CN109954853A - 一种高效电渣渣洗装置及渣洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效电渣渣洗装置及渣洗方法，降低生产无缺陷高洁净钢锭或铸坯的成本，与传统的电渣重熔方法相比，提高了生产效率，有利于对电渣渣洗的钢液成分进行调整，使其操作过程更加方便灵活，促进钢铁企业实现利润最大化和可持续发展。

Description

一种高效电渣渣洗装置及渣洗方法

技术领域

本发明属于炼钢浇铸领域，特别是涉及一种高效电渣渣洗装置及渣洗方法。

背景技术

在20世纪60年代，出于航空航天及军备竞赛的需要，苏联对电渣冶金开展了大量的研究工作。20世纪70年代初到80年代世界各国电渣冶金得到迅速发展。其主要表现为电渣炉的数量、生产能力显著增加，电渣钢品种不断扩大，电渣冶金技术出现了许多新分支和多项前沿技术，如导电结晶器技术、电渣快速重熔技术、液态金属电渣冶金技术、真空电渣重熔技术、加压电渣重熔等。其中，乌克兰巴顿电焊研究所开发了液态金属电渣冶金技术发展比较快，该技术是在导电结晶器的基础上，无需制造和准备自耗电极，并且改变了传统电渣重熔过程中温度参数与电制度之间的特定关系，大大增强了控制渣池与熔池之间热分配的能力，这在传统电渣重熔过程中是无法实现的，相对于使用自耗电极的第一代传统电渣重熔技术，该技术被人们称为第二代电渣冶金工艺。在该技术中，注入结晶器内的钢水先存放在中间包内，由于浇铸速度相对于连铸来说比较慢，对于中间包内钢水的保温措施出于技术保密并没有相关报道。另外，根据文献《钢铁研究学报》(2013年第3期)刊登的论文《第二代液态电渣冶金技术的发展》的论述可知，从中间包内流出的钢水经过熔渣层后直接进入了钢液池内，注入的钢液流股没有与上部的渣池进行充分接触，导致渣洗效果没有发挥出来。此外，由于从中间包向结晶器内注入钢水时，流量比较小，钢液在注入过程中，由于温度下降很容易在注入通道内发生冻结和絮流，使注入通道堵塞，导致无法正常生产，由于上述的这些技术难点的存在，使该技术并没有得到更好的推广。

发明内容

针对目前电渣重熔过程中，生产效率低的现状以及现有技术中存在的技术难点，本发明提出了一种高效电渣渣洗装置及渣洗方法，目的在于解决现有技术中存在的技术难点，降低生产无缺陷高洁净钢锭或铸坯的成本，与传统的电渣重熔方法相比，提高了生产效率，有利于对电渣渣洗的钢液成分进行调整，使其操作过程更加方便灵活，促进钢铁企业实现利润最大化和可持续发展。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种高效电渣渣洗装置，其特征在于：包括浇铸包、钢水排放管和水冷结晶器；所述的浇铸包与钢水排放管连通，并在连通处设有引出滑板控制开闭；所述的钢水排放管内部设有引流通道，引流通道连接缓冲腔，所述的缓冲腔底部沿圆周方向设有间断式分流环缝，间断式分流环缝连通至钢水排放管底部，钢水排放管内部空腔以外填充耐火材料；所述的钢水排放管伸入水冷结晶器，水冷结晶器分为渣池和金属池，熔渣加热电极伸入渣池内，金属池底部设有内部通水冷却的引锭板；所述的浇铸包、钢水排放管外部设有感应加热线圈；所述的水冷结晶器外部设有电磁搅拌器，电磁搅拌器设置在渣池中下部。

所述的引锭板下部设有拉拔装置，包括拉拔辊和驱动装置。

所述的水冷结晶器呈漏斗形。

所述的水冷结晶器的金属池外侧装有液面检测装置。

一种电渣渣洗方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1)：将引锭板封堵在水冷结晶器的底部，并做好密封，防止渗钢；

步骤2)：在浇铸包内装入金属料钢水或废钢，通过浇铸包外侧电磁感应加热线圈对其进行加热处理，根据所浇钢种的成分要求进行合金调整，同时在浇铸包内加入顶渣，保证钢水过热度在20～30℃；

步骤3)：在水冷结晶器内注入液态的精炼渣，并将加热电极插入精炼渣当中，对其进行加热处理，保证精炼渣温度高于浇注钢种液相线温度200～300℃；

步骤4)：待浇铸包内的钢液成分及温度达到工艺要求后，启动浇铸包底部钢水排放管外围的电磁感应加热线圈，同时打开引出滑板，初次开浇时，将引出滑板开度调到最大，待水冷结晶器内的钢液完全将引锭板淹没并形成上凝固壳，将引出滑板开度按照5～50kg/min的流钢量进行调整；

步骤5)：启动水冷结晶器外部的电磁搅拌器，对流入渣池内的钢液进行搅拌弥散处理；

步骤6)：根据生产锭形的要求，决定是否对铸锭进行拉拔处理，若生产的是与结晶器内腔尺寸相当的钢锭，则不对钢锭进行拉拔处理，若生产的是长度尺寸超出结晶器内腔长度尺寸的坯锭，则通过拉拔装置进行拉拔处理。

