CN106513608A - 一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及氩气控制方法 - Google Patents
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- CN106513608A CN106513608A CN201611141848.1A CN201611141848A CN106513608A CN 106513608 A CN106513608 A CN 106513608A CN 201611141848 A CN201611141848 A CN 201611141848A CN 106513608 A CN106513608 A CN 106513608A
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Abstract
本发明涉及一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及氩气控制方法，包括湍流控制器(1)、浸渍罩(2)、条形透气砖(3)、挡墙(4)、斜孔挡坝(5)，浸渍罩(2)位于条形透气砖(3)正上方，浸渍罩(2)的下端浸入连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面(9)以下，其采用吹氩控制系统PLC通过以太网通讯收集、上传第一压力表(22a)压力值、冶金专用质量流量控制器(25)流量值、第二压力表(22b)压力值到连铸基础自动化系统数据库，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据中间包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，实现精准控制，提高了中间包去除钢液中夹杂物的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及氩气控制方法，属钢铁冶金连铸中间包技术领域。
背景技术
现有连铸中间包气幕挡墙技术，一定程度上能去除钢液中夹杂物，起到净化钢液的目的，但仍然存在以下技术缺陷：透气砖的吹气量受限、不能吹开渣面，吹气量大容易钢渣面吹开造成钢水卷渣和钢水二次氧化，气幕挡墙形成的氩气泡捕获并去除夹杂物的能力有限，不能满足高纯洁净钢对夹杂物的控制要求。
CN103862014A(申请号：201410114064.4)和CN203804183U(申请号201420137789.0)公开了一种用于除去连铸中间包内钢液夹杂物的精炼装置及精炼方法，包括湍流控制器、浸渍罩、条形透气砖，所述浸渍罩的两侧端固定于中间包包壁永久衬上，浸渍罩的下端浸入中间包内钢渣层以下的钢液中，浸渍罩位于条形透气砖正上方并与条形透气砖相对，在浸渍罩本体上设置有横向贯穿的气体通道，气体通道的两端与中间包包盖和中间包内钢渣层之间的空隙相连通，在浸渍罩本体上设置与气体通道相连通的排气孔，所述的排气孔与条形透气砖相对，条形透气砖吹入大流量氩气，在条形透气砖与浸渍罩之间形成连续密集度大的气幕屏障，捕获夹杂物被钢渣层吸附去除，然后氩气流通过气体通道在中间包内钢渣层与中间包包盖之间的空间形成氩气密封，保护钢渣面减少钢水的二次氧化，大大提高了钢水的洁净度，使得LHG2钢中四类夹杂物0.5级达到90％以上。
CN103862013B(申请号：201410113939.9)和CN203725726U(申请号201420137790.3)公开了一种用于连铸中间包的浸渍罩及其制备方法，包括外弧板、内弧板和浸渍罩，在外弧板与内弧板之间设置有环流缝，环流缝与中间包包盖和中间包内钢渣层之间的空隙连通，在浸渍罩上设置有贯穿浸渍罩的排气孔，在内弧板上设置有与排气孔相对的通孔，排气孔通过通孔与环流缝连通，条形透气砖吹入氩气，在条形透气砖与浸渍罩之间形成连续密集度大的气幕屏障，捕获夹杂物，被钢渣层吸附去除，氩气冲破浸渍罩下面的钢渣层继续上行，经排气孔、通孔进入环流缝，氩气经环流缝进入中间包钢渣层上面，在中间包内钢渣层与中间包包盖之间的空间形成氩气密封，保护钢渣面减少钢水的二次氧化，本发明的应用，使得LHG2钢中四类夹杂物0.5级达到90％以上，大大提高了钢水的洁净度。但该发明存在以下不足：1)浸渍罩结构复杂，制造费用高，由此增加了连铸生产成本；(2)浸渍罩为刚玉—尖晶石质浇注料预制件，为酸性耐火材料，易与中间包内碱性渣反应，不抗侵蚀，且污染钢水。
以上专利技术使条形透气砖与浸渍罩之间形成连续紧密的气泡柱，提高了氩气泡捕获并去除夹杂物的能力，但在生产实践中存在以下不足：1)条形透气砖没有和挡墙、挡坝组合使用，使得中间包内钢液中的夹杂物上浮时间不足，影响了夹杂物去除率；2)浸渍罩结构复杂，制造费用高，由此增加了连铸生产成本；3)浸渍罩的下端浸入钢液中深度小，易发生浸渍罩内卷渣问题；4)条形透气砖吹氩流量靠人工调节控制，没有根据中间包液面(中间包内钢水净重)的变化及时调整氩气流量大小，造成在钢包开浇、换包、停浇等中间包低液面条件下、因吹氩流量调整不及时引发钢水卷渣的技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及吹氩控制方法，本发明将条形透气砖、浸渍罩、挡墙、斜孔挡坝优化组合工艺布置，利于形成中间包内的钢液表面层流，增加钢液的停留时间，减小死区比例，且氩气流量根据中间包内钢水净重的变化自动调整，提高了整个浇注过程中氩气泡捕获并去除夹杂物的效果，应用本发明浇注生产Q690D的连铸坯试样电解夹杂物重量同比应用对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)生产的连铸坯中的电解夹杂物重量同比减少30％以上，同时浸渍罩采用圆弧形单层结构设计，结构简单，大幅降低了生产成本。
