CN109954851A - 一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法，装置包括钢包、中间包、液渣池，所述液渣池为筒形，其侧壁由上下两段组成，上段为耐渣浸段，下段为耐火材料段，液渣池与支撑梁相连悬挂在中间包内，池中配有加热电极，在钢包下部的长水口外侧设有电磁搅拌器；在中间包中设有钢液温度测量热电偶并与PLC控制器相连。方法为将钢包内的钢液注入到中间包，同时加入覆盖剂；待钢液液面上升到液渣池的耐火材料段时，向液渣池内注入精炼渣，待加热电极浸入到精炼渣中后，对精炼渣进行加热处理；启动电磁搅拌器，使钢液流股呈发散状。本发明提高钢液的洁净度，同时对钢液进行加热处理，实现低过热浇铸，改善铸坯的凝固组织，提高等轴晶比例。

Description

一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法
技术领域
本发明属于钢水净化领域，特别是涉及一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法。
背景技术
为了提升连铸坯质量，首先就要最大限度的去除铸坯中的夹杂物。为了尽量去除浇铸钢液中的夹杂物，其主要技术手段有中间包钢水流动控制和过滤技术。中间包钢水流动控制技术主要包括中间包的容量、形状的优化设计、流动的控制研究等。合理的包形和大容量都会增加钢液在中间包内的停留时间，使夹杂物有充分的上浮时间，在中间包内设置挡墙、坝和导流隔墙是控制钢液流动路径从而促进夹杂物去除的有效方法。通过网状过滤器、芯型过滤器、颗粒状过滤器和多孔陶瓷过滤器的使用，可以去除悬浮在钢液中的固相颗粒夹杂物。以上技术虽然能够促进夹杂物的去除，但也有诸多不利之处，在改变中间包内部结构的同时，势必会增加包内的死区，造成钢液温度不均；增加中间包容量使钢液的停留时间延长，就会造成大量热损失，从节约能源角度来看这是不合理的；使用各种过滤器对钢水进行过滤，在过滤过程中有可能会给钢液带来大型的外来夹杂物，且对于钢液中的液态夹杂物是很难去除的，净化效果不是很好，所以中间包过滤技术相对于中间包钢水流动控制技术并没有普及使用。其次就是改善铸坯的凝固组织提高等轴晶比例，大量研究表明，降低浇注钢水的过热度是获得高等轴晶率的有效手段，因此，国内外对降低钢水的过热度也进行了大量研究，如通过中间包感应加热技术、等离子加热技术、电弧加热技术、电渣加热技术以及煤气加热技术等。虽然这些加热技术能够将中间包的钢液过热度控制在较低范围内，但是这需要配加复杂成本高昂的设备，此外，还存在安装维护不方便，应用过程中还需要极高的设备维护成本。
为了克服目前去除中间包内钢液夹杂物和对低温钢水控制的各方法中存在的不足，提出了通过渣洗的方法对浇注到中间包的钢液进行净化，同时还能实现以电渣中热能对钢液进行加热处理，使钢液净化和低温控制融为一体，在简化装置的同时还能进一步提升连铸的质量。
发明内容
针对目前中间包内钢液当中夹杂物去除不彻底以及过热度控制难度大等问题，本发明旨在解决现有连铸过程中，中间包钢水夹杂物去除及过热度控制技术中存在的不足，提出了一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法，目的在于最大限度去除钢液当中的夹杂物，提高钢液的洁净度，同时还能对浇铸的钢液进行加热处理，实现低过热浇铸，改善铸坯的凝固组织，提高等轴晶比例。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，包括钢包、中间包、液渣池，所述液渣池为筒形，其侧壁由上下两段组成，上段为耐渣浸段，下段为耐火材料段，液渣池与支撑梁相连并悬挂在中间包内，液渣池中配有加热电极，在钢包下部的长水口外侧设有电磁搅拌器；在中间包中设有钢液温度测量热电偶，该热电偶与PLC控制器相连。
进一步的，PLC控制器对所设定的钢液过热度与实际钢液过热度进行比较，根据比较结果通过数据传输线向电源控制柜发出指令，并通过加热电极对精炼渣进行加热。
进一步的，在液渣池中设有精炼渣温度测量热电偶，该热电偶与PLC控制器相连。
进一步的，所述液渣池的上段与下段之间为镶嵌连接，上段的外围设有加强钢壳并与支撑梁连接。
