CN106906335B - 精炼设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精炼设备及方法，提供了一种用于精炼钢的精炼设备，其包括真空罐、多个浸没管、容器以及流动控制部件，其中，真空罐中具有可减压的空间，所述多个浸没管安装在真空罐的下部上以与该真空罐连通，该容器设置在真空罐下方并且具有向上敞开的内部，该流动控制部件从容器的内周表面突出。另外，提供了一种精炼设备和一种应用于该精炼设备的精炼方法，该精炼设备能够抑制或防止钢水在该钢水于该精炼设备中回流时局部地停滞。

Description

精炼设备及方法

技术领域

本公开涉及精炼设备及方法，更具体地涉及下述精炼设备和应用于该精炼设备的精炼方法：该精炼设备能够抑制或防止钢水在该钢水于该精炼设备中回流时局部地停滞。

背景技术

通常，RH真空脱气器对从转炉生产的钢的组分和温度进行精细地调节并且执行脱气处理。钢从RH真空脱气器(在下文中，被称为真空脱气器)脱气并且被生产为高纯度钢。

如在韩国专利登记No.10-0723376中所公开的，真空脱气器设置在容置有钢水的钢包上方，并且用于钢的脱气处理。真空脱气器包括使钢在其中回流的真空罐和安装在该真空罐的下部上并浸没到钢水中的一对浸没管。

当真空脱气器对钢水进行脱气时，容置在钢包中的钢水通过在比浸没管的位置低的位置处将钢水引入到浸没管中并且从该浸没管排出该钢水而进行回流。由此，位于比浸没管的位置高的位置处的钢水局部地停滞而没有被引入到浸没管中。特别是，钢水的回流速度显著地减小而形成停滞区域，如位于比浸没管的位置高的位置处且远离该浸没管的死区。

在真空脱气器中完成钢水的脱气处理所需的时间受到死区的尺寸的影响。例如，随着死区的尺寸增大，钢的组分的均匀性降低并且脱气处理受到阻碍。也就是说，需要减小死区的尺寸或者需要防止形成死区以提高钢水的精炼操作的生产率。

因此，需要用于减小死区的尺寸或者防止死区的出现以提高操作的生产率的新措施。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)KR10-0723376B1

(专利文献2)KR10-2014-0058767A

发明内容

本公开提供了一种精炼设备和一种精炼方法，该精炼设备能够抑制或防止钢水在该钢水回流时局部地停滞。

根据示例性实施方案，提供了一种用于精炼钢的精炼设备，该精炼设备包括：真空罐，该真空罐中具有可减压的空间；多个浸没管，所述多个浸没管安装在真空罐的下部上以与该真空罐连通；容器，该容器设置在真空罐下方并且具有向上敞开的内部；以及流动控制部件，该流动控制部件从容器的内周表面突出。

流动控制部件可以通过包围容器的内周表面的一部分而倾斜地设置。

流动控制部件可以从相邻于所述多个浸没管中之一的一侧向上倾斜。

流动控制部件可以在容器的内周表面上的多个位置中的每个位置上以相对于容器的中心部分对称旋转地设置。

流动控制部件可以设置在比浸没管中的每个浸没管的高度低的高度处。

当容器的外径的尺寸为1时，流动控制部件可以从容器的内周表面突出0.03至0.10的厚度。

流动控制部件可以从容器的内周表面突出150mm至250mm的厚度。

当从容器的底部至该容器的上端部的高度为1时，流动控制部件可以设置在距离容器的底部0.25至0.75的高度处。

流动控制部件可以设置在距离容器的底部2000mm至3800mm的高度处。

流动控制部件可以从与容器的内周表面的相邻于所述多个浸没管中之一的一侧间隔开45°的位置向上倾斜。

根据另一示例性实施方案，提供了一种用于精炼钢的方法，该方法包括：将容置有钢水的容器定位在真空罐下方；将容器连接至真空罐；对真空罐的内部进行减压以使钢水回流并且从钢水脱除气体组分；以及通过使用设置在容器的内周表面上的流动控制部件来使钢水的一部分在容器中回流。

