CN108676967A - 一种真空脱气脱碳精炼炉及钢的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种真空脱气脱碳精炼炉及钢的精炼方法，该真空脱气脱碳精炼炉包括钢包，钢包的底部设置有气体入口，用于向钢包内通入气体；真空脱气脱碳精炼炉还包括：加热装置及真空室，加热装置用于对电炉冶炼后兑入钢包内的钢水进行加热或者保温；真空室，真空室包括浸渍管，浸渍管的一端浸渍于钢包内的钢水中，用于在精炼过程中对钢水进行抽真空处理。通过上述方式，本申请能够提高钢水精炼的脱碳、脱氢、脱氧效果，同时提高资源的利用率，提高钢的纯净度。
Description
技术领域
本申请涉及钢铁精炼技术领域，特别是涉及一种真空脱气脱碳精炼炉及钢的精炼方法。
背景技术
钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资。钢铁材料具有资源丰富、生产规模大、易于加工、性能多样可靠、价格低廉、使用方便和便于回收等特点，是工业生产和人民生活中广泛使用的材料。
对钢铁材料精炼的方法有很多，其中真空吹氧脱碳(vacuum-oxygendecarburization，VOD)法是在真空室中向钢液吹氧，利用真空装置降低钢液中一氧化碳分压进行脱碳。真空吹氧脱碳法具有优良的降碳保铬效果以及精炼钢种质量高、种类多等优点而成为特钢厂必备的精炼手段。然而，本申请的发明人在长期的研发过程中发现，传统的真空冶金技术冶炼后钢中仍含碳在0.01％以上，而本申请能实现接近反应极限的真空精炼，可以产生钢中0.0005％以下的极限含碳量。经抽真空循环处理后，钢中的氢、氧含量可以分别降到2×10-6以下。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种真空脱气脱碳精炼炉及钢的精炼方法，能够提高钢水精炼的脱碳、脱氢、脱氧效果，提高钢的纯净度，以及提高资源的利用率。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种真空脱气脱碳精炼炉，所述真空脱气脱碳精炼炉包括钢包，所述钢包的底部设置有气体入口，所述气体入口用于向所述钢包内通入气体，所述真空脱气脱碳精炼炉还包括：加热装置，所述加热装置用于对电炉冶炼后兑入所述钢包内的钢水进行加热或者保温；真空室，所述真空室包括浸渍管，所述浸渍管的一端浸渍于所述钢包内的钢水中，用于在精炼过程中对所述钢水进行抽真空处理。
进一步地，所述真空室包括真空腔，所述真空腔与所述浸渍管远离所述钢水的一端连通；所述真空腔上设置有观察孔。
其中，所述气体入口为透气砖，所述透气砖位于偏离第一中心轴线的位置，所述第一中心轴线为所述浸渍管插入所述钢包内时所述浸渍管的中心轴线。
进一步地，所述加热装置为电磁感应加热装置。
进一步地，所述真空室还包括：真空室移动机构，所述真空室移动机构用于支撑所述真空室，并使所述真空室可移动。
其中，所述真空脱气脱碳精炼炉的精炼容量为50吨以下。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种钢的精炼方法，所述方法包括：将电炉冶炼后的钢水兑入所述真空脱气脱碳精炼炉的钢包中，并通过所述真空脱气脱碳精炼炉的加热装置对所述钢水加热并保温；通过所述真空脱气脱碳精炼炉的真空室移动机构移动所述所述真空脱气脱碳精炼炉的真空室以使得所述真空室的浸渍管浸渍入所述钢包内的钢水中；通过所述钢包底部的气体入口向所述钢包内的所述钢水中通入气体，以对所述钢水进行搅拌；利用所述真空室对所述钢水进行抽真空，以对所述钢水进行脱氢、脱氧、脱碳处理。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请真空脱气脱碳精炼炉包括钢包，钢包的底部设置有气体入口，气体入口用于向钢包内通入气体，真空脱气脱碳精炼炉还包括：加热装置，加热装置用于对电炉冶炼后兑入钢包内的钢水进行加热；真空室，真空室包括浸渍管，浸渍管的一端浸渍于钢包内的钢水中，用于在精炼过程中对钢水进行抽真空处理。通过上述方式，本申请真空脱气脱碳精炼炉能够通过加热装置对钢包内的钢水进行精炼，同时，通过钢包的气体入口向钢水内通入气体以对钢水进行搅拌，提高熔炼效率，并在搅拌过程中带出钢水中的SO2、CO、CO2等并由真空室脱出，从而提升脱碳、脱气效果，真空室的浸渍管直接浸渍于钢包内的钢水中，充分利用钢水循环的作用，加大钢水反应面积，从而提高资源利用率以及钢的纯净度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请真空脱气脱碳精炼炉一实施方式的结构示意图；
