CN107022668A - 一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置及方法,该装置包括套筒(2);套筒(2)为中空的圆筒状,两端为开放端,自外而内包括第一耐火层(21)、金属层(22)和第二耐火层(23);第二耐火层(23)镶嵌于金属层(22)的内壁面,第一耐火层(21)镶嵌于金属层(22)的外壁面;套筒(2)上自第二耐火层(23)的内壁至金属层(22)的外壁处开有不少于一层的出气孔(3)。本发明克服了传统精炼过程中钙处理时钙线穿过渣层氧化或气化造成钙收得率低,熔池反应剧烈,钢水二次氧化严重的缺点,同时该喂线方法简单可靠,喂线时钙合金收得率高,可减少钙合金消耗,降低钢液剧烈翻腾引起二次氧化,同时减少污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金钢水精炼领域,尤其是一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置和喂线方法。
背景技术
在钢的生产过程中,为保证钢的各种物化性能,需要向钢中加入各种合金进行脱氧和合金化。钙合金作为钢铁生产中普遍采用的重要合金之一,其生产耗能较大,如生产硅钙合金每吨耗能约11000kWh。同时,金属钙不仅密度低(20℃时为1.55g/m3),且沸点低,在炉外精炼温度下,钙的蒸气压很大,造成钙合金在钢液中收得率(ηCa)较低,传统喂线法ηCa只有1%~5%;改进后的压入法ηCa也只有3%~7%;20世纪60年代出现喷粉法,ηCa提高到6%~10%;20世纪80年代出现的喂硅钙线法,ηCa提高到10%~18%,而采用实芯纯钙包芯线,ηCa可提高至18%~30%。
目前国外钙处理钙收得率保持在30%以上,虽然采用喂实芯纯钙包芯线后,国内钢厂钙收得率已大幅提高,但仍与国外有巨大差距,同时各钢厂由于钢包容量不一致,生产钙线的厂家、规格不同,处理工艺及喂线设备也参差不齐,钙线收得率与理想值也差距较大。因此,实现钢铁行业钙合金的高效、减量化应用,是解决钢铁行业发展中的资源和环境问题一个重要方面,具有重要的研究价值及社会意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置和方法,解决钙收得率低、钢水二次氧化严重的问题。
具体的,本发明提供了一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置,包括套筒;
套筒为中空的圆筒状,两端为开放端,自外而内包括第一耐火层、金属层和第二耐火层;第二耐火层镶嵌于金属层的内壁面,第一耐火层镶嵌于金属层的外壁面;
套筒上自第二耐火层的内壁至金属层的外壁处开有不少于一层的出气孔,且每层出气孔的靠近金属层的外壁端有一圈中空的圆环,圆环将同一层的出气孔相连通,相邻两层圆环之间有平行于套筒轴向的纵向槽。
进一步地,每层内的出气孔为均匀分布,但是不同层的出气孔为交错分布。
进一步地,每层内的出气孔的数量均不少于3个。
进一步地,出气孔靠近第二耐火层的内壁的一端设置为向下倾斜的形式,倾斜角度为5-10°。
进一步地,纵向槽侧壁面与第一耐火层的外壁面之间有贯通第一耐火层的通孔。
进一步地,该喂线装置还包括喂线机、氩气管道、金属支架、供气装置;
喂线机的导杆末端伸入套筒的中空内部的上端;金属支架一端与套筒固定连接,对套筒起支撑固定的作用,另一端连接至供气装置;氩气管道位于金属支架内,一端连接至贯通第一耐火层的通孔,另一端与供气装置的出气口端相连。
进一步地,第二耐火层的内径大于导杆的外径5~15mm;导杆的末端面距离套筒的顶端面3cm~5cm。
另外,本发明还提供了一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线方法,包括如下步骤:
步骤1:确定喂线位置、喂钙线速度、喂线量;
步骤2:安装喂线装置;
步骤3:供气装置以流量为3~5NL/min供氩气,氩气通过出气孔向下喷吹,在套筒内形成氩气保护层;