容器与真空罐的连接可以包括将安装在真空罐的下部上的浸没管浸没到钢水中。

钢水的一部分在容器中的回流可以包括使钢水的该部分沿着容器的内周表面从比浸没管的端部的位置低的位置回流至比该浸没管的该端部的位置高的位置。

钢水的一部分在容器中的回流可以包括使钢水的一部分回流以使其相对于容器的中心部分对称地旋转。

附图说明

示例性实施方案通过结合附图的以下描述可以得到更详细的理解，在附图中：

图1是用于说明根据示例性实施方案的精炼设备的视图；

图2是用于说明根据示例性实施方案的精炼设备的主要部分的视图；以及

图3是用于说明根据比较例的精炼设备的操作的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的实施方案进行详细的描述。然而，本发明可以以不同的形式来体现并且不应被解释为局限于本文中所阐述的实施方案。相反，这些实施方案的提供使得本公开将是透彻且完整的，并且这些实施方案将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，为了说明清楚起见，放大了层和区域的尺寸。相同的附图标记始终指的是相同的元件。

在下文中，将参照钢厂的真空脱气设备来详细地描述示例性实施方案。然而，本实施方案还可以作为使不同的熔融材料回流并对这些熔融材料进行处理的设备来应用。

图1是根据示例性实施方案的精炼设备的示意图，图2(a)是示出了根据示例性实施方案的精炼设备的主要部分的内部结构的侧视图，并且图2(b)是示出了根据示例性实施方案的精炼设备的主要部分的内部结构的平面图。

参照图1和图2，将对根据示例性实施方案的精炼设备进行描述。

根据示例性实施方案的精炼设备对如钢水M执行脱气处理并且包括真空罐10、第一浸没管20、第二浸没管30、容器50以及流动控制部件60。

真空罐10可以包括如RH罐。真空罐10中可以具有可减压的空间。真空罐10可以连接至真空泵以调节内部压力。真空罐10可以具有上部罐和下部罐垂直地彼此连接的结构。

上部罐可以是内部向下敞开的容器。上部罐可以具有由钢板制成的外壳以在高真空条件(例如几托的真空压力)下使用。上部罐可以具有通过由耐火材料制成的辐射板来保护的内表面。喷枪(未示出)可以穿过上部罐的一侧以将氧气吹到上部罐中。合金铁喷射孔可以延伸至上部罐的另一侧以将合金铁喷射到上部罐中。下部罐可以是内部向上敞开的容器。下部罐可以连接至上部罐的敞开的下部。下部罐可以具有由钢板材料制成的外壳以在高真空条件下执行处理。可以在下部罐的内表面上设置耐火材料。钢水可以回流到下部罐中并且在该下部罐中进行脱气。

第一浸没管20可以是例如上升管。第二浸没管30可以是例如下降管。上升管可以是沿高度方向延伸的中空管。上升管可以安装在真空罐10的一个下侧部上并且与真空罐10的内部连通。下降管可以是沿高度方向延伸的中空管。下降管可以安装在真空罐10的另一个下侧部上并且与真空罐10的内部连通。上升管用作使钢水朝向真空罐10上升的通路。下降管用作使钢水朝向容器50下降的通路。

可以将惰性气体如氩气或氮气喷射到上升管中以使得引入到上升管中的钢M如钢水朝向下部罐上升。为此，供给管40可以穿过上升管的一个侧部。

在下文中，当没有必要单独地描述第一浸没管20和第二浸没管30时，第一浸没管20和第二浸没管30都被称为浸没管。

容器50如钢包可以设置在真空罐10下方。容器50可以具有向上敞开的内部。容器50包括圆形的铁壳，该铁壳构成外壁以保持容器50的结构和形状。在钢壳内设置有至少一个耐火材料层以包围该钢壳的内部。耐火材料层可以通过使用例如定形的耐火材料如耐火砖、可浇铸的耐火材料或不定形的耐火材料如耐火灰浆来构造。

