CN109719290A - 一种钢包环缝式透气上水口座砖及其吹氩冶金方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢包环缝式透气上水口座砖，包括钢包上水口座砖本体、环缝、气室盒、进气管，钢包上水口座砖本体的中部设置有上下贯穿的流钢孔、连接孔、上水口安装孔，在连铸钢包浇注过程中，全程吹入氩气，且根据钢包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，氩气透过环缝形成微小氩气泡，大部分氩气泡向上运动，在钢包上水口周围形成环状气幕屏障，对即将进入钢包上水口的钢液进行气洗，且在上水口内形成稳定的、连续的环状气流，抑制上水口结瘤，并在钢包浇注后期，有效抑制汇流旋涡及排流沉坑引起的钢包下渣。

Description

一种钢包环缝式透气上水口座砖及其吹氩冶金方法

技术领域

本发明涉及一种钢包环缝式透气上水口座砖及其吹氩冶金方法，属于钢铁冶金中炼钢工艺技术领域。

背景技术

钢水洁净度和可浇性是炼钢工艺过程控制的重点和难点，在连铸生产中，钢包中的熔渣流入到中间包以后，会造成钢水中铝和钛等易氧化合金元素的烧损，并产生氧化铝夹杂物，影响钢水的洁净度，并容易造成钢材表面质量问题。通常利用钢包下渣检测技术减少钢包下渣量，即在钢包浇注后期检测到钢包下渣就关闭水口、停浇，但在实际生产过程中发现存在以下问题：(1)钢包内钢水浇余量多，增加了钢铁料消耗、成本；(2)虽然在一定程度上能减少钢包下渣量，但没有去除钢液中夹杂物、净化钢液的冶金功能。

中国专利文献CN201455253U(专利号：200920016943.8)公开了一种在炼钢生产过程中使用的一种新型钢水罐水口座砖，为筒状结构，由上部圆台体、中部圆柱体、下部的圆台体组成，上部圆台体通道入口直径D1为150～240mm，下部连接的圆柱体通道直径D2为80～100mm。上部圆台体的高度L1为80～200mm。该专利存在以下不足：水口座砖中无透气元件，没有去除夹杂物、净化钢液的功能，也不能抑制钢水罐水口卷渣问题，导致钢水浇余量多。

中国专利文献CN104028739B(专利号：201410274221.8)公开了一种钢包透气上水口座砖及其控制钢包下渣的方法，包括上水口座砖本体、透气陶瓷棒、气室盒、进气管，上水口座砖本体的中部自上而下设置有流钢孔、上水口安装孔，上水口座砖本体内设置有圆环形均匀布置的透气陶瓷棒和环形的气室盒，气室盒的底部连接有进气管，在钢包内钢液处于低液位时，从进气管开始吹入氩气，控制钢包上水口发生涡流卷渣问题。该专利主要针对钢包浇注末期抑制钢包水口卷渣问题。该专利存在以下不足：氩气透过透气陶瓷棒形成的氩气泡大、密集度小，且只在钢包浇注末期吹入氩气，没没有全程吹氩去除夹杂物的冶金功能。