本发明的技术方案如下：
一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，包括湍流控制器(1)、浸渍罩(2)、条形透气砖(3)、挡墙(4)、斜孔挡坝(5)，湍流控制器安装在中间包注流冲击区包壁工作衬的内侧，其纵向中心线与大包长水口(12)的中心线重合，条形透气砖(3)与斜孔挡坝(5)的底端都固定于中间包包底永久衬(7)上，并部分埋入中间包包底工作衬(6)内，浸渍罩(2)位于条形透气砖(3)正上方并与条形透气砖(3)相对，浸渍罩(2)的纵向中心线与条形透气砖(3)的纵向中心线重合，浸渍罩(2)和挡墙(4)的两侧端都固定于中间包包壁永久衬上，其特征在于，浸渍罩(2)为圆弧形单层结构，浸渍罩(2)的下端浸入连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面(9)以下，浸渍罩(2)的上端位于中间包包盖(13)与中间包内钢水正常浇注液面(8)之间的空隙内，斜孔挡坝(5)位于中间包包底永久衬拐角的顶点(A)，斜孔挡坝(5)上的斜孔倾角β为30°～35°，斜孔下沿到中间包包底工作衬(6)工作面的垂直距离x为25～30mm，挡墙(4)位于湍流控制器(1)与斜孔挡坝(5)之间，挡墙(4)与斜孔挡坝(5)的水平距离a为250～300mm，条形透气砖(3)位于挡墙(4)和湍流抑制器(1)之间的中心处，即条形透气砖(3)中心线到挡墙(4)的距离b与条形透气砖(3)到湍流抑制器(1)的距离c相等。
A点为中间包包底永久衬(7)拐角的顶点，斜孔倾角β为斜孔挡坝(5)的斜孔与中间包水平面形成的夹角。
本发明优选的，所述浸渍罩(2)圆弧结构的内圆弧半径r为250～300mm，圆弧的玄高i为150～200mm，厚度f为120～150mm。
本发明优选的，浸渍罩(2)的下端浸入中间包内钢水正常浇注液面(8)以下的深度v为100～150mm。
本发明优选的，浸渍罩(2)的上端到中间包包盖(13)下端的距离j为50～100mm。
本发明优选的，浸渍罩(2)的圆弧顶部均匀分布5～7个排气孔(14)，排气孔(14)的直径D为10～20mm。
本发明优选的，所述的条形透气砖(3)的上部高出中间包包底工作衬(6)的高度y为10～20mm，在条形透气砖(3)高出中间包包底工作衬(6)的侧部，采用涂抹料(11)涂抹成流线形。
本发明优选的，所述的条形透气砖(2)，包括条形透气砖基体(15)、气室(16)、进气管(19)，透气砖基体(15)内设置有气室(16)，气室的进气端与进气管(19)连接并密封，进气管(19)的一端与气室连通，另一端伸出透气砖基体，连接气源。优选的，所述条形透气砖(3)还包括嵌入套管(17)，嵌入套管(17)设置在气室的进气端，用于安装、固定进气管(19)。更优选的，嵌入套管(17)周围用胶泥(15)密封。
本发明进一步优选的，所述的条形透气砖(3)，其高度n为95～115mm，宽度m为120～130mm，气室(16)为圆柱形内腔，圆的直径￠为30～40mm，气室(16)中心线的高度w为40～50mm，气室(16)与条形透气砖基体(15)的盲端距离e为90～100mm，嵌入套管(17)的长度z为90～100mm，胶泥(18)的厚度p为10～15mm。
本发明优选的，所述湍流抑制器(1)的内腔呈圆柱形，内腔圆的直径d为400～450mm，内腔圆的高度h为350～400mm。
本发明的浸渍罩(2)为圆弧形单层结构，圆弧顶部均匀分布3～10个排气孔(14)，浸渍罩(2)的下端浸入连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面(9)以下等设计，是基于本发明的任务，浸渍罩(2)采用圆弧形单层结构设计，能够满足使用要求，结构简单，大大简化了生产工艺，大幅降低了生产成本，应用本发明制造的浸渍罩比背景技术中专利CN103862013B(申请号：201410113939.9)生产的浸渍罩成本同比降低95％以上；浸渍罩(2)的下端浸入连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面(9)以下，使得浸渍罩(2)的下端在正常浇注过程中始终浸入中间包内钢水内，解决了在连铸钢包换包过程中，中间包内钢水浇注液面下降到浸渍罩下端以下引发中间包液面上的钢渣进入到浸渍罩内、进而导致钢水卷渣的技术难题。
本发明在板坯连铸中间包内将条形透气砖(3)、浸渍罩(2)、挡墙(4)、斜孔挡坝(5)组合优化工艺布置，且斜孔挡坝(5)位于中间包包底永久衬拐角的顶点(A)，斜孔挡坝(5)上的斜孔倾角β为30°～35°，斜孔下沿到中间包包底工作衬(6)工作面的垂直距离x为25～30mm，挡墙(4)位于湍流控制器(1)与斜孔挡坝(5)之间，挡墙(4)与斜孔挡坝(5)的水平距离a为250～300mm，条形透气砖(3)位于挡墙(4)和湍流抑制器(1)之间的中心处等设计，是本领域的技术人员经过大量的水模实验与数模研究和生产实践摸索得到的，水模实验与数模研究结果表明，本发明用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置有利于形成中间包内的钢液表面层流，增加钢液的停留时间，减小死区比例，利于夹杂物上浮去除，将本发明的精炼装置按照与背景技术CN103862014A(申请号：201410114064.4)按照1:2建模进行水模实验，吹气量为8L/min条件下，测定的平均停留时间同比背景技术CN103862014A(申请号：201410114064.4)增加15％以上，死区比率同比背景技术CN103862014A(申请号：201410114064.4)降低50％以上，应用本发明浇注生产Q690D的连铸坯试样电解夹杂物重量同比应用对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)生产的连铸坯中的电解夹杂物重量同比减少30％以上,取得了有益效果。