步骤4:在喂线机上设置步骤1中的喂钙线速度和喂线量,并关闭钢包底吹氩气,然后开启喂线机对钢液进行钙处理操作;
步骤5:关闭供气装置,打开钢包的透气砖,通入底吹氩对钢液进行软吹操作,软吹时间不小于10分钟。
进一步地,喂线位置为软吹下降流股处,即单孔吹氩钢包喂线位置在吹氩孔对称位置处,双孔吹氩钢包喂线位置在两吹氩孔中心位置处;
喂钙线速度为(1.14H-0.5)m/s~(1.14H-1.0)m/s,其中H为钢液的深度。
喂线量为每吨钢喂线1.5~2.5m。
进一步地,安装喂线装置时,套筒下端穿过渣层,插入钢液液面下5cm~10cm处,并且套筒与钢液的液面保持90°±2°。
本发明克服了传统精炼过程中钙处理时钙线穿过渣层氧化或气化造成钙收得率低,熔池反应剧烈,钢水二次氧化严重的缺点,同时该喂线方法简单可靠,喂线时钙合金收得率高,可减少钙合金消耗,降低钢液剧烈翻腾引起二次氧化,同时减少污染环境,增大钢铁企业的经济效益。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的喂线装置整体结构示意图;
图2是本发明的喂线装置的套筒结构示意图;
图3是本发明的喂线装置的套筒内部的开孔结构示意图。
图中:1-喂线机、2-套筒、3-出气孔、4-氩气管道、5-金属支架、6-供气装置、7-钢包、8-钢液、9-渣层;
11-控制面板、12-导杆、13-底座;
21-第一耐火层、22-金属层、23-第二耐火层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置,如图1所示,包括:喂线机1、套筒2、氩气管道4、金属支架5、供气装置6、钢包7。
喂线机1连接至套筒2的顶端,供气装置6通过金属支架5内的氩气管道4与套筒2相连,钢包7内自上而下装有渣层9和钢液8,套筒2穿过渣层9,伸至钢液8内。
喂线机1包括本体、控制面板11、导杆12、底座13。本体安装于底座13上,本体上有控制面板,可输入参数等对喂线机1进行操作,本体末端有导杆12,用于输出喂线用的钙线。
如图2所示,套筒2为中空的圆筒状,两端为开放端,自外而内包括第一耐火层21、金属层22和第二耐火层23。金属层22内径为25mm~30mm,外径为35mm~40mm,厚度为5mm;第二耐火层23镶嵌于金属层22的内壁面,厚度为3mm~5mm;第一耐火层21镶嵌于金属层22的外壁面,厚度为3mm~5mm;第一耐火层21和第二耐火层23是用于防止金属层22长时间插入钢液8内后熔化,延长套筒2的使用寿命,整个套筒2长度1m~1.5m。
可选的,第一耐火层21和第二耐火层23的材质为主要成分是氧化镁-碳、氧化铝-碳或氧化镁-氧化铝-碳的耐火浇注料,金属层22的材质为低碳钢。
金属支架5为一段中空的金属圆筒,氩气管道4为一段输送管道,套在金属支架5内,一端与供气装置6的出气口对接,另一端插入套筒2的金属层22中。如图3所示,套筒2上自第二耐火层23的内壁至金属层22的外壁处开有两层出气孔3,每层内的出气孔3为均匀分布,但是不同层的出气孔3为交错分布,即在俯视图上,不同层的出气孔3并不重合,每层出气孔3的数量均不少于3个,且每层出气孔3的靠近金属层22的外壁端有一圈中空的圆环,圆环将该层的出气孔3相连通,且两层圆环之间有平行于套筒2轴向的纵向槽,可选的,纵向槽位于金属层22内,将两层圆环相连,进而将各出气孔3相连。
第一耐火层21有贯通的通孔,可选的,该通孔位于纵向槽侧壁面纵向中间与第一耐火层21的外壁面之间。
纵向槽与贯通第一耐火层21的通孔相连,氩气管道4一端连接至该贯通第一耐火层21的通孔,另一端与供气装置6的出气口端相连,使得供气装置6产生的氩气通过氩气管道4输送至通孔和纵向槽,由纵向槽输送至每层的圆环,进而由出气孔3输送至套筒2内部,对整个喂线过程起保护作用,避免氧化,从而提高喂线时钙合金钙收得率。
可选的,为便于气体进入套筒2内部后分布均匀,出气孔3靠近第二耐火层23的内壁的一端设置为向下倾斜的形式,倾斜角度为5-10°。
喂线机1的导杆12末端伸入套筒2中空内部的上端,套筒2的内径即第二耐火层23的内径略大于导杆12的外径,一般大5~15mm;导杆12的末端面距离套筒2顶端面的距离是3cm~5cm。