所述的步骤4)中电磁感应加热线圈频率为2000～10000Hz。

本发明的有益效果是：1)能够将传统电渣重熔方法中生产无缺陷高洁净钢锭或铸坯的成本由平均的4800元/吨钢降低至4000元/吨钢；2)与传统电渣重熔生产效率相比，其滴落钢液量可由平均3kg/min提高至10kg/min，可将生产效率提高3倍多；3)取消了自耗电极，并能够随时对所浇铸的钢液进行成分调整，操作更加灵活方便。

附图说明

图1为本发明电渣渣洗装置整体示意图；

图2为本发明水冷结晶器的俯视示意图；

图3为图1的A-A方向缓冲腔间断式分流环缝截面示意图；

1：浇铸包；2：钢水排放管；3：感应加热线圈二；4：加热电极；5：水冷结晶器；6：电磁搅拌器；7：金属池；8：拉拔辊；9：引锭板；10：钢锭；11：液位监控装置；12：渣池；13：间断式分流环缝；14：缓冲腔；15：引流通道；16：引出滑板；17：感应加热线圈一；18：金属料；19：顶渣；20：液压缸；21：电机。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

在浇铸包1的外围布有感应加热线圈一17，在浇铸包里可以直接装入金属料18(钢水或废钢)，然后通过感应加热线圈对浇铸包内的金属料进行加热保温、合金成分调整等处理，与此同时可在包内的钢液面上加入顶渣19，起到吸收夹杂、保温、防止二次氧化的作用。浇铸包外围的感应加热线圈采用工频的加热方式，可对浇铸包内的钢液产生良好的搅拌力效果，使钢液与顶渣充分接触能够更好发挥出顶渣的冶金作用。在浇铸包内钢液的成分及温度达到出钢的目标时，通过设置在浇铸包底部的钢水排放管2将钢水排放到结晶器内。由于为了保持钢液能够在水冷结晶器5内充分完成渣洗和完全凝固达到传统电渣重熔的效果，对钢液引出过程中的流量和流入方式控制至关重要。为了使钢液能够小流量稳定分散地流入到水冷结晶器内，同时又要防止由于钢液流量过小在流出过程中凝固冻结，对钢水排放管2进行了如下设计：钢水排放管2由引出滑板16、引流通道15、缓冲腔14、分流环缝13和布置在其外围的感应加热线圈二3组成。其中，引出滑板16布置在引流通道15的上部，可以通过控制引出滑板16的开度来控制流入引流通道15的钢液量，在引流通道15的下端设有缓冲腔14，在缓冲腔14底部的四周边缘开有间断式分流环缝13。在钢水达到出钢要求后，打开引出滑板16将浇铸包1内的钢水通过引流通道15引入到缓冲腔14内，之后钢水再通过与缓冲腔14底部相连接的间断式分流环缝13流入到水冷结晶器内，为了防止钢水进入到分流环缝后降温冻结，在间断式分流环缝13的外围设有2000～10000Hz的高频感应加热线圈。在浇铸包1的下部设有漏斗形水冷结晶器5，在结晶器的上部为渣池12，为了使渣池的精炼渣处于高温熔融状态，在渣池中设有加热电极4。虽然通过钢水排放管2可以使浇铸包1内的钢水能够以小流量分散的形式流入到水冷结晶器5内，但还是不能达到传统电渣重熔过程中母电极熔化成钢液滴的效果，尽管是小流量也要远高于传统电渣重熔过程中母电极熔化速度，这就会导致流入的钢液不能与渣池12内的精炼渣充分反应，难以达到最后的精炼效果。同时随着流入的钢液量增加，要求水冷结晶器内的凝固速度在确保质量的前提下也要提高以保证下部金属池7具有稳定的液面。为此，就要降低流入金属池7内钢液的过热度，为了达到这一目的，在渣池的中下部设有电磁搅拌器6，能够对渣池内的钢液进行搅拌，在搅拌力的作用下流入的钢液被撕裂成小液滴，从而起到了能够与精炼渣充分反应的效果，同时也会起到降低金属池7内钢液过热度的作用，可以达到传统电渣重熔的效果。浇铸过程中，对金属池7液面的控制是非常必要的，金属池的液面不能过高，如果高于结晶器扩径部位，势必会导致卡坯锭，为此在水冷结晶器的外侧装有液面检测装置11，以监控金属熔池液面的变化情况，当金属熔池7的液面低于设定液面高度时，增加引出滑板16的开度；当金属熔池7的液面高于设定液面高度时，减小引出滑板16的开度，使引出滑板16的开度达到动态自动调整，以保持金属熔池7液面的稳定。在水冷结晶器的底部设有内部通水冷却的引锭板9，用于在起始阶段封堵水冷结晶器的底部。