所述的透气砖基体(15)，采用机压成型技术生产的弥散型镁质条形透气砖，通过适当的颗粒级配以及外加剂的作用，通过高温烧成后形成较多的开口气孔，从而形成弥散型的透气方式，其主要理化指标：MgO(％)≥90，Al2O3(％)≤3，体积密度(g/cm3)≤2.85，显气孔率(％)≥20，常温耐压强度(MPa)≥15，常温抗折强度(MPa)≥5。
所述的湍流抑制器(1)、浸渍罩(2)、挡墙(4)、斜孔挡坝(5)，均采用现有镁质浇注料浇注成型，且在400～450℃中温烧制而成，其中斜孔挡坝(5)的高度k为330～420mm，厚度u为150～180mm，斜孔的半径R为39～45mm，挡墙(4)的高度H为850～900mm，厚度L为100～150mm。
所述的镁质涂抹料、高铝质浇注料均为常规原料，市购产品。
本发明还提供用于连铸中间包吹氩精炼装置的氩气控制系统及其控制方法，氩气控制系统包括氩气管路系统和电气控制系统。
所述氩气管路系统，分为主吹支路和手动旁路，其中主吹支路包括依次连接的第一球阀(20a)、气体过滤器(21)、第一压力表(22a)、第二球阀(20b)、压力变送器(23)、电磁阀(24)、冶金专用质量流量控制器(25)、减压阀(26)、第二压力表(22b)、第三球阀(20c)，手动旁路包括依次连接的第四球阀(20d)、手动调节阀(27)，手动旁路连接于动旁路第一压力表(22a)和第二压力表(22b)之间，与主吹支路的第二球阀(20b)、压力变送器(23)、电磁阀(24)、冶金专用质量流量控制器(25)、减压阀(26)并联；用于主吹支路出现故障后、手动操作应用，管路元件连接关系如图11所示，氩气管路系统定位于控制柜内，其特征在于，氩气管路系统中的压力变送器(23)、减压阀(26)，具有机械式和电子式双重压力自动补偿功能，入口压力任意波动，出口压力自适应，不受背压扰动影响。
所述电气控制系统，包括吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、网路交换机、连铸基础自动化系统，各系统通过以太网通讯与网路交换机连接，中间包内钢水称重系统收集、发送中间包内钢水重量到连铸基础自动化系统，如图12所示。
所述吹氩控制系统PLC通过以太网通讯收集、上传第一压力表(22a)压力值、冶金专用质量流量控制器(25)流量值、第二压力表(22b)压力值到连铸基础自动化系统数据库，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据中间包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，实现对吹氩流量的精准控制。
所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：
1)从大包开浇至中间包内钢水净重为正常浇注液面(8)时的钢水净重之前，在大包开浇的同时，开启氩气，条形透气砖(3)的氩气流量控制在10～15NL/min；
2)中间包内钢水净重达到正常浇注液面(8)时的钢水净重以后，条形透气砖(3)的氩气流量增大到30～40NL/min；
3)大包更换，从中间包内钢水净重为正常浇注液面(8)时的钢水净重降低到中间包内低液面(9)时的钢水净重之间，条形透气砖(3)的氩气流量减小到20～30NL/min；
4)钢包换包完成后，中间包内钢水净重由低液面升高到正常浇注液面(8)时的钢水净重以后，条形透气砖(3)的氩气流量增大到30～40NL/min；
5)大包停浇后，从中间包内钢水净重为正常浇注液面(8)时的钢水净重降低到中间包内低液面(9)时的钢水净重之间，条形透气砖(3)的氩气流量减小到20～30NL/min；
6)中间包内钢水降低到降低到中间包内低液面(9)时的钢水净重以后，停止条形透气砖(3)吹氩。
优选的，所述中间包内正常浇注液面(8)时的钢水净重为30吨，钢包换包完成后的中间包内低液面(9)时的钢水净重为22吨，所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：
1)从大包开浇至中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面(8)之前，即0＜中间包内钢水净重＜30吨，在大包开浇的同时，开启氩气，条形透气砖(3)的氩气流量控制在10～15NL/min；
2)中间包内钢水达到钢水净重为30吨的正常浇注液面(8)以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖(3)的氩气流量增大到30～40NL/min；
3)大包更换，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面(9)之间，即22≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖(3)的氩气流量减小到20～30NL/min；
4)钢包换包完成后，中间包内钢水升高到钢水净重为30吨的正常浇注液面(8)以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖(3)的氩气流量增大到30～40NL/min；