根据示例性实施方案的流动控制部件60可以对在容器50中回流的钢(例如钢水)的一部分流进行控制以使钢的上升流的方向引导至期望方向。例如，根据示例性实施方案，流动控制部件60可以从容器50的内周表面突出。流动控制部件60使钢能够流动至停滞区域(钢的流动在该停滞区域中停滞)，以抑制或防止钢局部地停滞在容器50中。因此，流动控制部件60可以抑制或防止在钢的回流期间在容器50的上部中形成停滞区域，如死区。

流动控制部件60可以由例如耐火砖制成。流动控制部件60可以沿周向方向从容器50的内壁表面倾斜地突出。替代性地，流动控制部件60可以呈螺旋形状从内壁表面突出。根据示例性实施方案，通过使用与用于构造容器50的内表面的耐火砖相同的耐火砖来示例性地构造流动控制部件60。在这种情况下，可以以使得大约两个耐火砖在容器50的内周表面的预定高度处形成一个台阶以在容器50的内周表面上构造大约六个台阶的方式来容易地构造流动控制部件60。

在这里，流动控制部件60不限于如上所述地那样通过使用耐火砖来形成多个台阶。例如，流动控制部件60可以通过将具有光滑的倾斜表面的一个耐火块呈螺旋的突起形状浇铸至容器50的内周表面来形成。

流动控制部件60可以包围容器50的内周表面的一部分并且倾斜地设置。流动控制部件60可以通过使用上述形状来使钢流的一部分沿着容器50的内周表面上升至期望高度。在这里，流动控制部件60可以设置在容器50的内周表面上的多个位置上的每个位置(例如，两个位置中的每个位置)上以相对于容器50的底部的中心部分对称地旋转。由流动控制部件60形成的上升流可以不向一侧偏心并且表现为稳定的流动。当然，流动控制部件60可以呈放射形状设置在容器50的内周表面的三个或更多个位置上。在这种情况下，流动控制部件60的成形角度、位置和高度可以根据下面将描述的流动控制部件60的结构来进行适当地改变和调节。

同时，流动控制部件60可以从相邻于多个浸没管中之一的一侧向上倾斜。如上所述，流动控制部件60可以具有面向容器50的内壁表面的相邻于浸没管的一侧的端部，该端部设置在最低高度处。为了朝向钢包的远离浸没管并且死区相对较大的部分传送钢的上升流，初始点(该初始点为流动控制部件60的最低端部)设置在钢包的相邻于浸没管的侧表面上。

流动控制部件60可以设置在比浸没管的高度低的高度处以使得通过使用钢的回流(钢通过被引入到浸没管中并从该浸没管排出而进行流动)来朝向钢的停滞区域容易地形成上升流。在这里，当从容器50的底部至容器50的上端部的高度为1时，流动控制部件60可以设置在距离容器50的底部0.25至0.75的高度处。例如，当从容器50的底部至容器50的上端部的高度为8000mm时，流动控制部件60可以设置在距离容器50的底部2000mm至6000mm的高度处。更期望地，流动控制部件60可以设置在距离容器50的底部2000mm至3800mm的高度处。

根据示例性实施方案，流动控制部件60示例性地设置在距离容器50的底部2000mm至3800mm的高度处。在下文中，将对关于流动控制部件60的上述值以及比率的临界意义进行详细的描述。

流动控制部件60可以具有与设置在容器50的内周表面上的耐火层的物理侵蚀对应的下限高度H1。例如，当钢水容置在容器50中时，在容器50的底表面和容器50的内周表面的预定高度上发生剧烈的物理侵蚀。能够避免上述物理侵蚀的高度对应于从容器50的底部至容器50的上端部的高度的四分之一位置，例如，大约2000mm。因此，当流动控制部件60设置在与从容器50的底部至容器50上端部的高度的四分之一位置对应的高度如2000mm处时，耐火材料的使用期限会增大。