图2是本申请钢的精炼方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参阅图1，图1是本申请真空脱气脱碳精炼炉一实施方式的结构示意图。该真空脱气脱碳精炼炉包括：钢包11。钢包11具体可以是顶部开口、耐高温且具有保温效果的容器，主要用于承接需要进行精炼的钢水。在一个应用场景中，钢包11是内衬为硅酸铝耐火材料的近似圆筒状容纳钢水的容器。
其中，钢包11底部设置有气体入口111，气体入口111用于向钢包11内通入气体。
在一个应用场景中，通过该气体入口111向钢水中通入氩气等。通过从钢包11底部向钢水中通氩气等，能够对钢水起到搅拌作用，进而均匀钢水温度、均匀钢水成分、加大被抽钢水面积，并提高脱碳脱气，同时促使钢水中的夹杂物碰撞上浮。
本实施方式中，真空脱气脱碳精炼炉进一步包括加热装置12和真空室13。
其中，加热装置12用于对电炉冶炼后兑入钢包11内的钢水进行加热或者保温。具体地，该加热装置12可以为设置在钢包11外部的电磁感应加热装置，例如，该电磁感应加热装置可以是感应线圈。
真空室13用于在精炼过程中进行抽真空处理以将精炼过程中所产生的气体脱除，从而达到脱气脱碳的效果，提高精炼质量。其中，真空室13包括一浸渍管131，该浸渍管131的一端浸渍于钢包11内的钢水中，以对钢水进行抽真空处理，其中，浸渍管131可位于钢包11的正中位置。
具体地，在精炼过程中，钢水中的碳、硫与氧气发生反应从而生成CO、CO2、SO2等，进一步地，通过位于钢包11底部的气体入口111通入气体，如氩气、氧气等，经过钢水，最终从钢水表面浮出，可携带精炼过程中反应生成的CO、CO2、SO2等，并进一步经真空室13抽真空而排出炉外，进而降低CO、CO2等的分压，从而促进钢水进一步脱碳。
通过上述方式，真空脱气脱碳精炼炉能够通过加热装置对钢包内的钢水进行加热及保温，同时，通过钢包11的气体入口111向钢水内通入气体以对钢水进行搅拌，提高熔炼效率，并在搅拌过程中带出钢水中的SO2、CO、CO2、H2、O2等并由真空室脱出，从而提升脱碳、脱气效果。且搅拌过程可以实现有效循环，加大钢水反应面积，并提高资源的利用率。另外需要说明的是，本实施方式中，真空室13独立设置，而不是将真空室13与钢包11设计为一体，其浸渍管131直接浸渍于钢包11内的钢水中，从而对钢水进行抽真空处理。
进一步需要指出的是，本申请中的真空脱气脱碳精炼炉的精炼容量不大于50吨。当然，也可以根据实际需求以及实际钢包11的大小来调节精炼容量，此处不做具体限定。
其中，在一实施方式中，真空室13还包括真空腔132，该真空腔132与浸渍管131远离钢水的一端连通。
真空腔132是真空室13的一个腔体，可设置在真空室13靠上的部位，在抽真空时气体经通过浸渍管131进入真空腔132，并由真空腔132排出真空室13之外。
在一个应用场景中，真空腔132的内径大于浸渍管131的内径。
进一步地，真空腔132上设置有观察孔133，用于在精炼过程中，方便技术人员通过观察孔133观察钢包11中钢水的精炼状态，从而及时准确得做出执行精炼操作。具体地，观察孔133设置在技术人员能够观察到钢水状态的真空腔132的外壁上的任何部位。在一个应用场景中，观察孔133设置在真空腔132的外壁上的侧边。
其中，在一实施方式中，气体入口111为透气砖，透气砖位于偏离第一中心轴线的位置，其中，第一中心轴线为浸渍管131插入钢包11内时浸渍管131的中心轴线。另外，透气砖的形状具体可以是圆形、矩形、扇形、月牙形等中的至少一种。
本实施方式中，由于真空室13的作用，造成大气与真空室13间存在压差，钢水会上升到浸渍管131内一定高度，进而开启氩气从钢包11底部的气体入口111偏心吹入钢水中，这样根据气泡泵原理，吹入氩气的一边钢水较轻，便会上浮到真空室13内部，未吹氩气的一边钢水较重，便会下沉到钢包11底部，如此周而复始，形成钢水循环，达到脱碳、去气、去除夹杂等目的，直到精炼结束为止。
其中，在一实施方式中，真空室13还包括：真空室移动机构134，真空室移动机构134用于支撑真空室13，并使真空室13可移动。
本实施方式中真空室移动机构134具体可以是起吊设备等，控制真空室13的升降和转移。例如在一钢包11内的钢水精炼完毕后，可以通过该真空室移动机构134将浸渍管131插入钢包11内钢水中的真空室13吊起并转移至其它有钢水需要精炼的钢包11中，进而对该钢包11中的钢水进行精炼，以方便真空室13的充分利用。