5)大包停浇后，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面(9)之间，即22吨≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖(3)的氩气流量减小到20～30NL/min；
6)中间包内钢水降低到降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面(9)以后，即中间包内钢水净重＜22吨，停止条形透气砖3吹氩。
所述氩气管路系统元件，均为市场采购，其中所述球阀(包括第一球阀20a、第二球阀20b、第三球阀20c、第四球阀20d)的型号规格为304SS-1/2，气体过滤器(21)的型号规格为BK110-3，压力表(包括第一压力表22a、第一压力表22b)的型号规格为YT40，压力变送器(23)的型号规格为8323-25-G1/2，电磁阀(24)的型号规格为5281-1/2-NBR，冶金专用质量流量控制器(25)的型号规格为Flox(on)s，量程为0-200NL/min，减压阀(26)的型号规格为BK100-2，手动调节阀(27)的型号规格为28-1/2-MS。
所述电气控制系统元件，均为市场采购，其中所述PLC控制系统的型号规格为西门子S7系列，PLC模拟量模块的型号规格为4AI/2AO，触摸屏的型号规格为西门子7寸触摸屏，上位机操作系统的型号规格为D610，上位机软件WIN CC 6.0以上。
本发明的有益效果：
1)本发明在板坯连铸中间包内将条形透气砖(3)、浸渍罩(2)、挡墙(4)、斜孔挡坝(5)组合优化工艺布置，且斜孔挡坝(5)位于中间包包底永久衬拐角的顶点(A)，斜孔挡坝(5)设置斜孔倾角β为30°～35°，挡墙(4)与斜孔挡坝(5)的水平距离a为250～300mm，条形透气砖(3)位于挡墙(4)和湍流抑制器(1)之间的中心处等设计，优化了中间包内钢水流场，利于形成中间包内的钢液表面层流，增加钢液的停留时间，减小死区比例，提高了氩气泡捕获并去除夹杂物的效果，将本发明的精炼装置按照与背景技术CN103862014A(申请号：201410114064.4)按照1:2建模进行水模实验，吹气量为8L/min条件下，测定的平均停留时间同比背景技术CN103862014A(申请号：201410114064.4)增加15％以上，死区比率同比背景技术CN103862014A(申请号：201410114064.4)降低50％以上，应用本发明浇注生产Q690D的连铸坯试样电解夹杂物重量同比应用对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)生产的连铸坯中的电解夹杂物重量同比减少30％以上,取得了有益效果；
2)本发明的浸渍罩(2)采用圆弧形单层结构设计，结构简单，大大简化了生产工艺，大幅降低了生产成本，应用本发明制造的浸渍罩比背景技术中专利CN103862013B(申请号：201410113939.9)生产的浸渍罩成本同比降低90％以上，且浸渍罩(2)的圆弧顶部均匀分布5～7个排气孔(14)，条形透气砖(3)吹出的氩气，穿过中间包内钢液后继续上行，流经排气孔，在中间包内钢渣层与中间包包盖之间的空间形成氩气密封，由此减少了中间包内钢水液面的二次氧化，并实现氩气的二次环流利用。
3)本发明用于连铸中间包吹氩精炼装置的氩气控制系统，在中间包浇注过程中，根据中间包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，实现精准控制，解决了钢包换包等中间包低液面条件下、因吹氩流量调整不及时、吹破渣面引发的钢水卷渣等问题，提高了整个浇注过程中连铸中间包去除夹杂物效果的稳定性与可靠性，解决了该技术推广应用的又一技术难题。
附图说明
图1是本发明用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置的工艺布置示意图；
图2为图1的B-B剖视图；
图3是本发明实施例中浸渍罩的结构主视图；
图4为图3的C-C剖视图；
图5是本发明实施例中条形透气砖的结构主视图；
图6本发明实施例中条形透气砖的结构左视图；
图7是本发明实施例中斜孔挡坝的结构主视图；
图8本发明实施例中斜孔挡坝的结构左视图；
图9是本发明实施例中挡墙的结构主视图；
图10本发明实施例中挡墙的结构左视图；
图11是本发明实施例中氩气管路系统示意图；
图12本发明实施例中电气连接示意图；
图中，1.湍流控制器；2.浸渍罩；3.条形透气砖；4.挡墙；5.斜孔挡坝；6.中间包工作衬；7.中间包永久衬；8.中间包内钢水正常浇注液面；9.连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面；10.上水口；11.涂抹料；12.大包长水口；13.中间包包盖；14.浸渍罩的通气孔；15.条形透气砖基体；16.气室；17.嵌入套管；18.密封胶泥；19.进气管；20.球阀(包括第一球阀20a、第二球阀20b、第三球阀20c、第四球阀20d)；21.气体过滤器；22.压力表(包括第一压力表22a、第一压力表22b)；23.压力变送器；24.电磁阀；25.冶金专用质量流量控制器；26.减压阀；27.手动调节阀；28.斜孔挡坝本体；29.斜孔；30.吊钩；A点为中间包包底永久衬拐角的顶点，斜孔倾角β为斜孔挡坝的斜孔与中间包水平面形成的夹角。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例1：