流动控制部件50可以具有与浸没管的端部的高度对应的上限高度H2。容器50中的钢可以通过被引入到浸没管中并从该浸没管排出通过该浸没管的端部来进行回流，并且因此，当流动控制部件50的上限高度H2设置在比浸没管的端部的高度高的高度处时，在容器50的上部(在该上部中，钢的回流速度相对较低)中会过多地形成钢的上升流，使得上升流的终点的高度从钢的钢水表面向上形成，该钢水表面形成在距离浸没管的端部向上200mm至300mm的高度处。在这种情况下，钢水表面存在不稳定性，并且保护钢水表面的炉渣层被推出。因此，当流动控制部件60设置在从容器50的底部至容器50的上端部的高度的四分之一位置的高度(如6000mm的高度)处、或者期望地设置在距离容器50的底部3800mm的高度处时，钢的由流动控制部件50引导的上升流的终点可以定位在钢的钢水表面下方。

当容器50的外径的尺寸为1时，流动控制部件60可以从容器50的内周表面突出0.03至0.10的厚度。在这里，以在初始点(即流动控制部件60的下端部)与终点(即流动控制部件60的上端部)之间所选定的预定高度为基准，容器50的外径可以对应于容器50在流动控制部件60所安装的高度处的外径。例如，当容器50在流动控制部件60所安装的高度处的外径为2500mm时，流动控制部件60可以从容器50的内周表面突出75mm至250mm的厚度。

在这种情况下，以尺寸1(其为容器50的外径尺寸)为基准，当流动控制部件60的厚度小于0.03时，难以产生钢的上升流，并且因此，难以向流动控制部件60的上表面提供具有期望宽度的流动路径。另外，以尺寸1(其为容器50的外径尺寸)为基准，当流动控制部件60的厚度大于0.10时，容器50的容量减小，并且钢的由流动控制部件60产生的上升流可以防止真空罐10与容器50之间的回流。因此，以尺寸1(其为容器50的外径尺寸)为基准，流动控制部件60可以具有0.03至0.10的厚度，以在操作期间平稳地引导钢的上升流并且容易地确保精炼操作所需的钢的容量。

替代性地，流动控制部件60的厚度可以通过如下不同的方法来确定。流动控制部件60可以从容器50的内周表面突出150mm至250mm的厚度d。当流动控制部件60从容器50的内周表面突出小于150mm的厚度时，由于具有期望宽度的流动路径没有提供至流动控制部件60的上表面，因此会难以产生钢的上升流，并且当考虑构成流动控制部件60的耐火砖的侵蚀速度时，不能确保流动控制部件60的期望使用期限。因此，流动控制部件60可以从容器50的内周表面突出等于或大于150mm的厚度，以确保期望使用期限并且在操作期间平稳地引导钢的上升流。

当流动控制部件60从容器50的内周表面突出等于或大于250mm的厚度时，容器50的内容量减小，并且因此容器50难以确保期望的内容量。因此，当流动控制部件60从容器50的内周表面突出小于250mm的厚度时，可以容易地确保钢的精炼操作所需的容量。

流动控制部件60可以在容器50的内周表面的相邻于浸没管中之一的一侧间隔开45°的位置处向上倾斜。另外，流动控制部件60甚至可以设置在与容器50的内周表面的相邻于上述浸没管的一侧间隔开60°至65°的位置处。也就是说，流动控制部件60的初始点角度θ₁可以在容器50的内周表面的周向方向上相对于容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧为45°，并且流动控制部件60的终点角度θ₂可以在容器50的内周表面的周向方向上相对于容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧为60°至65°。

例如，当流动控制部件60从与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开45°或以上的位置向上倾斜至与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开65°或以上的位置时，钢的由流动控制部件60引导的上升流的终点可以偏离容器50的内周表面的另一侧，该另一侧在容器50的内周表面的周向方向上与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开90°。