中国专利文献CN206966634U(专利申请号：201720908471.1)公开了一种改进的钢包上水口座砖，包括座砖本体，座砖本体由上表面至下表面顺序设有开通的流钢孔、连接孔和上水口安装孔，座砖本体内部开设有环形凹槽，由座砖本体上表面向座砖本体内部开设多条周测封闭的透气缝，透气缝的下口与环形凹槽连通，环形凹槽通过座砖本体侧面插入的进气管与外部供气管道连接，本实用新型采用透气缝供气方法提高了氩气的稳定性及其调节范围，提高了氩气泡捕获、去除夹杂物的能力，解决了钢包上水口卷渣问题，减少了钢包剩余钢。该专利存在以下不足：未对透气缝的设计尺寸作详细描述，且只在钢包浇注末期吹入氩气，没有全程吹氩及促进夹杂物上浮、去除的冶金功能；在钢包内钢液面持续降低的条件下，因吹氩流量没有自动进行线性调整，造成吹破钢渣面引发的钢水卷渣问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钢包环缝式透气上水口座砖及其吹氩冶金方法，该发明通过在钢包上水口座砖本体内设置数环环缝，在连铸钢包浇注过程中，全程吹入氩气，且根据钢包内钢水净重(钢包内钢液面)的变化，自动调整氩气流量，氩气透过环缝形成微小氩气泡，大部分氩气泡向上运动，在钢包上水口周围形成环状气幕屏障，对即将进入钢包上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡随钢流进入到上水口内，在上水口内形成稳定的、连续的环状气流，抑制上水口结瘤问题，并在钢包浇注后期，有效抑制汇流旋涡及排流沉坑引起的钢包下渣，同时解决了钢包内钢液面持续降低的条件下、因吹氩流量调整不及时、吹破钢渣面引发的钢水卷渣问题，提高了钢包透气上水口座砖吹通率，应用本发明比应用对比例CN104028739B(专利号：201410274221.8)钢包透气上水口座砖吹通率同比提高8％以上，钢包中的钢水浇余量同比减少19％以上，连铸坯试样电解夹杂物重量同比减少19％以上。

一种钢包环缝式透气上水口座砖，包括钢包上水口座砖本体(1)、环缝(2)、气室盒(3)、进气管(4)；钢包上水口座砖本体(1)的中部自上而下设置有上下贯穿的流钢孔(5)、连接孔(6)、上水口安装孔(7)，所述的钢包上水口座砖本体(1)内自上水口座砖本体的上表面向水口座砖本体内部设置环缝(2)，环缝垂直于水口座砖本体的上表面且环缝的上口开口于水口座砖本体的上表面上，环缝的下口与环缝底部设置的气室盒(3)连通，气室盒(3)的侧部连接有进气管(4)，进气管的一端与气室盒连通，另一端从上水口座砖本体(1)的侧部伸出。在连铸钢包浇注过程中，钢包环缝式透气上水口座砖全程吹氩，具有净化钢包内钢液、抑制钢包上水口结瘤和抑制钢包浇注下渣等三个吹氩冶金功能。

本发明优选的，所述环缝(2)数量为2～3环，环缝宽度a为1.3～1.7mm，环缝高度h为120～220mm。

本发明优选的，所述气室盒(3)整体为圆环形，气室盒的纵剖面为矩形，矩形的的宽度x为30～50mm，高度y为20～40mm。

本发明优选的，所述钢包上水口座砖本体(1)，采用刚玉浇注料浇注成型，体积密度≥3.0g/cm³，高温抗折强度≥12Mpa，高温耐压强度≥80Mpa，AL₂O₃含量≥92％，Cr₂O₃含量≥2％。

本发明优选的，所述流钢孔(5)、连接孔(6)、上水口安装孔(7)的纵向中心线与钢包上水口座砖本体(1)的纵向中心线在一条直线上，所述的流钢孔(5)为圆台形，圆台的上端口直径d1为190～210mm，下端口直径d2为140～160mm，圆台的高度c为55～80mm，所述连接孔(6)为圆柱形通道，圆柱形通道的直径与圆台的下端口直径一致，圆柱高度b为253～268mm。

本发明优选的，所述上水口安装孔(7)上部为圆台形，圆台的上端口直径与连接孔(6)的端口直径一致，圆台的下端口直径d3为170～190mm。其它按照上水口的外形尺寸设计上水口安装孔的配合尺寸。

本发明优选的，所述钢包上水口座砖本体(1)的外形为圆柱形，圆柱形的外径外径D为380～400mm，圆柱形的高度H为460～490mm。

本发明所述的进气管(4)、进气连接金属管件(8)材质均为耐热不锈钢圆管，其中，进气管(4)的规格尺寸为M11×1.25(螺母内螺纹，大径11mm，螺距1.25mm)，进气连接金属管件(8)规格尺寸为￠10×2(外径为10mm，壁厚为2mm)。