一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，结构如图1-图10所示，包括湍流控制器1、浸渍罩2、条形透气砖3、挡墙4、斜孔挡坝5，湍流控制器安装在中间包注流冲击区包壁工作衬的内侧，其纵向中心线与大包长水口12的中心线重合，条形透气砖3与斜孔挡坝5的底端都固定于中间包包底永久衬7上，并部分埋入中间包包底工作衬6内，浸渍罩2位于条形透气砖3正上方并与条形透气砖3相对，浸渍罩2的纵向中心线与条形透气砖3的纵向中心线重合，浸渍罩2和挡墙4的两侧端都固定于中间包包壁永久衬上，其特征在于，浸渍罩2为圆弧形单层结构，浸渍罩2的下端浸入连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面9以下，浸渍罩2的上端位于中间包包盖13与中间包内钢水正常浇注液面8之间的空隙内，斜孔挡坝5位于中间包包底永久衬拐角的顶点A，斜孔挡坝5上的斜孔倾角β为30°，斜孔下沿到中间包包底工作衬6工作面的垂直距离x为25mm，挡墙4位于湍流控制器1与斜孔挡坝5之间，挡墙4与斜孔挡坝5的水平距离a为300mm，条形透气砖3位于挡墙4和湍流抑制器1之间的中心处，即条形透气砖3中心线到挡墙4的距离b与条形透气砖3到湍流抑制器1的距离c相等。
所述A点为中间包包底永久衬7拐角的顶点，斜孔倾角β为斜孔挡坝5的斜孔与中间包水平面形成的夹角。
所述浸渍罩2圆弧结构的内圆弧半径r为300mm，圆弧的玄高i为171mm，厚度f为120mm。
所述浸渍罩2的下端浸入中间包内钢水正常浇注液面8以下的深度v为150mm。
所述浸渍罩2的上端到中间包包盖13下端的距离j为50mm。
所述浸渍罩2的圆弧顶部均匀分布5个排气孔14，排气孔的直径D为20mm。
所述的条形透气砖3的上部高出中间包包底工作衬6的高度y为20mm，在条形透气砖3高出中间包包底工作衬6的侧部，采用涂抹料11涂抹成流线形。
所述的条形透气砖3，包括条形透气砖基体15、气室16、进气管19，透气砖基体15内设置有气室16，气室的进气端与进气管19连接并密封，进气管19的一端与气室连通，另一端伸出透气砖基体，连接气源。所述条形透气砖3还包括嵌入套管17，嵌入套管17设置在气室的进气端，用于安装、固定进气管19。嵌入套管17周围用胶泥15密封。
所述的条形透气砖3，其高度n为95mm，宽度m为120mm，气室13为圆柱形内腔，圆的直径￠为30mm，气室3中心线的高度w为40mm，气室3与条形透气砖基体12的盲端距离e为90mm，嵌入套管14的长度z为100mm，胶泥15的厚度p为10mm。
所述湍流抑制器1的内腔呈圆柱形，内腔圆的直径d为400mm，内腔圆的高度h为350mm。
所述的透气砖基体15，采用机压成型技术生产的弥散型镁质条形透气砖，通过适当的颗粒级配以及外加剂的作用，通过高温烧成后形成较多的开口气孔，从而形成弥散型的透气方式，其主要理化指标：MgO(％)≥90，Al2O3(％)≤3，体积密度(g/cm3)≤2.85，显气孔率(％)≥20，常温耐压强度(MPa)≥15，常温抗折强度(MPa)≥5。
所述的湍流抑制器1、浸渍罩2、挡墙4、斜孔挡坝5，均采用现有镁质浇注料浇注成型，且在400～450℃中温烧制而成，其中斜孔挡坝5的高度k为330mm，厚度u为180mm，斜孔的半径R为39mm，挡墙4的高度H为850mm，厚度L为150mm。
所述的镁质涂抹料、高铝质浇注料均为常规原料，市购产品。
本发明还提供用于连铸中间包吹氩精炼装置的氩气控制系统及其控制方法，氩气控制系统包括氩气管路系统和电气控制系统。
所述氩气管路系统，分为主吹支路和手动旁路，其中主吹支路包括第一球阀20a、气体过滤器21、第一压力表22a、第二球阀20b、压力变送器23、电磁阀24、冶金专用质量流量控制器25、减压阀26、第二压力表22b、第三球阀20c，手动旁路包括第四球阀20d、手动调节阀27，手动旁路连接于动旁路第一压力表(22a)和第二压力表(22b)之间，与主吹支路的第二球阀(20b)、压力变送器(23)、电磁阀(24)、冶金专用质量流量控制器(25)、减压阀(26)并联；用于主吹支路出现故障后、手动操作应用，管路元件连接关系如图11所示，氩气管路系统定位于控制柜内，其特征在于，氩气管路系统中的压力变送器23、减压阀26，具有机械式和电子式双重压力自动补偿功能，入口压力任意波动，出口压力自适应，不受背压扰动影响。
所述电气控制系统，包括吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、网路交换机、连铸基础自动化系统，各系统通过以太网通讯与网路交换机连接，中间包内钢水称重系统收集、发送中间包内钢水重量到连铸基础自动化系统，如图12所示。
所述吹氩控制系统PLC通过以太网通讯收集、上传第一压力表22a压力值、冶金专用质量流量控制器25流量值、第二压力表22b压力值到连铸基础自动化系统数据库，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据中间包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，实现对吹氩流量的精准控制。
所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：
1)从大包开浇至中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面8之前，即0＜中间包内钢水净重＜30吨，在大包开浇的同时，开启氩气，条形透气砖3的氩气流量控制在10NL/min；
2)中间包内钢水达到钢水净重为30吨的正常浇注液面8以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖3的氩气流量增大到30NL/min；