此外，当流动控制部件60从与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开45°或以下的位置向上倾斜至与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开65°或以下的位置时，钢的由流动控制部件60引导的上升流的终点可能不到达容器50的内周表面的另一侧，该另一侧在容器50的内周表面的周向方向上与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开90°。

在这里，由于在容器50的内周表面的另一侧(该另一侧在容器50的内周表面的周向方向上间隔开90°)处几乎没有提供钢的回流，因此在该位置处可以容易地形成钢停滞的停滞区域(如死区)。

也就是说，根据示例性实施方案，由于流动控制部件60可以从与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开45°的位置向上倾斜至与容器50的内周表面的相邻于浸没管的一侧间隔开60°至65°的位置，因此钢的上升流的终点可以定位在钢停滞的停滞区域(即死区)中。因此，可以在容器50的上部的局部位置(即死区)处抑制或防止钢的流动停滞。

图3是示出了根据比较例的通过使用计算机模拟对精炼设备中的钢的流动进行的分析及其结果的视图。在这里，除了流动控制部件60以外，根据比较例的精炼设备可以与根据示例性实施方案的上述精炼设备相同。

参照图1至图3，将对使用根据示例性实施方案的精炼设备的精炼方法进行描述。

根据示例性实施方案的用于精炼钢的精炼方法包括将容置有钢水M的容器50定位在真空罐10下方，将容器50连接至真空罐10，对真空罐10的内部进行减压以使钢水M回流并且从钢水M脱除气体组分，以及通过使用设置在容器50的内周表面上的流动控制部件60来使容器50中钢水M的一部分回流。

首先，将熔融的钢M(如钢水)容置在容器50中，并且容器50转移以设置在真空罐10下方。

随后，在安装于真空罐10的下部上的浸没管浸没到钢水中的方法中，提升容器50或降低真空罐10以使容器50连接至真空罐10。

此后，对真空罐10的内部进行减压以将钢水引导至真空罐10中并且将惰性气体喷射到上升管中，由此使钢水回流。当钢水在真空罐10中回流时，钢水可以在真空罐10中在等于或小于2托的低压气氛下进行脱气。在这里，除去的气体可以包括一氧化碳、氢气和氮气。

参照图3，在钢水于根据比较例的对钢水的脱气处理期间的回流状态下、在简单且反复的回流过程期间，钢水在远离浸没管的区域中、比浸没管的位置高的位置处的回流速度相对非常低，并且因此会在相应位置处形成停滞区域、即死区。这会延迟脱气处理的时间。

因此，根据示例性实施方案，当流动控制部件60可以设置在容器50中以适当地调节钢水的流动方向时，可以使死区的尺寸最小化或防止死区产生。

如对根据示例性实施方案的精炼设备详细描述的，可以通过将耐火砖呈螺旋形状构造在容器50的内周表面上的方法来形成流动控制部件60。因此，流动控制部件60可以在容器50的内周表面上形成流动路径以形成钢水的上升流。在下文中，将对精炼方法的剩余过程进行描述。

与使钢水回流的过程一起或与该过程同时引导钢水的一部分在容器50中上升并回流至死区。具体地，通过借助使用流动控制部件60来使钢水M流的一部分沿着容器50的内周表面从比浸没管的端部的位置低的位置上升至比该浸没管的端部的位置高的位置而使该部分进行回流。同时，钢水的上升流的流动可以形成为相对于容器50的底部的中心部分对称地旋转。因此，钢水局部地停滞在容器50中以抑制或防止死区的形成。