本发明所述钢包环缝式透气上水口座砖的环缝宽度为1.3～1.7mm，环缝高度h为120～220mm，上水口座砖本体的外形为圆柱形等设计，是本领域的技术人员经过大量的水模实验研究和应用试验摸索得到的，其中，环缝的宽度设计是根据不同宽度环缝的吹通率、去除夹杂物效果和产生旋涡的临界高度的水模实验研究结果确定的，环缝的高度设计是基于钢包下线小修测量钢包上水口座砖本体和狭缝式透气环的侵蚀残厚尺寸而设定的，以保证环缝与钢包上水口座砖本体、钢包渣线工作衬的使用寿命同步，钢包上水口座砖本体的外形由传统的正方形设计为圆柱形，使得钢包透气上水口座砖本体的壁厚均匀，减少了热应力不均引发的裂纹问题，延长了钢包环缝式透气上水口座砖的使用寿命。本发明的研究与应用结果表明，环缝宽度与吹氩透气量、吹通率、氩气泡大小都有直接关系，当环缝宽度<1.3mm时，吹氩透气量小、吹通率低，吹氩搅拌混匀效果差，当环缝宽度>1.7mm时，吹氩透气量大，具有较好的吹氩搅拌功能，但环缝中易渗钢，影响吹通率，本发明设计环缝宽度为1.3～1.7mm，是基于本发明的任务，是在连铸钢包浇注过程中，实施小流量“软吹”，形成微小氩气泡，在钢包上水口周围形成环状气幕屏障，对即将进入钢包上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡随钢流进入到上水口内，在上水口内形成稳定的、连续的环状气流，抑制上水口结瘤问题，并在钢包浇注后期，有效抑制汇流旋涡及排流沉坑引起的钢包下渣，不仅提高了钢水的洁净度，而且减少了钢包内钢水浇余量。

本发明所述钢包环缝式透气上水口座砖的安装，如图4所示，采用现有技术安装在钢包上水口座砖安装地坑内(10)，进气连接金属管(8)的一端与进气管(4)连接，另一端从钢包包壳(9)的包底穿出，待当钢包座到连铸机大包回转台后，将进气连接金属管(8)与氩气气源连通。

本发明还提供一种利用上述钢包环缝式透气上水口座砖吹氩冶金装置，其特征在于，在氩气流量控制上设置一套氩气管路系统和电气控制系统，引入钢包内钢水称重信号，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，解决了钢包内钢水液面持续降低的条件下、因吹氩流量调整不及时、吹破钢水渣面引发的钢水卷渣问题。

所述氩气管路系统，如图5所示，分为主吹支路和手动旁路，其中主吹支路依次包括第一球阀14a、气体过滤器15、第一压力表16a、第二球阀14b、压力变送器17、电磁阀18、冶金专用质量流量控制器19、单向阀20、第二压力表16b、减压阀21、第三球阀14c，手动旁路依次包括第四球阀14d、手动调节阀22，手动旁路的前端安装于第一压力表16a和第二球阀14b之间，手动旁路的末端安装于单向阀20和第二压力表16b之间，手动旁路与主吹支路的第二球阀14b、压力变送器17、电磁阀18、冶金专用质量流量控制器19、单向阀20并联；用于主吹支路出现故障后、手动操作应用，氩气管路系统定位于控制柜内，氩气管路系统中的压力变送器17、减压阀21，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，包括网路交换机、吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、连铸基础自动化系统，吹氩控制系统PLC、触摸屏设置于控制箱内，吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、连铸基础自动化系统均通过以太网通讯与网路交换机连接，钢包内钢水称重系统收集、发送钢包内钢水重量到连铸基础自动化系统，通过以太网通讯、网路交换机上传到吹氩控制系统PLC，如图6所示。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，或者选用现有技术的控制系统。

所述吹氩控制系统PLC收集第一压力表(17a)压力值、冶金专用质量流量控制器(20)流量值、第二压力表(17b)压力值和钢包内钢水重量值，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据钢包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量。