进一步的，在中间包内长水口正下方的中间包底部设带有凹坑的冲击板，在中间包底部的两侧设有浸入式水口。
进一步的，所述液渣池的耐渣浸段由水冷紫铜壁组成，耐火材料段为镁碳质耐火材料。
一种针对上述中间包钢液渣洗净化与升温的装置的使用方法，具体步骤如下：
步骤一：将钢包内的钢液注入到中间包中，与此同时向中间包内加入覆盖剂；
步骤二：待中间包内的钢液液面上升到液渣池下部的耐火材料段时，向液渣池内注入精炼渣，待加热电极浸入到精炼渣中后，根据钢液过热度设定值与实际过热度的比较，对精炼渣进行加热处理；
步骤三：启动设置在长水口外围的电磁搅拌器，对流入长水口内的钢液施加旋转电磁力，使流出的钢液流股呈发散状。
进一步的，所述步骤一中钢包内的钢液温度较原有工艺下调5～20℃。
进一步的，所述步骤二中对精炼渣进行加热处理包括：在PLC控制器上输入所浇铸钢种的液相线温度，对中间包内钢液的目标过热度按10～20℃进行设置，当检测到中间包内钢液的过热度高于目标设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出停止加热精炼渣指令；当检测到中间包内钢液的过热度低于目标设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出开始加热精炼渣指令，其加热功率按每5～30s调高50～100kw的频率进行自动调整。
进一步的，所述步骤二中加入的精炼渣成分的重量百分比为：CaF250％～70％、Al2O315％～30％、CaO10％～20％、SiO2≤5％、P≤0.005％、S≤0.005％、及不可避免的杂质。
通过新设计的装置和方法的使用，可获得如下有益效果：
1)能够最大限度的对浇铸的钢液进行夹杂物去除处理，提高钢液的洁净度，为高附加值钢种的生产创造条件；
2)能够将流入到结晶器当中钢液的过热度控制在5～10℃，可以使铸坯的等轴晶率在现有的基础上再提高15～30％；
3)能够进一步降低连铸坯的成分偏析和缩孔，提高铸坯的质量。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图中：1-钢包；2-精炼渣温度测量热电偶；3-电极电源线；4-PLC控制器；5-数据传输线；6-电源控制柜；7-钢液温度测量热电偶；8-冲击板；9-浸入式水口；10-中间包；11-覆盖剂；12-钢液；13-耐火材料段；14-支撑梁；15-加强钢壳；16-耐渣浸段；17-加热电极；18-精炼渣；19-电磁搅拌器；20-长水口；21-液渣池。
具体实施方式
为了提高连铸坯的质量，提出了一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，现结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，包括钢包1、中间包10、液渣池21，所述液渣池21为筒形，其侧壁由上下两段组成，因渣池内熔渣含有大量对耐火材料侵蚀性比较强的CaF2，为防止渣池内熔渣对液渣池的侵蚀，液渣池21的上段为与精炼渣接触的耐渣浸段16，由水冷紫铜壁组成，下段为耐火材料段13，插入到中间包10内的钢液12当中，采用镁碳质耐火材料，上段与下段之间为镶嵌连接；为了增加上段强度，在耐渣浸段16的外围设有加强钢壳15并通过加强钢壳15与支撑梁14连接，使液渣池21悬挂在中间包10内；为了对液渣池21内的精炼渣18进行加热，液渣池21中配有由电源控制柜6控制的加热电极17，加热电极通过电源线3与电源控制柜6相连，电源控制柜设有手动和自动两种模式。为了使从钢包1连接的长水口20流入到精炼渣18当中的钢液能够与精炼渣18充分接触以促进钢液中夹杂物的去除，同时防止流下来的钢流因其冲击强度过大，将渣钢界面乳化导致精炼渣18被钢流携带到液渣池21之外，同时也为使流入到液渣池21的钢液更好地被精炼渣18加热，需要流入到精炼渣18内的钢液流股尽量呈发散状，为此，在钢包下部的长水口20外侧设有电磁搅拌器19；为了更好地控制液渣池21内精炼渣18的温度和中间包内钢液的温度，在精炼渣18当中设有渣池熔渣温度测量热电偶2，用于监测熔渣池中的熔渣温度，以防止因熔渣温度高于耐渣浸段的承受温度时发生烧穿现象的发生。