当脱气处理完成时，随后，真空罐10与容器50分离，并且容器50转移至用于后面的过程的设备以执行该后面的过程。

如上所述，根据示例性实施方案，由于辅助地形成钢的上升流，该上升流与钢水的形成在整个真空罐10上方的主要回流的流分离地形成，因此形成在容器50中的死区的面积可以显著地减小。事实上，为了完成钢水的脱气处理，需要对停滞在死区中的钢水进行搅拌以对整个钢水进行脱气。为此，根据示例性实施方案，流动控制部件60可以用于使死区的尺寸最小化、减少用于脱气处理的时间，并且因此提高整个过程的生产率。

根据示例性实施方案，当熔融的钢(如钢水)在设备中进行回流和精炼时，可以抑制或防止钢水形成死区并且抑制或防止该钢水局部地停滞。因此，可以减少完成钢的精炼所需的时间，并且可以提高完成精炼的钢的质量。

例如，当流动控制部件应用于钢厂的真空脱气设备时，该流动控制部件可以通过使用耐火砖而设置在钢包的内壁上，并且在钢水的回流精炼期间回流的该钢水的流可以通过使用流动控制部件来部分地控制以引导该钢水在浸没管与钢水表面之间的流。因此，可以抑制或防止在钢包中出现死区。因此，可以有效地减少完成钢水精炼所需的时间，并且可以改善完成精炼的钢的质量。

本发明的实施方案和比较例给出了进一步的详细描述以帮助理解本发明，但是不对本发明的范围进行限制。尽管已经公开了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员可以在不背离本发明的如在所附权利要求中所阐述的范围和精神的情况下对这些优选实施方案进行各种改变和修改。

Claims (11)

1.一种精炼设备，包括：

真空罐，所述真空罐中具有可减压的空间；

多个浸没管，所述多个浸没管安装在所述真空罐的下部上以与所述真空罐连通；

容器，所述容器设置在所述真空罐下方并且具有向上敞开的内部；以及

流动控制部件，所述流动控制部件从所述容器的内周表面突出，

其中所述流动控制部件沿周向方向通过包围所述容器的所述内周表面的一部分而倾斜地设置。

2.根据权利要求1所述的精炼设备，其中，所述流动控制部件从相邻于所述多个浸没管中之一的一侧向上倾斜。

3.根据权利要求1所述的精炼设备，其中，所述流动控制部件在所述容器的所述内周表面上的多个位置中的每个位置上以相对于所述容器的中心部分对称旋转地设置。

4.根据权利要求1所述的精炼设备，其中，所述流动控制部件设置在比所述浸没管中的每个浸没管的高度低的高度处。

5.根据权利要求1所述的精炼设备，其中，当所述容器的外径的尺寸为1时，所述流动控制部件从所述容器的所述内周表面突出0.03至0.10的厚度。

6.根据权利要求1所述的精炼设备，其中，当从所述容器的底部至上端部的高度为1时，所述流动控制部件设置在距离所述容器的所述底部0.25至0.75的高度处。

7.根据权利要求1所述的精炼设备，其中，所述流动控制部件从与所述容器的所述内周表面的相邻于所述多个浸没管中之一的一侧间隔开45°的位置向上倾斜。

8.一种用于精炼钢的方法，所述方法包括：

将容置有钢水的容器定位在真空罐下方；

将所述容器连接至所述真空罐；

对所述真空罐的内部进行减压以使所述钢水回流并且从所述钢水脱除气体组分；以及

借助于使用通过包围所述容器的内周表面的一部分而沿周向方向倾斜地设置的流动控制部件来使所述钢水的一部分在所述容器中回流，使得所述钢水的流的一部分被引导至形成在所述容器的上部中的停滞区域。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，将所述容器连接至所述真空罐包括将安装在所述真空罐的下部上的浸没管浸没到所述钢水中。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，使所述钢水的所述一部分在所述容器中回流包括使所述钢水的一部分沿着所述容器的所述内周表面从比所述浸没管的端部的位置低的位置回流至比所述浸没管的所述端部的位置高的位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述钢水的所述一部分在所述容器中回流包括使所述钢水的一部分回流以使其相对于所述容器的中心部分对称地旋转。