3)大包更换，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9之间，即22吨≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖3的氩气流量减小到20NL/min；
4)钢包换包完成后，中间包内钢水升高到钢水净重为30吨的正常浇注液面8以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖3的氩气流量增大到30NL/min；
5)大包停浇后，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9之间，即22≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖3的氩气流量减小到20NL/min；
6)中间包内钢水降低到降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9以后，即中间包内钢水净重＜22吨，停止条形透气砖3吹氩。
所述氩气管路系统元件，均为市场采购，其中所述球阀(包括第一球阀20a、第二球阀20b、第三球阀20c、第四球阀20d)的型号规格为304SS-1/2，气体过滤器(21)的型号规格为BK110-3，压力表(包括第一压力表22a、第一压力表22b)的型号规格为YT40，压力变送器(23)的型号规格为8323-25-G1/2，电磁阀(24)的型号规格为5281-1/2-NBR，冶金专用质量流量控制器(25)的型号规格为Flox(on)s，量程为0-200NL/min，减压阀(26)的型号规格为BK100-2，手动调节阀(27)的型号规格为28-1/2-MS。
所述电气控制系统元件，均为市场采购，其中所述PLC控制系统的型号规格为西门子S7系列，PLC模拟量模块的型号规格为4AI/2AO，触摸屏的型号规格为西门子7寸触摸屏，上位机操作系统的型号规格为D610，上位机软件WIN CC 6.0以上。
实施例2
如实施例1所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及吹氩控制方法，不同之处在于：
所述斜孔挡坝5上的斜孔倾角β为35°，斜孔下沿到中间包包底工作衬6工作面的垂直距离x为30mm，挡墙4与斜孔挡坝5的水平距离a为250mm。
所述浸渍罩2圆弧结构的内圆弧半径r为250mm，圆弧的玄高i为150mm，厚度f为150mm。
所述浸渍罩2的下端浸入中间包内钢水正常浇注液面8以下的深度v为100mm。
所述浸渍罩2的上端到中间包包盖13下端的距离j为100mm。
所述浸渍罩2的圆弧顶部均匀分布7个排气孔14，排气孔的直径D为10mm。
所述的条形透气砖3的上部高出中间包包底工作衬6的高度y为10mm。
所述的条形透气砖3，其高度n为115mm，宽度m为130mm，气室13的内腔圆直径￠为40mm，气室3中心线的高度w为30mm，气室3与条形透气砖基体12的盲端距离e为100mm，嵌入套管14的长度z为90mm，胶泥15的厚度p为15mm。
所述湍流抑制器1的内腔呈圆柱形，内腔圆的直径d为450mm，内腔圆的高度h为400mm。
所述斜孔挡坝5的高度k为420mm，厚度u为150mm，斜孔的半径R为45mm，挡墙4的高度H为900mm，厚度L为100mm。
所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：
1)从大包开浇至中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面8之前，即0＜中间包内钢水净重＜30吨，在大包开浇的同时，开启氩气，条形透气砖3的氩气流量控制在15NL/min；
2)中间包内钢水达到钢水净重为30吨的正常浇注液面8以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖3的氩气流量增大到40NL/min；
3)大包更换，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9之间，即22吨≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖3的氩气流量减小到30NL/min；
4)钢包换包完成后，中间包内钢水升高到钢水净重为30吨的正常浇注液面8以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖3的氩气流量增大到40NL/min；
5)大包停浇后，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9之间，即22吨≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖3的氩气流量减小到30NL/min；
6)中间包内钢水降低到降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9以后，即中间包内钢水净重＜22吨，停止条形透气砖3吹氩。
实施例3
如实施例1所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及吹氩控制方法，不同之处在于：
所述斜孔挡坝5上的斜孔倾角β为32°，斜孔下沿到中间包包底工作衬6工作面的垂直距离x为27mm，挡墙4与斜孔挡坝5的水平距离a为270mm。
所述浸渍罩2圆弧结构的内圆弧半径r为270mm，圆弧的玄高i为200mm，厚度f为130mm。
所述浸渍罩2的下端浸入中间包内钢水正常浇注液面8以下的深度v为120mm。