本发明还提供一种利用上述钢包环缝式透气上水口座砖的吹氩冶金方法，包括下列步骤：

第一步，接收到钢包开浇信号，开始吹氩，初始氩气流量设定为钢包软吹确定的吹氩流量，一般为50-150NL/min；

第二步，在钢包浇注过程中，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，过程氩气流量设定值＝钢包内剩余钢水净重÷钢包满包时的钢水净重×钢包满包时的初始氩气流量；

第三步，人工判定钢包出现下渣或下渣检测系统报警、接收到钢包停浇信号，停止钢包环缝式透气上水口座砖吹入氩气。

本发明的有益效果是：

1)本发明在钢包环缝式透气上水口座砖本体内设置环缝，在氩气流量控制上设置一套氩气管路系统和电气控制系统，在连铸钢包浇注过程中，全程吹入氩气，且根据钢包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量，氩气透过环缝形成微小氩气泡，大部分氩气泡向上运动，在钢包上水口周围形成环状气幕屏障，对即将进入钢包上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡随钢流进入到上水口内，在上水口内形成稳定的、连续的环状气流，抑制上水口结瘤问题，并在钢包浇注后期，有效抑制汇流旋涡及排流沉坑引起的钢包下渣，同时解决了钢包内钢液面持续降低的条件下、因吹氩流量调整不及时、吹破钢渣面引发的钢水卷渣问题，应用本发明不仅提高了钢水的洁净度，而且减少了钢包内钢水浇余量，比应用对比例CN201455253U(专利号：200920016943.8)钢包中的钢水浇余量同比减少37％以上，连铸坯试样电解夹杂物重量同比减少31％以上。

2)本发明所述环缝宽度为1.3～1.7mm，环缝高度h为120～220mm，环缝中不易渗钢，吹通率高，氩气透过环缝形成连续、均匀分布的微小氩气泡(水模实验测定气泡的直径＜2mm)，优于中国专利文献中国专利文献CN206966634U(专利申请号：201720908471.1)所述透气缝，解决了狭缝宽度大易渗钢、易堵塞的技术难点，优于中国专利文献CN104028739B(专利号：201410274221.8)所述的透气陶瓷棒，解决了氩气透过透气陶瓷棒形成的氩气泡密集度小等性能不足，使得本发明进一步提高了微小氩气泡带动夹杂物上浮、去除的吹氩冶金效果和抑制汇流旋涡及排流沉坑引起的钢包下渣的功能作用，提高了钢包透气上水口座砖吹通率，应用本发明比应用对比例CN104028739B(专利号：201410274221.8)钢包透气上水口座砖吹通率同比提高8％以上，钢包中的钢水浇余量同比减少19％以上，连铸坯试样电解夹杂物重量同比减少19％以上。

3)本发明所述钢包环缝式透气上水口座砖的外形，由传统的正方形设计为圆柱形，使得钢包透气上水口座砖本体的壁厚均匀，一是减少了热应力不均引发的裂纹问题，延长了钢包狭缝式透气环透气上水口座砖本体的使用寿命，二是体积、单重同比减少21.5％，同比降低钢包上水口座砖本体的原料成本21.5％。

附图说明

图1为本发明实施例1-2中钢包环缝式透气上水口座砖结构主视图。

图2为本发明实施例中钢包环缝式透气上水口座砖结构俯视图。

图3为本发明实施例中气室结构示意图。

图4为本发明实施例中钢包环缝式透气上水口座砖安装示意图。

图5为本发明实施例中氩气管路系统示意图。

图6为本发明实施例中电气连接示意图。

图7为本发明实施例3中钢包环缝式透气上水口座砖结构主视图。

图中，1.钢包环缝式透气上水口座砖本体；2.环缝；3.气室盒；4.进气管；5.流钢孔；6.连接孔；7.上水口安装孔；8.进气连接金属管；9.钢包包壳；10.钢包上水口座砖安装地坑；11.钢包永久衬；12.钢包工作衬13.钢包渣线砖；14.球阀(包括第一球阀14a、第二球阀14b、第三球阀14c、第四球阀14d)；15.气体过滤器；16.压力表(包括第一压力表16a、第一压力表16b)；17.压力变送器；18.电磁阀；19.冶金专用质量流量控制器；20.单向阀；21.减压阀；22.手动调节阀。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明，但不仅限于此。