请一并参阅图1和图2，图2是本申请钢的精炼方法一实施方式的流程示意图。
需要指出的是，本实施方式中真空脱气脱碳精炼炉在结构以及各结构的功能上与上述本申请真空脱气脱碳精炼炉实施方式中的相同，相关详细内容请参见上述实施方式。具体地，该方法包括：
步骤S11：将电炉冶炼后的钢水兑入真空脱气脱碳精炼炉的钢包11中，并通过真空脱气脱碳精炼炉的加热装置12对钢水加热并保温；
本实施方式中的加热装置12可以为电磁感应加热装置，具体可设置在真空脱气脱碳精炼炉的钢包11外围，能够直接通过该加热装置12对钢包11中的钢水进行加热或保温。
步骤S12：通过真空脱气脱碳精炼炉的真空室移动机构134移动真空脱气脱碳精炼炉的真空室13以使得真空室13的浸渍管131浸渍入钢包11内的钢水中；
本实施方式中的真空脱气脱碳精炼炉进一步包括独立设置的真空室13，该真空室13包括真空室移动机构134，在精炼过程中需要使用真空室13时，可通过真空室移动机构134将其移动至钢包11上方，并使得真空室13的浸渍管131浸渍入钢包11内的钢水中，以对钢水进行抽真空处理。
步骤S13：通过钢包11底部的气体入口111向钢包11内的钢水中通入气体，以对钢水进行搅拌；
其中，通过气体入口111所通入的气体可以为惰性气体，如氩气，也可以为其它气体如N2、O2等，具体根据需求进行选择。另外，通过气体入口111向钢包11内通入气体的具体内容请参阅上述真空脱气脱碳精炼炉实施方式，此处不再赘述。
步骤S14：利用真空室13对钢水进行抽真空处理，以对钢水进行脱气脱碳处理。
其中，真空室13具体通过将浸渍管131插入到钢水中，以将精炼过程中所产生的气体脱除，从而达到脱气脱碳的效果，提高精炼质量。
需要指出的是，本实施方式中不限定步骤S13和步骤S14的先后顺序，二者可同时进行。
通过上述方式，本申请中的钢的精炼方法中，真空脱气脱碳精炼炉能够通过加热装置12对钢包11内的钢水进行加热和保温，同时，通过钢包11的气体入口111向钢水内通入气体以对钢水进行搅拌，提高熔炼效率，并在搅拌过程中带出钢水中的H2、O2、SO2、CO、CO2等并由真空室13脱出，从而提升脱碳、脱气效果，真空室13的浸渍管131直接浸渍于钢包11内的钢水中，而不是将真空室13与钢包11设计为一体，这样搅拌过程可实现有效循环，加大反应面积，从而提高资源的利用率以及所精炼的钢的纯净度。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种真空脱气脱碳精炼炉，所述真空脱气脱碳精炼炉包括钢包，其特征在于，所述钢包的底部设置有气体入口，所述气体入口用于向所述钢包内通入气体，所述真空脱气脱碳精炼炉还包括：
加热装置，所述加热装置用于对电炉冶炼后兑入所述钢包内的钢水进行加热或者保温；
真空室，所述真空室包括浸渍管，所述浸渍管的一端浸渍于所述钢包内的钢水中，用于在精炼过程中对所述钢水进行抽真空处理。
2.根据权利要求1所述的真空脱气脱碳精炼炉，其特征在于，所述真空室还包括真空腔，所述真空腔与所述浸渍管远离所述钢水的一端连通；
所述真空腔上设置有观察孔。
3.根据权利要求1所述的真空脱气脱碳精炼炉，其特征在于，
所述气体入口为透气砖，所述透气砖位于偏离第一中心轴线的位置，所述第一中心轴线为所述浸渍管插入所述钢包内时所述浸渍管的中心轴线。
4.根据权利要求1所述的真空脱气脱碳精炼炉，其特征在于，
所述加热装置为电磁感应加热装置。
5.根据权利要求1所述的真空脱气脱碳精炼炉，其特征在于，所述真空室还包括：真空室移动机构，所述真空室移动机构用于支撑所述真空室，并使所述真空室可移动。
6.根据权利要求1所述的真空脱气脱碳精炼炉，其特征在于，
所述真空脱气脱碳精炼炉的精炼容量不大于50吨。
7.一种钢的精炼方法，其特征在于，所述方法包括：
将电炉冶炼后的钢水兑入所述真空脱气脱碳精炼炉的钢包中，并通过所述真空脱气脱碳精炼炉的加热装置对所述钢水加热并保温；
通过所述真空脱气脱碳精炼炉的真空室移动机构移动所述所述真空脱气脱碳精炼炉的真空室以使得所述真空室的浸渍管浸渍入所述钢包内的钢水中；
通过所述钢包底部的气体入口向所述钢包内的所述钢水中通入气体，以对所述钢水进行搅拌；
利用所述真空室对所述钢水进行抽真空，以对所述钢水进行脱氢、脱氧、脱碳处理。
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