CN108994270B - 一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法，该方法通过液位速升缓降的方式，利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物，同时增加夹杂物运动性，增加小夹杂物聚合，促进夹杂物上浮，从而实现尾期钢水的净化。本发明可有效净化大包尾钢中的夹杂物，从而避免了连铸过程金属的损失。

Description

一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金连铸工艺技术领域，具体涉及一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法。
背景技术
随着用户对钢材质量要求的不断提高，冶炼含夹杂物尺寸较小，分布均匀，且对钢材性能没有危害的洁净钢已经成为炼钢科学技术研究的重点。连铸中间包是钢包和结晶器之间的过渡容器，具有稳定钢流，促进钢中非金属夹杂物上浮和实现多炉连浇的作用。
中间包连浇是指前一炉钢水结束浇注，更换钢包后连续浇铸的过程。由于洁净钢对钢中夹杂物含量有严格要求，而在钢包浇注即将结束(钢包中剩余钢水量在3-5t)，钢包液位低于“涡流”产生液位时，极易产生“涡流”卷渣的情况，导致钢水裹挟着钢渣进入中间包钢水中，对中包钢水造成严重污染。
为了满足洁净钢的生产要求，对于连浇时钢包内的尾钢，通常的处理方式有两种：
(1)严防尾钢进入中间包：钢包浇注尾期，在发生卷渣之前，包底尾钢当做废钢，连同钢渣一起进入渣罐；
(2)允许尾钢进入中间包，但期间生产的铸坯需要降级处理，不作为正品使用。
现有方法存在以下问题：
方法(1)中，完全避免尾钢进入中间包，尾钢当作废钢处理，会造成钢水的浪费，影响金属收得率；
方法(2)中，允许尾钢进入中间包，会导致尾钢及钢渣污染中间包内钢水，期间生产的铸坯降级处理，同样会导致损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法，该方法可有效净化大包尾钢中的夹杂物，从而避免了连铸过程金属的损失。
经研究发现，钢包尾钢中的夹杂物为卷渣类型，粒度比较大(通常＞50μm)，夹杂物密度(2700-3200kg/m3)小于钢液密度(7000kg/m3)，上浮条件较好，只要能有足够的时间，夹杂物即可以上浮去除，其上浮速率满足公式(1)。但由于钢包尾钢进入中间包后，钢水在中间包内停留时间短，大部分未能及时上浮，就进入结晶器，从而导致尾钢质量问题。
Figure BDA0001819780930000021
式中：v为夹杂物的上浮速度(m/s)；ρk为夹杂物颗粒的密度(kg/m3)；ρf为钢水密度(kg/m3)；g为重力加速度(kg/m3)；μ为钢水的动力粘度(kg/m·s)；d为夹杂物的直径。
增加夹杂物的运动，可以有效促进夹杂物聚合，有利于形成大尺寸的夹杂物，从公式(1)可知，夹杂物尺寸越大，上浮速度越快。中间包液位的升降，有利于增加夹杂物的运动，促进夹杂物碰撞上浮，同时，液面在适当深度范围内的缓慢降低，即缩短了夹杂物颗粒与液面渣层之间的距离，也不会导致夹杂物流入结晶器，有利于捕捉上浮中的夹杂物。
本发明所采用的技术方案是：
一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法，通过液位速升缓降的方式，利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物，同时增加夹杂物运动性，增加小夹杂物聚合，促进夹杂物上浮，从而实现尾期钢水的净化。具体包括如下步骤：
(1)、确定防止尾钢流入结晶器的中间包最低液位Lmin；
(2)、设定中间包的正常工作液位为最高液位Lmax；