实施例1：

一种钢包环缝式透气上水口座砖，如图1-图3所示，包括钢包上水口座砖本体1、环缝2、气室盒3、进气管4，钢包上水口座砖本体1的中部设置有上下贯穿的流钢孔5、连接孔6、上水口安装孔7，所述的钢包上水口座砖本体1内自上水口座砖本体的上表面向水口座砖本体内部设置数环环缝2，环缝的上口垂直于水口座砖本体的上表面，环缝的下口与环缝底部设置的圆环形气室盒3连通，气室盒的侧部连接有进气管4，进气管的一端与气室盒连通，另一端从上水口座砖本体1的侧部伸出，其特征在于，在连铸钢包浇注过程中，钢包环缝式透气上水口座砖全程吹氩，具有净化钢包内钢液、抑制钢包上水口结瘤和抑制钢包浇注下渣等三个吹氩冶金功能。

所述环缝2数量为2环，环缝宽度a为1.5mm，环缝高度h为180mm。

所述气室盒3整体为圆环形，气室盒的纵剖面为矩形，矩形的的宽度x为40mm，高度y为30mm。

所述钢包上水口座砖本体1，采用刚玉浇注料浇注成型，体积密度≥3.0g/cm³，高温抗折强度≥12Mpa，高温耐压强度≥80Mpa，AL₂O₃含量≥92％，Cr₂O₃含量≥2％。

所述流钢孔5、连接孔6、上水口安装孔7的纵向中心线与钢包上水口座砖本体1)的纵向中心线在一条直线上，所述的流钢孔5为圆台形，圆台的上端口直径d1为200mm，下端口直径d2为152mm，圆台的高度c为60mm，所述连接孔6为圆柱形通道，圆柱形通道的直径与圆台的下端口直径一致，圆柱高度b为263mm。

所述上水口安装孔7上部为圆台形，圆台的上端口直径与连接孔6的端口直径一致，圆台的下端口直径d3为183mm。其它按照上水口的外形尺寸设计上水口安装孔的配合尺寸。

所述钢包上水口座砖本体1的外形为圆柱形，圆柱形的外径外径D为380mm，圆柱形的高度H为465mm。

本发明所述的进气管4、进气连接金属管件8材质均为耐热不锈钢圆管，其中，进气管4的规格尺寸为M11×1.25(螺母内螺纹，大径11mm，螺距1.25mm)，进气连接金属管件8规格尺寸为￠10×2(外径为10mm，壁厚为2mm)。

本发明所述钢包环缝式透气上水口座砖的安装，如图4所示，采用现有技术安装在钢包上水口座砖安装地坑内10，进气连接金属管8的一端与进气管4连接，另一端从钢包包壳9的包底穿出，待当钢包座到连铸机大包回转台后，将进气连接金属管8与氩气气源连通。

本发明还提供一种利用上述钢包环缝式透气上水口座砖吹氩冶金方法，其特征在于，在氩气流量控制上设置一套氩气管路系统和电气控制系统，引入钢包内钢水称重信号，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，解决了钢包内钢水液面持续降低的条件下、因吹氩流量调整不及时、吹破钢水渣面引发的钢水卷渣问题。

所述氩气管路系统，如图5所示，分为主吹支路和手动旁路，其中主吹支路包括第一球阀14a、气体过滤器15、第一压力表16a、第二球阀14b、压力变送器17、电磁阀18、冶金专用质量流量控制器19、单向阀20、第二压力表16b、减压阀21、第三球阀14c，手动旁路包括第四球阀14d、手动调节阀22，手动旁路的前端安装于第一压力表16a和第二球阀14b之间，手动旁路的末端安装于单向阀20和第二压力表16b之间，手动旁路与主吹支路的第二球阀14b、压力变送器17、电磁阀18、冶金专用质量流量控制器19、单向阀20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，氩气管路系统定位于控制柜内，氩气管路系统中的压力变送器17、减压阀21，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钢包内钢水称重系统收集、发送钢包内钢水重量到连铸基础自动化系统，通过以太网通讯、网路交换机上传到吹氩控制系统PLC，如图6所示。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，或者选用现有技术的控制系统。