所述浸渍罩2的上端到中间包包盖13下端的距离j为80mm。
所述浸渍罩2的圆弧顶部均匀分布6个排气孔14，排气孔的直径D为15mm。
所述的条形透气砖3的上部高出中间包包底工作衬6的高度y为15mm。
所述的条形透气砖3，其高度n为100mm，宽度m为125mm，气室13的内腔圆直径￠为35mm，气室3中心线的高度w为35mm，气室3与条形透气砖基体12的盲端距离e为95mm，嵌入套管14的长度z为95mm，胶泥15的厚度p为12mm。
所述湍流抑制器1的内腔呈圆柱形，内腔圆的直径d为420mm，内腔圆的高度h为380mm。
所述斜孔挡坝5的高度k为380mm，厚度u为160mm，斜孔的半径R为42mm，挡墙4的高度H为870mm，厚度L为120mm。
所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：
1)从大包开浇至中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面8之前，即0＜中间包内钢水净重＜30吨，在大包开浇的同时，开启氩气，条形透气砖3的氩气流量控制在12NL/min；
2)中间包内钢水达到钢水净重为30吨的正常浇注液面8以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖3的氩气流量增大到35NL/min；
3)大包更换，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9之间，即22吨≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖3的氩气流量减小到25NL/min；
4)钢包换包完成后，中间包内钢水升高到钢水净重为30吨的正常浇注液面8以后，即中间包内钢水净重≥30吨，条形透气砖3的氩气流量增大到35NL/min；
5)大包停浇后，从中间包内钢水净重为30吨的正常浇注液面7降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9之间，即22吨≤中间包内钢水净重＜30吨，条形透气砖3的氩气流量减小到25NL/min；
6)中间包内钢水降低到降低到中间包内钢水净重为22吨的低液面9以后，即中间包内钢水净重＜22吨，停止条形透气砖3吹氩。
实验例
对比例：中国专利文献CN103862014A(申请号：201410114064.4)公开了一种用于除去连铸中间包内钢液夹杂物的精炼装置及精炼方法。
将本发明实施例1-3与对比例1的精炼装置按照1:2建模进行水模实验，吹气量为8L/min条件下，测定的平均停留时间和死区比率对比分析如表1所示：
表1
| 方案 | 平均停留时间/min | 死区比率/％ |
| 实施例1 | 6.158 | 1.408 |
| 实施例2 | 6.126 | 1.501 |
| 实施例3 | 6.142 | 1.472 |
| 对比例 | 5.302 | 3.461 |
将实施例1-3的精炼装置及氩气控制方法与对比例1公开的精炼装置及精炼方法在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼钢厂单流宽板坯连铸机浇注生产钢种Q690D，测定铸坯大样电解夹杂物和浸渍罩生产费用对比分析如表2所示：
表2
通过表1的数据对比，本发明实施例1-3的水模实验中，测定的平均停留时间同比对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)增加15％以上，死区比率同比对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)降低50％以上。
通过表2的数据对比，应用本发明的精炼装置及氩气控制方法，实施例1-3生产出的连铸坯试样电解夹杂物重量同比应用对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)生产的连铸坯中的电解夹杂物重量同比减少30％以上，实施例1-3制备的浸渍罩费用同比对比例CN103862014A(申请号：201410114064.4)降低90％以上。
Claims (10)
1.一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，包括湍流控制器(1)、浸渍罩(2)、条形透气砖(3)、挡墙(4)、斜孔挡坝(5)，其特征在于，湍流控制器安装在中间包注流冲击区包壁工作衬的内侧，其纵向中心线与大包长水口(12)的中心线重合，条形透气砖(3)与斜孔挡坝(5)的底端都固定于中间包包底永久衬(7)上，并部分埋入中间包包底工作衬(6)内，浸渍罩(2)位于条形透气砖(3)正上方并与条形透气砖(3)相对，浸渍罩(2)的纵向中心线与条形透气砖(3)的纵向中心线重合，浸渍罩(2)和挡墙(4)的两侧端都固定于中间包包壁永久衬上。
2.如权利要求1所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，浸渍罩(2)为圆弧形单层结构，浸渍罩(2)的下端浸入连铸钢包换包过程中间包内钢水浇注最低液面(9)以下，浸渍罩(2)的上端位于中间包包盖(13)与中间包内钢水正常浇注液面(8)之间的空隙内，斜孔挡坝(5)位于中间包包底永久衬拐角的顶点(A)，斜孔挡坝(5)上的斜孔倾角β为30°～35°，斜孔下沿到中间包包底工作衬(6)工作面的垂直距离x为25～30mm，挡墙(4)位于湍流控制器(1)与斜孔挡坝(5)之间，挡墙(4)与斜孔挡坝(5)的水平距离a为250～300mm，条形透气砖(3)位于挡墙(4)和湍流抑制器(1)之间的中心处。