在中间包中设有钢液温度测量热电偶7，用于采集中间包内钢液温度信号，作为发出或停止加热指令。两个热电偶都与PLC控制器4相连，电源控制柜6通过数据传输线5与PLC控制器4相连，PLC控制器4对所设定的钢液过热度与实际钢液过热度进行比较，根据比较结果通过数据传输线5向电源控制柜6发出指令，实现对加热电极加热功率进行动态调整，其功率的调整范围为0～500kW，并通过加热电极17对精炼渣进行加热。为了改善钢液在中间包内的流场，在中间包内长水口正下方的中间包底部设带有凹坑的冲击板8，从长水口流出的钢液经过渣洗和加热后，流入到冲击板上，使钢液的流场得到优化后，通过设置在中间包两侧的浸入式水口9流出。
利用一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置对从钢包注入到中间包内的钢液进行处理后，可以进一步去除钢液中的夹杂物和对钢液进行升温控制其过热度在理想范围内，提高连铸坯的质量。
实施例1
该装置的具体使用方法及效果如下：
步骤一：对准备进行浇铸的钢水进行温度调整，使钢包内的钢水温度由原有1630℃下调至1620℃。
步骤二：将钢包内的钢水正常注入到中间包当中，与此同时向中间包内加入覆盖剂。
步骤三：待中间包内的钢液液面上升到液渣池下部的耐火材料段时，向液渣池内逐渐注入精炼渣，待加热电极浸入到精炼渣中后，以手动的方式启动加热电源对液态精炼渣进行加热处理。精炼渣成分的重量百分比为：CaF2 65％、Al2O320％、CaO 10％、SiO2 3％、P 0.003％、S 0.003％、及不可避免的杂质。对精炼渣进行加热处理包括：根据浇铸的钢种成分计算出浇铸钢种的液相线温度，并在PLC控制器上输入所浇铸钢种的液相线温度；在PLC控制器上对中间包内钢液的目标过热度按15℃进行设置，当检测到中间包内钢液的过热度高于设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出停止加热精炼渣指令；当检测到中间包内钢液的过热度低于设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出开始加热精炼渣指令，其加热功率按每10s调高60kW的频率进行自动调整。
步骤四：启动设置在长水口外围的电磁搅拌器，对流入长水口内的钢液施加旋转电磁力，使流出的钢液流股呈发散状。
通过此装置对浇铸钢液的处理，使连铸坯的夹杂物含量降低了30％，提高了铸坯洁净度，同时由于低过热度的控制，铸坯的等轴晶率较原有工艺提高了20％。
实施例2
该装置的具体使用方法及效果如下：
步骤一：对准备进行浇铸的钢水进行温度调整，使钢包内的钢水温度由原有1615℃下调至1600℃。
步骤二：将钢包内的钢水注入到中间包当中，与此同时向中间包内加入覆盖剂。
步骤三：待中间包内的钢液液面上升到液渣池下部的耐火材料段时，向液渣池内逐渐注入精炼渣，待加热电极浸入到精炼渣中后，以手动的方式启动加热电源对液态精炼渣进行加热处理。精炼渣成分的重量百分比为：CaF2 65％、Al2O320％、CaO 10％、SiO2 3％、P 0.003％、S 0.003％、及不可避免的杂质。对精炼渣进行加热处理包括：根据浇铸的钢种成分计算出浇铸钢种的液相线温度，并在PLC控制器上输入所浇铸钢种的液相线温度；在PLC控制器上对中间包内钢液的目标过热度按10℃进行设置，当检测到中间包内钢液的过热度高于设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出停止加热精炼渣指令；当检测到中间包内钢液的过热度低于设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出开始加热精炼渣指令，其加热功率按每10s调高80kW的频率进行自动调整。
步骤四：启动设置在长水口外围的电磁搅拌器，对流入长水口内的钢液施加旋转电磁力，使流出的钢液流股呈发散状。
通过此装置对浇铸钢液的处理，使连铸坯的夹杂物含量降低了28％，提高了铸坯洁净度，同时由于低过热度的控制，铸坯的等轴晶率较原有工艺提高了25％。