所述吹氩控制系统PLC收集第一压力表(17a)压力值、冶金专用质量流量控制器(20)流量值、第二压力表(17b)压力值和钢包内钢水重量值，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据钢包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量。

所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：

第一步，接收到钢包开浇信号，开始吹氩，初始氩气流量设定为钢包软吹确定的吹氩流量为100NL/min；

第二步，在钢包浇注过程中，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，过程氩气流量设定值＝钢包内剩余钢水净重÷钢包满包时的钢水净重×钢包满包时的初始氩气流量；

例如，钢包满包时的钢水净重为130吨，当钢包内剩余钢水净重65吨时，过程氩气流量设定值＝65÷130×100NL/min＝50NL/min。

第三步，人工判定钢包出现下渣或下渣检测系统报警、接收到钢包停浇信号，停止钢包环缝式透气上水口座砖吹入氩气。

所述氩气管路系统元件，均为市场采购，其中所述球阀14(包括第一球阀14a、第二球阀14b、第三球阀14c、第四球阀14d)的型号规格为304SS-1/2，气体过滤器15的型号规格为BK110-3，压力表16(包括第一压力表16a、第一压力表16b)的型号规格为YT40，压力变送器14的型号规格为8323-25-G1/2，电磁阀18的型号规格为5281-1/2-NBR，冶金专用质量流量控制器19的型号规格为Flox(on)s，量程为0-200NL/min，减压阀21的型号规格为BK100-2，手动调节阀22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所述的钢包环缝式透气上水口座砖，不同之处在于：

所述环缝2数量为2环，环缝宽度a为1.7mm，环缝高度h为120mm。

所述气室盒3整体为圆环形，气室盒的纵剖面为矩形，矩形的的宽度x为30mm，高度y为20mm。

所述的流钢孔5为圆台形，圆台的上端口直径d1为190mm，下端口直径d2为140mm，圆台的高度c为55mm，所述连接孔为圆柱形通道，圆柱形通道的直径与圆台的下端口直径一致，圆柱高度b为253mm。

所述上水口安装孔7上部为圆台形，圆台的上端口直径与连接孔6的端口直径一致，圆台的下端口直径d3为170mm，其它按照上水口的外形尺寸设计上水口安装孔的配合尺寸。

所述钢包上水口座砖本体1的外形为圆柱形，圆柱形的外径D为380mm，圆柱形的高度H为460mm

所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：

第一步，接收到钢包开浇信号，开始吹氩，初始氩气流量设定为钢包软吹确定的吹氩流量为50NL/min；

第二步，在钢包浇注过程中，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，过程氩气流量设定值＝钢包内剩余钢水净重÷钢包满包时的钢水净重×钢包满包时的初始氩气流量；

例如，钢包满包时的钢水净重为130吨，当钢包内剩余钢水净重13吨时，过程氩气流量设定值＝13÷130×50NL/min＝5NL/min。

第三步，人工判定钢包出现下渣或下渣检测系统报警、接收到钢包停浇信号，停止钢包环缝式透气上水口座砖吹入氩气。

实施例3、

如实施例1所述的钢包环缝式透气上水口座砖，不同之处在于：

如图7所示，所述环缝2数量为3环，环缝宽度a为1.3mm，环缝高度h为220m。

所述气室盒3整体为圆环形，气室盒的纵剖面为矩形，矩形的的宽度x为50mm，高度y为40mm。

所述的流钢孔5为圆台形，圆台的上端口直径d1为210mm，下端口直径d2为160mm，圆台的高度c为80mm，所述连接孔6为圆柱形通道，圆柱形通道的直径与圆台的下端口直径一致，圆柱高度b为268mm。