氩气管道4位于金属支架5内,金属支架5一端与套筒2固定连接,对套筒2其支撑固定的作用,另一端连接至供气装置6。
可选的,出气孔3可以为一层,也可以为交错均匀分布的多层。
使用时,将套筒2置于钢包7内,固定在金属支架5末端,穿过渣层9伸入钢液8液面下一定深度,套筒2伸入钢液8液面下的长度为5cm~10cm。喂线机1向钢液8中连续提供钙线,为使得进入钢液8中的钙分布均匀,提高钙合金的收得率,供气装置6提供连续均匀的氩气。
进一步地,本发明提供了一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线方法,具体包括如下步骤:
步骤1:确定喂线位置、喂钙线速度、喂线量;
其中喂线位置选择软吹下降流股处,即单孔吹氩钢包喂线位置在吹氩孔对称位置处,双孔吹氩钢包喂线位置在两吹氩孔中心位置处,喂钙线速度为(1.14H-0.5)m/s~(1.14H-1.0)m/s,其中H为钢液8的深度,吨钢喂线量为1.5~2.5m,该喂线量指的是纯钙线的用量。
钢包底部均有用于底吹氩气的透气砖,供精炼结束使用,精炼结束通过透气砖吹入氩气,对钢液进行软吹操作,可以有效去除钢中夹杂物,一般小钢包底部吹氩透气砖仅有一块,即单孔吹氩钢包;大钢包底部透气砖有两块,即双孔吹氩钢包。为了保证喂线时钙合金收得率,一般保证喂线位置在钢液流股的下降股处,对于单孔吹氩钢包,在吹氩孔对称位置处一般为下降流股;对于双孔吹氩钢包,在两吹氩孔中心位置处一般为下降流股,因此单孔吹氩钢包喂线位置在吹氩孔对称位置处,双孔吹氩钢包喂线位置在两吹氩孔中心位置处。
步骤2:将喂线机1的喂线导杆12的出口端置于套筒2的中空内部,并使喂线机1的喂线导杆12末端面伸入套筒2上端3cm~5cm;调整喂线机1和套筒2的高度和喂线位置,使套筒2下端穿过渣层9插入钢液8液面下5cm~10cm处,并保证套筒2垂直插入钢液8的液面下,与液面保持90°±2°;供气装置6通过金属支架5、氩气管道4与套筒2相连通;
步骤3:供气装置6通过金属支架5、氩气管道4向套筒2以流量为3~5NL/min供氩气,氩气通过出气孔3向下喷吹,在套筒2内形成氩气保护层;
步骤4:根据步骤1中的喂线位置、喂钙线速度、喂线量,在喂线机1的控制面板11上设置喂钙线速度和喂线量,并关闭钢包7底吹氩气,然后开启喂线机1对钢液8进行钙处理操作;
步骤5:钙处理结束后,调整喂线机1和套筒2的高度,关闭供气装置6,并移动金属支架5,使套筒2脱离钢液8和渣层9,然后打开钢包7的透气砖,通入底吹氩对钢液8进行软吹操作,软吹时间不小于10分钟,吹氩流量以避免渣面裸露为准,随后钢包7出精炼站。
其中底吹氩即为通过透气砖吹入的氩气,对钢液进行软吹操作,可以有效去除钢中夹杂物,提高钢水洁净度水平。
本实施例中,针对某厂SPHC钢LF精炼采用本装置与方法取代原装置与工艺方法进行钙处理过程处理。该钙处理过程所用钢包为单孔吹氩钢包,待LF精炼结束后,调整本装置并将套筒2插入钢液8的液面下5cm~10cm处,控制氩气流量为4NL/min,关闭钢包7的底吹气流量,喂线位置在吹氩孔对称位置处,控制喂钙线速度为2m/s,喂线时间50s;吨钢喂钙线量2m,喂线结束后,打开钢包底吹氩流量,吹氩流量以避免渣面裸露为准,吹氩时间不少于10分钟,随后钢包出精炼渣吊至连铸平台。该发明方法显著提高炼钢过程钙合金收得率,减少钙处理过程钢水二次氧化,提高钢水洁净度水平。本实施例中的采用已有钙处理工艺进行处理前后的工艺参数如表1所示,采用本喂线装置及喂线方法处理,其处理前后的工艺参数如表2所示。
表1已有钙处理工艺处理前后参数对比
表2本发明的喂线装置及方法钙处理工艺处理前后参数对比
表中的N是指钢中氮含量,T.O是指钢中的全氧含量,从表中可以看出,使用本发明的喂线处理装置和方法处理后,钙收得率得到了显著提高同时本发明采用保护喂丝,可以减少钢液面翻腾,减少二次氧化,钢水增氮和增氧相对会减少,提高了钢水洁净度。