本方法与原有工艺相比，其铸坯夹杂物含量及铸坯等轴晶比例都有了明显改善，其改善效果如表1所示。
表1不同工艺对铸坯质量的影响效果比较
工艺 夹杂物含量，10<sup>-6</sup> 等轴晶比例，％
原有工艺 8.21 22.45
实施例1 5.75 26.94
原有工艺 8.85 23.24
实施例2 6.37 29.82

Claims (10)

1.一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，其特征在于包括钢包(1)、中间包(10)、液渣池(21)，所述液渣池(21)为筒形，其侧壁由上下两段组成，上段为耐渣浸段(16)，下段为耐火材料段(13)，液渣池(21)与支撑梁(14)相连并悬挂在中间包(10)内，液渣池(21)中配有加热电极(17)，在钢包下部的长水口(20)外侧设有电磁搅拌器(19)；在中间包中设有钢液温度测量热电偶(7)，该热电偶与PLC控制器(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，其特征在于PLC控制器(4)对所设定的钢液过热度与实际钢液过热度进行比较，根据比较结果通过数据传输线(5)向电源控制柜(6)发出指令，并通过加热电极(17)对精炼渣进行加热。
3.根据权利要求1所述的一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，其特征在于在液渣池(21)中设有精炼渣温度测量热电偶(2)，该热电偶与PLC控制器(4)相连。
4.根据权利要求1所述的一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，其特征在于所述液渣池(21)的上段与下段之间为镶嵌连接，上段的外围设有加强钢壳(15)并与支撑梁(14)连接。
5.根据权利要求1所述的一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，其特征在于在中间包内长水口正下方的中间包底部设带有凹坑的冲击板(8)，在中间包底部的两侧设有浸入式水口(9)。
6.根据权利要求1所述的一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置，其特征在于所述液渣池的耐渣浸段(16)由水冷紫铜壁组成，耐火材料段(13)为镁碳质耐火材料。
7.一种权利要求1～6任意一项所述的中间包钢液渣洗净化与升温的装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将钢包内的钢液注入到中间包中，与此同时向中间包内加入覆盖剂；
步骤二：待中间包内的钢液液面上升到液渣池下部的耐火材料段时，向液渣池内注入精炼渣，待加热电极浸入到精炼渣中后，根据钢液过热度设定值与实际过热度的比较，对精炼渣进行加热处理；
步骤三：启动设置在长水口外围的电磁搅拌器，对流入长水口内的钢液施加旋转电磁力，使流出的钢液流股呈发散状。
8.根据权利要求7所述的中间包钢液渣洗净化与升温的装置的使用方法，其特征在于，所述步骤一中钢包内的钢液温度下调5～20℃。
9.根据权利要求7所述的中间包钢液渣洗净化与升温的装置的使用方法，其特征在于，所述步骤二中对精炼渣进行加热处理包括：在PLC控制器上输入所浇铸钢种的液相线温度，对中间包内钢液的目标过热度按10～20℃进行设置，当检测到中间包内钢液的过热度高于目标设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出停止加热精炼渣指令；当检测到中间包内钢液的过热度低于目标设定值后，由PLC控制器向电源控制柜发出开始加热精炼渣指令，其加热功率按每5～30s调高50～100kw的频率进行自动调整。
10.根据权利要求7所述的中间包钢液渣洗净化与升温的装置的使用方法，其特征在于，步骤二中加入的精炼渣成分的重量百分比为：CaF250％～70％、Al2O315％～30％、CaO10％～20％、SiO2≤5％、P≤0.005％、S≤0.005％、及不可避免的杂质。
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