所述上水口安装孔7上部为圆台形，圆台的上端口直径与连接孔6的端口直径一致，圆台的下端口直径d3为190mm，其它按照上水口的外形尺寸设计上水口安装孔的配合尺寸。

所述钢包上水口座砖本体1的外形为圆柱形，圆柱形的外径外径D为400mm，圆柱形的高度H为490mm

所述吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令如下：

第一步，接收到钢包开浇信号，开始吹氩，初始氩气流量设定为钢包软吹确定的吹氩流量为150NL/min；

第二步，在钢包浇注过程中，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，过程氩气流量设定值＝钢包内剩余钢水净重÷钢包满包时的钢水净重×钢包满包时的初始氩气流量；

例如，钢包满包时的钢水净重为130吨，当钢包内剩余钢水净重26吨时，过程氩气流量设定值＝26÷130×150NL/min＝30NL/min。

第三步，人工判定钢包出现下渣或下渣检测系统报警、接收到钢包停浇信号，停止钢包环缝式透气上水口座砖吹入氩气。

实验对比例

对比例1：中国专利文献CN201455253U(专利号：200920016943.8)公开了一种在炼钢生产过程中使用的一种新型钢水罐水口座砖

对比例2：中国专利文献CN104028739B(专利号：201410274221.8)公开了一种钢包透气上水口座砖及其控制钢包下渣的方法。

将本发明实施例1-3的钢包环缝式透气上水口座砖与对比例1-2的钢包水口座砖在某炼钢厂连铸机生产超低碳DC04级冷轧钢带的钢包中的钢水浇余量和钢包上水口结瘤情况进行对比，分别在铸坯1/4处取大样电解试样，加工成直径为60mm、高度为100mm的圆棒，进行大样电解夹杂物检测对比，对比结果见下表1。

表1

通过上表1的数据对比，应用本发明钢包环缝式透气上水口座砖的吹通率达到98％以上，比应用对比例CN201455253U(专利号：200920016943.8)钢包中的钢水浇余量同比减少37％以上，连铸坯试样电解夹杂物重量同比减少31％以上，应用本发明比应用对比例CN104028739B(专利号：201410274221.8)钢包透气上水口座砖吹通率同比提高8％以上，钢包中的钢水浇余量同比减少19％以上，连铸坯试样电解夹杂物重量同比减少19％以上，生产应用结果表明，本发明钢包环缝式透气上水口座砖具有净化钢包内钢液、抑制钢包上水口结瘤和抑制钢包浇注下渣等三个吹氩冶金功能。

Claims (10)

1.一种钢包环缝式透气上水口座砖，其特征在于，包括钢包上水口座砖本体(1)、环缝(2)、气室盒(3)、进气管(4)；钢包上水口座砖本体(1)的中部自上而下设置有上下贯穿的流钢孔(5)、连接孔(6)、上水口安装孔(7)，所述的钢包上水口座砖本体(1)内自上水口座砖本体的上表面向水口座砖本体内部设置环缝(2)，环缝垂直于水口座砖本体的上表面且环缝的上口开口于水口座砖本体的上表面上，环缝的下口与环缝底部设置的气室盒(3)连通，气室盒(3)的侧部连接有进气管(4)，进气管的一端与气室盒连通，另一端从上水口座砖本体(1)的侧部伸出。

2.如权利要求1所述的钢包环缝式透气上水口座砖，其特征在于，所述环缝(2)数量为2～3环，环缝宽度a为1.3～1.7mm，环缝高度h为120～220mm。

3.如权利要求1所述的钢包环缝式透气上水口座砖，其特征在于，所述气室盒(3)整体为圆环形，气室盒的纵剖面为矩形，矩形的的宽度x为30～50mm，高度y为20～40mm。

4.如权利要求1所述的钢包环缝式透气上水口座砖，其特征在于，所述钢包上水口座砖本体(1)，采用刚玉浇注料浇注成型，体积密度≥3.0g/cm³，高温抗折强度≥12Mpa，高温耐压强度≥80Mpa，AL₂O₃含量≥92％，Cr₂O₃含量≥2％。