综上所述,本发明克服了传统精炼过程中钙处理时钙线穿过渣层氧化或气化造成钙收得率低,熔池反应剧烈,钢水二次氧化严重的缺点,同时也克服了使用过程中资源浪费严重、污染环境的缺点。该方法简单可靠,喂线时钙合金收得率高,减少钙合金消耗,降低钢液剧烈翻腾引起二次氧化,同时减少污染环境,增大钢铁企业的经济效益。
尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述,但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下,各种修正都是允许的,它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线装置,其特征在于,包括套筒(2);
所述套筒(2)为中空的圆筒状,两端为开放端,自外而内包括第一耐火层(21)、金属层(22)和第二耐火层(23);所述第二耐火层(23)镶嵌于所述金属层(22)的内壁面,所述第一耐火层(21)镶嵌于所述金属层(22)的外壁面;
所述套筒(2)上自第二耐火层(23)的内壁至金属层(22)的外壁处开有不少于一层的出气孔(3),且每层出气孔(3)的靠近金属层(22)的外壁端有一圈中空的圆环,圆环将同一层的出气孔(3)相连通,相邻两层圆环之间有平行于套筒(2)轴向的纵向槽。
2.根据权利要求1所述的喂线装置,其特征在于,每层内的所述出气孔(3)为均匀分布,但是不同层的出气孔(3)为交错分布。
3.根据权利要求1或2所述的喂线装置,其特征在于,每层内的所述出气孔(3)的数量均不少于3个。
4.根据权利要求3所述的喂线装置,其特征在于,所述出气孔(3)靠近第二耐火层(23)的内壁的一端设置为向下倾斜的形式,倾斜角度为5-10°。
5.根据权利要求4所述的喂线装置,其特征在于,所述纵向槽侧壁面与第一耐火层(21)的外壁面之间有贯通第一耐火层(21)的通孔。
6.根据权利要求5所述的喂线装置,其特征在于,还包括喂线机(1)、氩气管道(4)、金属支架(5)、供气装置(6);
所述喂线机(1)的导杆(12)末端伸入所述套筒(2)的中空内部的上端;所述金属支架(5)一端与套筒(2)固定连接,对套筒(2)起支撑固定的作用,另一端连接至供气装置(6);所述氩气管道(4)位于金属支架(5)内,一端连接至贯通第一耐火层(21)的通孔,另一端与供气装置(6)的出气口端相连。
7.根据权利要求6所述的喂线装置,其特征在于,所述第二耐火层(23)的内径大于所述导杆(12)的外径5~15mm;所述导杆(12)的末端面距离所述套筒(2)的顶端面3cm~5cm。
8.一种提高炼钢过程钙合金收得率的喂线方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:确定喂线位置、喂钙线速度、喂线量;
步骤2:安装权利要求1-7所述的喂线装置;
步骤3:供气装置(6)以流量为3~5NL/min供氩气,氩气通过出气孔(3)向下喷吹,在套筒(2)内形成氩气保护层;
步骤4:在喂线机(1)上设置步骤1中的喂钙线速度和喂线量,并关闭钢包(7)底吹氩气,然后开启喂线机(1)对钢液(8)进行钙处理操作;
步骤5:关闭供气装置(6),打开钢包(7)的透气砖,通入底吹氩对钢液(8)进行软吹操作,软吹时间不小于10分钟。
9.根据权利要求8所述的喂线方法,其特征在于,所述喂线位置为软吹下降流股处,即单孔吹氩钢包喂线位置在吹氩孔对称位置处,双孔吹氩钢包喂线位置在两吹氩孔中心位置处;
所述喂钙线速度为(1.14H-0.5)m/s~(1.14H-1.0)m/s,其中H为钢液(8)的深度,
所述喂线量为每吨钢喂线1.5~2.5m。
10.根据权利要求8或9所述的喂线方法,其特征在于,安装所述喂线装置时,所述套筒(2)下端穿过渣层(9),插入钢液(8)液面下5cm~10cm处,并且套筒(2)与钢液(8)的液面保持90°±2°。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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