(3)、在最低液位Lmin和最高液位Lmax之间，进行液位迅速上升、缓慢降低操作1-2次；
(4)、液位恢复到工作液位，正常浇铸。
其中，最低液位Lmin采用模拟验证的方法进行测定，具体步骤为：
a、根据现场实际情况建立中包模型；
b、采用示踪剂模拟大包浇铸末期含高浓度夹杂物的钢水；当示踪剂加入中包模型中时，关闭入口滑板，保持中包模型出口流量不变，即模拟浇注过程拉速不变的情况下，测定示踪剂的运动情况，以示踪剂恰好流出中间包的时间为尾钢在中间包内的最短停留时间Tmin，通过模型与实物的换算，最终确定钢包尾钢在中包内流入结晶器的最低液位Lmin(中间包钢液位Lmin)。
按上述方案，液位的迅速上升操作为：采用中间包出口流量Qout不变，增大中间包入口流量Qin来实现，此时，Qin＞＞Qout，新进的钢水不仅满足了出口的流量，还有利于促进夹杂物上浮；当达到工作液位后，使Qin＝Qout；
液位的缓慢降低操作为：使中间包入口流量Qin和出口流量Qout同时降低，但入口流量Qin降低幅度大于出口流量Qout降低幅度，过程中入口流量Qin稍小于出口流量Qout，确保夹杂在液位降低时，不受出口钢流的影响，同时，尽快与渣层接触，从而被渣层捕获；当液位降到最低液位Lmin之前，采用液位上升操作，迅速增大入口流量Qin，将液位恢复到工作液位Lmax。
本发明的有益效果在于：
通过中间包液位的迅速上升，起到防止大包尾钢中的夹杂物进入结晶器，同时促进夹杂物上浮的作用；采用液位的缓慢下降，缩短夹杂物上浮的距离，有利于夹杂物被渣层所捕捉，同时，钢液的运动也促进了夹杂物相互之间的聚合，进一步促进夹杂物上浮，达到了净化尾期钢水的目的；
能净化进入中间包内的钢包尾钢，减少尾钢对中包内钢水的污染，提高了连浇过程铸坯的洁净度；
避免了钢包尾期钢水的浪费，提高了金属收得率；
无须添加任何设备，操作简单，现场生产可实施性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是最低液位Lmin的测定流程图；
图2是液位的迅速上升操作示意图；
图3是液位的缓慢降低操作示意图；
其中：1、中间包渣层，2、钢液，3、中间包包体，4、夹杂物颗粒，5、出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法，通过液位速升缓降的方式，利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物，同时增加夹杂物运动性，增加小夹杂物聚合，促进夹杂物上浮，从而实现尾期钢水的净化。具体包括如下步骤：
第一，确定防止尾钢流入结晶器的中间包最低液位Lmin
该最低液位Lmin的测定流程如图1所示，采用模拟验证的方法进行测定；具体为：首先根据现场中包内腔尺寸建立中间包模型，按照实际情况确定模型流量，工作液位等参数，采用示踪剂模拟大包浇铸末期含高浓度夹杂物的钢水，该示踪剂同中间包内液体同属性；当示踪剂加入中间包模型中时，关闭入口滑板，保持中包模型出口流量不变(即模拟浇铸过程拉速不变)，测定示踪剂的流出情况，以示踪剂恰好流出中间包的时间为尾钢在中间包内的最短停留时间Tmin，对应液位为防止尾钢流入结晶器的中间包模型最低液位，通过模型与实物的换算，确定钢包尾钢在中包内流入结晶器的最低液位Lmin＝防止尾钢流入结晶器的中间包模型最低液位*模型比；
第二，设定中间包的正常工作液位为最高液位Lmax；
第三，在最低液位Lmin和最高液位Lmax之间，进行液位迅速上升、缓慢降低操作1-2次；
液位的迅速上升操作，如图2所示，采用中间包出口流量Qout不变，增大中包入口流量Qin来实现，此时，Qin＞＞Qout，新进的钢水不仅满足了出口的流量，还有利于促进夹杂物上浮，当达到工作液位后，使Qin＝Qout；