5.如权利要求1所述的钢包环缝式透气上水口座砖，其特征在于，所述流钢孔(5)、连接孔(6)、上水口安装孔(7)的纵向中心线与钢包上水口座砖本体(1)的纵向中心线在一条直线上，所述的流钢孔(5)为圆台形，圆台的上端口直径d1为190～210mm，下端口直径d2为140～160mm，圆台的高度c为55～80mm，所述连接孔(6)为圆柱形通道，圆柱形通道的直径与圆台的下端口直径一致，圆柱高度b为253～268mm；

所述上水口安装孔(7)上部为圆台形，圆台的上端口直径与连接孔(6)的端口直径一致，圆台的下端口直径d3为170～190mm。

6.如权利要求1所述的钢包环缝式透气上水口座砖，其特征在于，所述钢包上水口座砖本体(1)的外形为圆柱形，圆柱形的外径外径D为380～400mm，圆柱形的高度H为460～490mm。

7.如权利要求1-6任一项所述的钢包环缝式透气上水口座砖的安装方法，所述钢包环缝式透气上水口座砖安装在钢包上水口座砖安装地坑内(10)，进气连接金属管(8)的一端与进气管(4)连接，另一端从钢包包壳(9)的包底穿出，待当钢包座到连铸机大包回转台后，将进气连接金属管(8)与氩气气源连通。

8.一种利用权利要求1-6任一项所述的钢包环缝式透气上水口座砖的吹氩冶金装置，其特征在于，在氩气流量控制上设置一套氩气管路系统和电气控制系统，引入钢包内钢水称重信号，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量。

9.如权利要求8所述的吹氩冶金装置，其特征在于，所述氩气管路系统，如图5所示，分为主吹支路和手动旁路，其中主吹支路依次包括第一球阀14a、气体过滤器15、第一压力表16a、第二球阀14b、压力变送器17、电磁阀18、冶金专用质量流量控制器19、单向阀20、第二压力表16b、减压阀21、第三球阀14c，手动旁路依次包括第四球阀14d、手动调节阀22，手动旁路的前端安装于第一压力表16a和第二球阀14b之间，手动旁路的末端安装于单向阀20和第二压力表16b之间，手动旁路与主吹支路的第二球阀14b、压力变送器17、电磁阀18、冶金专用质量流量控制器19、单向阀20并联；用于主吹支路出现故障后、手动操作应用，氩气管路系统定位于控制柜内，氩气管路系统中的压力变送器17、减压阀21。

所述电气控制系统，包括网路交换机、吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、连铸基础自动化系统，吹氩控制系统PLC、触摸屏设置于控制箱内，吹氩控制系统PLC、触摸屏、上位机操作系统、连铸基础自动化系统均通过以太网通讯与网路交换机连接，钢包内钢水称重系统收集、发送钢包内钢水重量到连铸基础自动化系统，通过以太网通讯、网路交换机上传到吹氩控制系统PLC；

所述吹氩控制系统PLC收集第一压力表(17a)压力值、冶金专用质量流量控制器(20)流量值、第二压力表(17b)压力值和钢包内钢水重量值，并执行吹氩控制系统PLC的氩气流量自动控制指令，根据钢包内钢水净重的变化，自动调整氩气流量。

10.一种利用权利要求1-6任一项所述的钢包环缝式透气上水口座砖的吹氩冶金方法，包括下列步骤：

第一步，接收到钢包开浇信号，开始吹氩，初始氩气流量设定为钢包软吹确定的吹氩流量，一般为50-150NL/min；

第二步，在钢包浇注过程中，根据钢包内钢水净重的变化，线性调整氩气流量，过程氩气流量设定值＝钢包内剩余钢水净重÷钢包满包时的钢水净重×钢包满包时的初始氩气流量；

第三步，人工判定钢包出现下渣或下渣检测系统报警、接收到钢包停浇信号，停止钢包环缝式透气上水口座砖吹入氩气。