3.如权利要求1或2所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，所述浸渍罩(2)圆弧结构的内圆弧半径r为250～300mm，圆弧的玄高i为150～200mm，厚度f为120～150mm。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，浸渍罩(2)的下端浸入中间包内钢水正常浇注液面(8)以下的深度v为100～150mm；浸渍罩(2)的上端到中间包包盖(13)下端的距离j为50～100mm；
浸渍罩(2)的圆弧顶部均匀分布5～7个排气孔(14)，排气孔(14)的直径D为10～20mm。
5.如权利要求1-4任一项所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，所述的条形透气砖(3)的上部高出中间包包底工作衬(6)的高度y为10～20mm，在条形透气砖(3)高出中间包包底工作衬(6)的侧部，采用涂抹料(11)涂抹成流线形。
6.如权利要求1-3任一项所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，所述的条形透气砖(2)，包括条形透气砖基体(15)、气室(16)、进气管(19)，透气砖基体(15)内设置有气室(16)，气室的进气端与进气管(19)连接并密封，进气管(19)的一端与气室连通，另一端伸出透气砖基体，连接气源；优选的，所述条形透气砖(3)还包括嵌入套管(17)，嵌入套管(17)设置在气室的进气端，用于安装、固定进气管(19)；更优选的，嵌入套管(17)周围用胶泥(15)密封。
7.如权利要求1-6任一项所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，所述的条形透气砖(3)，其高度n为95～115mm，宽度m为120～130mm，气室(16)为圆柱形内腔，圆的直径￠为30～40mm，气室(16)中心线的高度w为40～50mm，气室(16)与条形透气砖基体(15)的盲端距离e为90～100mm，嵌入套管(17)的长度z为90～100mm，胶泥(18)的厚度p为10～15mm。
8.如权利要求1-7任一项所述的用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置，其特征在于，所述湍流抑制器(1)的内腔呈圆柱形，内腔圆的直径d为400～450mm，内腔圆的高度h为350～400mm。
9.一种用于连铸中间包吹氩精炼装置的氩气控制系统，氩气控制系统包括氩气管路系统和电气控制系统；
所述氩气管路系统，分为主吹支路和手动旁路，其中主吹支路包括依次连接的第一球阀(20a)、气体过滤器(21)、第一压力表(22a)、第二球阀(20b)、压力变送器(23)、电磁阀(24)、冶金专用质量流量控制器(25)、减压阀(26)、第二压力表(22b)、第三球阀(20c)，手动旁路包括依次连接的第四球阀(20d)、手动调节阀(27)，手动旁路连接于动旁路第一压力表(22a)和第二压力表(22b)之间，与主吹支路的第二球阀(20b)、压力变送器(23)、电磁阀(24)、冶金专用质量流量控制器(25)、减压阀(26)并联；用于主吹支路出现故障后、手动操作应用，管路元件连接关系如图11所示，氩气管路系统定位于控制柜内，其特征在于，氩气管路系统中的压力变送器(23)、减压阀(26)，具有机械式和电子式双重压力自动补偿功能；
所述电气控制系统，包括吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、网路交换机、连铸基础自动化系统，各系统通过以太网通讯与网路交换机连接，中间包内钢水称重系统收集、发送中间包内钢水重量到连铸基础自动化系统，如图12所示；
所述吹氩控制系统PLC通过以太网通讯收集、上传第一压力表(22a)压力值、冶金专用质量流量控制器(25)流量值、第二压力表(22b)压力值到连铸基础自动化系统数据库，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据中间包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，实现对吹氩流量的精准控制。
10.一种用于板坯连铸中间包条形透气砖加罩吹氩精炼装置及氩气控制方法，其特征在于，所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：
1)从大包开浇至中间包内钢水净重为正常浇注液面(8)时的钢水净重之前，在大包开浇的同时，开启氩气，条形透气砖(3)的氩气流量控制在10～15NL/min；
2)中间包内钢水净重达到正常浇注液面(8)时的钢水净重以后，条形透气砖(3)的氩气流量增大到30～40NL/min；
3)大包更换，从中间包内钢水净重为正常浇注液面(8)时的钢水净重降低到中间包内低液面(9)时的钢水净重之间，条形透气砖(3)的氩气流量减小到20～30NL/min；
4)钢包换包完成后，中间包内钢水净重由低液面升高到正常浇注液面(8)时的钢水净重以后，条形透气砖(3)的氩气流量增大到30～40NL/min；
5)大包停浇后，从中间包内钢水净重为正常浇注液面(8)时的钢水净重降低到中间包内低液面(9)时的钢水净重之间，条形透气砖(3)的氩气流量减小到20～30NL/min；
6)中间包内钢水降低到降低到中间包内低液面(9)时的钢水净重以后，停止条形透气砖(3)吹氩。
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