能够有效减少RH真空精炼装置的运行费用。

附图说明

图1为单嘴浸渍管真空槽钢液流场仿真示意图；

图2为分体式浸渍管真空槽钢液流场仿真示意图；

图3为本发明RH真空槽导流式整体浸渍管与真空槽连接结构的剖面示意图；

图4为本发明导流式整体浸渍管真空精炼装置剖面示意图。

零件标号说明

1 管体

2 导流板

3 钢骨架

4 耐火衬

5 提升气喷口

6 法兰

7 真空槽

8 热弯管

9 水冷顶枪

10 提升气喷口

11 钢包

12 提升气喷口

13 上升通道

14 下降通道

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

如图3所示，为本发明RH真空槽导流式整体浸渍管结构示意图。本实施例的RH真空精炼装置的导流式整体浸渍管，包括管体1和导流板2，导流板2位于管体1中间并向下伸出管体1下端面，导流板2前后侧与管体1连接，将管体1左右分隔为上升通道13和下降通道14，管体1和导流板2均包括钢骨架3和耐火衬4，管体1和导流板2的钢骨架3焊接连接为一整体，耐火衬4包覆在钢骨架3外为一整体。其中导流板2具有朝向上升通道13的第一面和朝向下降通道14的第二面，该导流板2伸出管体2下端的部分设有多个提升气喷口5，提升气喷口5位于导流板2第一面，与导流板2第一面相对的管体1下部设置有多个提升气喷口10，提升气喷口5和提升气喷口10均与上升通道连通。本例中采用钢材骨架，其他实施例中可采用类似的金属骨架。

进一步地，导流板2上可沿上下方向设置多层提升气喷口，最下方的一层提升气喷口位于导流板2的伸出部上。至少其中一层提升气喷口12与管体1下部的提升气喷口10相对应，当然，在管体1下部也可以沿上下方向设置多层提升气喷口。

本发明同时提供一种真空精炼装置，包括上述的RH真空槽导流式整体浸渍管，还包括真空槽7，真空槽7下端为管状敞口结构，浸渍管通过钢骨架焊接在真空槽7底部外壳法兰6上，所述真空槽7上部密封连接有热弯管8，所述热弯管8上安装有顶枪密封通道，水冷顶枪9从密封通道伸入真空槽7上部。其他实施例中，浸渍管的顶部可设置用于与真空槽7底部焊接固定的法兰板，通过法兰板与真空槽7底部连接。

如图4所示，为本实施例真空精炼装置剖面示意图。真空槽7上部密封连接有热弯管8，热弯管8的顶部插入水冷顶枪9，真空槽7的导流式整体浸渍管插入钢包11内的钢液中，当热弯管8的出口向外抽气时，真空槽7内部形成低气压，钢液在大气压的作用下通过浸渍管的管口进入真空室，这时各提升气喷口吹入的气体混入钢液导致该部分钢液的密度降低，从而使之源源不断上升，并在真空槽7内溢出气体后重新下降到钢包11，形成连续的钢液循环。进入真空槽7的钢液发生冶金反应，实现脱气、脱碳、混匀成分与温度等冶金功能。

本发明能够在保持RH真空精炼装置的主体尺寸不变的条件下，增大上升通道与下降通道的截面积，并取得了如下效果：

1)本实施例导流式整体浸渍管与现有的分体式浸渍管相比，循环流量在不增加提升气流量的情况下得到明显提高；

2)由于上升通道与下降通道的截面积增加，允许提升气流量能够有效增加，并进一步加大循环流量；

3)由于上升通道与下降通道的截面积增大，使得由于工作过程中沾渣导致的钢液流通截面减小造成的维修及最终报废的周期延长，因此本实施例的RH真空精炼装置的导流式整体浸渍管比分体式浸渍管使用寿命得以延长；

4)本实施例的RH真空精炼装置的导流式整体浸渍管消除了现有分体式浸渍管的上升管1与下降管2之间钢液流动的死区，提高了钢液混合的效率；

5)本实施例的RH真空精炼装置的导流式整体浸渍管通过增大钢液流通截面，上升通道出口处钢液的最大速度降低，有利于减小钢液飞溅高度，降低真空槽7内以及热弯管内的冷钢附着量；

6)对于同样的钢液循环流量要求，本实施例的RH真空精炼装置的导流式整体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；

7)本实施例的RH真空精炼装置的导流式整体浸渍管比现有的分体式浸渍管更节能，能够有效减少RH真空精炼装置的运行费用。

下面对采用本实施例导流式整体浸渍管的某60tRH真空精炼装置的具体实施方式作详细说明。

60t钢包內缘直径约2060mm。为避免与钢包耐材相碰比留足测温取样液面，导流式整体浸渍管外径最大为1700mm。浸渍管耐材厚度设为350mm，则上升通道截面积为0.16m²，下降通道截面积0.14m²。该通道截面积已经超过100t分体浸渍管RH所能获得的最大钢液流通截面积。因此设计导流式整体浸渍管管体高度1000mm，导流板高度为1300mm，导流板提升气喷口设上下两排，相距200mm，位于下方的一排距导流板底部300mm，管体对应处设1排提升气喷口，距底部200mm。导流式整体浸渍管工作时浸入钢液300mm～400mm。数值仿真结果表明钢液循环流量最大可达92t/min。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种RH真空槽导流式整体浸渍管，所述浸渍管包括管体以及位于管体内的导流板，所述导流板将管体分隔成上升通道和下降通道，其特征在于：所述导流板向下伸出所述管体下端，所述导流板位于上升通道一面的伸出部上设有多个提升气喷口，形成上升通道的管体下部的进钢口一周还另设有多个提升气喷口。

2.根据权利要求1所述的RH真空槽导流式整体浸渍管，其特征在于：所述导流板与管体连接为一体。

3.根据权利要求1所述的RH真空槽导流式整体浸渍管，其特征在于：所述浸渍管内部为金属骨架，金属骨架外部包裹隔热耐火衬，所述耐火衬通过锚固钉固定在金属骨架上。

4.根据权利要求1所述的RH真空槽导流式整体浸渍管，其特征在于：所述导流板位于上升通道的一面沿上下方向设置有多层提升气喷口，至少其中一层与管体下部的提升气喷口相对应，最下层位于导流板的伸出部上。

5.一种真空精炼装置，其特征在于：包括权利要求1-4任意一项所述的RH真空槽导流式整体浸渍管。

6.根据权利要求5所述的真空精炼装置，其特征在于：还包括真空槽、热弯管和水冷顶枪，所述真空槽下端为管状敞口结构，真空槽下端与浸渍管的顶部固定。

7.根据权利要求6所述的真空精炼装置，其特征在于：所述浸渍管通过金属骨架与真空槽底部法兰焊接固定，或所述浸渍管的顶部设有用于与真空槽底部焊接固定的法兰板。

8.根据权利要求6所述的真空精炼装置，其特征在于：所述真空槽上部与热弯管密封连接，所述热弯管上安装有顶枪密封通道，所述水冷顶枪从密封通道伸入真空槽上部。