液位的缓慢降低操作，如图3所示，以中间包入口流量Qin和出口流量Qout同时降低，但入口流量降低幅度大于出口流量降低幅度，即过程中入口流量Qin稍小于出口流量Qout，确保夹杂在液位降低时，不受出口钢流的影响，同时，尽快与渣层接触，从而被渣层捕获；当液位降到最低液位Lmin之前，采用液位上升操作，迅速增大入口流量，将液位恢复到工作液位Lmax；
通过以上操作，可满足尾钢中的夹杂物的充分上浮，使前一炉尾期钢水得到净化，之后，液位恢复到工作液位，正常浇铸。
具体实例：
针对公称容量为60t，工作液位为1.2m的双流连铸中间包，浇铸铸坯断面1250*230mm，拉速1m/min工况条件下，利用物理模拟的方法，测定了连浇过程中，防尾钢进入中间包的最低液位为0.8m，则Lmin为0.8m，Lmax为1.2m。
生产过程中，前一炉钢包浇完，尾钢进入中间包，后关闭钢包滑板，由钢包回转台，将空包换为满钢包。此时，拉速维持在1m/min，Qout为2.0t/min，中间包内液位不断降低。当中间包液位接近Lmin即0.8m时，新钢包开始浇铸，向中间包内注入钢水，Qin为12.0t/min，3min后，中间包达到60t，中间包液位达到Lmax为1.2m，将钢包流量降低到2t/min，此时，中间包液位达到工作液位。之后，开始变换液位操作，中间包入口流量从2t/min降低到0.6t/min，中间包出口流量从2t/min降低到1.6t/min，由于Qin＜Qout，中间包液位缓慢向下移动，捕捉尾钢中的夹杂物，20min后，中间包液位降低到从1.2m降至0.85m，此时，增大Qin为12.0t/min，Qout恢复到2t/min，液位迅速升高，促进尾钢中的夹杂物聚合，上浮。直至达到工作液位，恢复Qin＝Qout＝2t/min，中间包内尾期钢水净化的变液位操作完成。
本实施例采用的示踪剂为添加了染色剂的水，染色剂通常为甲基蓝。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法，其特征在于：所述方法通过液位速升缓降的方式，利用中间包渣层捕捉尾期钢水中的夹杂物，同时增加夹杂物运动性，增加小夹杂物聚合，促进夹杂物上浮，从而实现尾期钢水的净化；具体包括如下步骤：
（1）、确定防止尾期钢水流入结晶器的中间包最低液位Lmin；
（2）、设定中间包的正常工作液位为最高液位Lmax；
（3）、在最低液位Lmin和最高液位Lmax之间，进行液位的迅速上升、液位的缓慢降低操作1-2次；
（4）、液位恢复到正常工作液位Lmax，正常浇铸；
液位的迅速上升操作为：采用中间包出口流量Qout不变，增大中间包入口流量Qin来实现，此时，Qin＞＞Qout，新进的钢水不仅满足了出口的流量，还有利于促进夹杂物上浮；当达到正常工作液位Lmax后，使Qin=Qout；
液位的缓慢降低操作为：使中间包入口流量Qin和出口流量Qout同时降低，但入口流量Qin降低幅度大于出口流量Qout降低幅度，过程中入口流量Qin稍小于出口流量Qout，确保夹杂物在液位降低时，不受出口钢流的影响，同时，尽快与渣层接触，从而被渣层捕获；当液位降到最低液位Lmin之前，采用液位上升操作，迅速增大入口流量Qin，将液位恢复到正常工作液位Lmax。
2.根据权利要求1所述的连浇过程钢包尾期钢水净化方法，其特征在于：
最低液位Lmin采用模拟验证的方法进行测定，具体步骤为：
a、根据现场实际情况建立中间包模型；
b、采用示踪剂模拟钢包浇铸末期含高浓度夹杂物的钢水；当示踪剂加入中间包模型中时，关闭入口滑板，保持中间包模型出口流量不变，即模拟浇注过程拉速不变的情况下，测定示踪剂的运动情况，以示踪剂恰好流出中间包模型的时间为尾期钢水在中间包模型内的最短停留时间Tmin，对应液位为防止尾期钢水流入结晶器的中间包模型最低液位，通过模型与实物的换算，最终确定防止尾期钢水流入结晶器的中间包最低液位Lmin。
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