在引锭板9的下部的外侧还可设有用于拉拔坯锭10的拉拔辊8，为了完成相应的动作，拉拔辊8与液压缸20及电机21相连接，其中液压缸20可完成拉拔辊8对坯锭10的压紧和放开动作，电机21可完成对坯锭10的拉拔动作。如果是生产的坯锭长度方向小于或等于水冷结晶器内腔尺寸的钢锭，则引锭板只起到封堵的作用；若是生产的坯锭长度方向大于水冷结晶器内腔尺寸，则在水冷结晶器内底部的钢液与引锭板凝固在一起后，则可将其缓慢拉出，之后设置在引锭板9的下部外侧的拉拔辊8开始动作，首先启动液压缸20将拉拔辊8压在坯锭上，然后启动电机21对坯锭10进行拉拔。

实施例1：钢锭生产方法

步骤一：将引锭板封堵在水冷结晶器的底部，并做好密封，防止渗钢；

步骤二：在浇铸包内装入钢水，对其进行加热处理，之后进行测温取样，根据所浇钢种的成分要求进行合金调整，同时在浇铸包内加入顶渣，按照钢水的过热度在20～30℃标准对浇铸包外侧电磁感应加热线圈的功率进行调整；

步骤三：在水冷结晶器内注入液态的精炼渣，并将加热电极插入熔渣当中，对其进行加热处理，电极加热精炼渣的功率按照精炼渣温度高于浇注钢种液相线温度200～300℃进行调整；

步骤四：待浇铸包内的钢液成分及温度达到工艺要求后，先启动浇铸包底部钢水排放管外围的电磁感应加热线圈，与此同时在打开钢水排放管当中的钢水引出滑板，初次开浇时，将滑板开度调到最大，待结晶器内的钢液完全将引锭板淹没并形成上凝固壳，将滑板开度按照10kg/min的流钢量进行调整；

步骤五：启动水冷结晶器中下部的电磁搅拌器，对流入渣池内的钢液进行搅拌弥散处理，加强渣洗效果；

步骤六：待结晶器内的钢液已经凝固成所需规格的钢锭尺寸后，将滑板开度调整到流钢量速度为5kg/min，进行钢锭凝固顶部的补缩处理，之后关闭引出滑板停止浇铸，完成所需钢锭的浇铸作业。

实施例2：坯锭生产方法

步骤一：将引锭板封堵在水冷结晶器的底部，并做好密封，防止渗钢；

步骤二：在浇铸包内装入钢水，对其进行加热处理，之后进行测温取样，根据所浇钢种的成分要求进行合金调整，同时在浇铸包内加入顶渣，按照钢水的过热度在20～30℃的标准对浇铸包外侧电磁感应加热线圈的功率进行调整；

步骤三：在水冷结晶器内注入液态的精炼渣，并将加热电极插入熔渣当中，对其进行加热处理，电极加热精炼渣的功率按照精炼渣温度高于浇注钢种液相线温度200～300℃进行调整；

步骤四：待浇铸包内的钢液成分及温度达到工艺要求后，先启动浇铸包底部钢水排放管外围的电磁感应加热线圈，与此同时在打开钢水排放管当中的钢水引出滑板，初次开浇时，将滑板开度调到最大，待结晶器内的钢液完全将引锭板淹没并形成上凝固壳，将滑板开度按照20kg/min的流钢量进行调整；

步骤五：启动水冷结晶器中下部的电磁搅拌器，对流入渣池内的钢液进行搅拌弥散处理，加强渣洗效果；

步骤六：待结晶器内下部的钢液与引锭板凝固在一起后且金属池的液位达到设定液位后，按照0.05m/min的速度拉动封堵板，待锭身到达拉拔辊后，启动拉拔辊，对坯锭进行拉拔作业，拉拔速度保证金属池的液位稳定且出结晶器后的坯锭完全凝固，在坯锭拉拔的末期，将滑板开度调整到流钢量速度为5kg/min，进行坯锭的尾部补缩处理，之后关闭引出滑板停止浇铸，完成所需坯锭的浇铸作业。

本发明与传统电渣重熔工艺方法相比较，其冶金效果如表1所示。

表1不同工艺方法的冶金效果比较

Claims (6)

1.一种高效电渣渣洗装置，其特征在于：包括浇铸包、钢水排放管和水冷结晶器；所述的浇铸包与钢水排放管连通，并在连通处设有引出滑板控制开闭；所述的钢水排放管内部设有引流通道，引流通道连接缓冲腔，所述的缓冲腔底部沿圆周方向设有间断式分流环缝，间断式分流环缝连通至钢水排放管底部，钢水排放管内部空腔以外填充耐火材料；所述的钢水排放管伸入水冷结晶器，水冷结晶器分为渣池和金属池，加热电极伸入渣池内，金属池底部设有内部通水冷却的引锭板；所述的浇铸包、钢水排放管外部设有感应加热线圈；所述的水冷结晶器外部设有电磁搅拌器，电磁搅拌器设置在渣池中下部。

2.根据权利要求1所述的高效电渣渣洗装置，其特征在于：所述的引锭板下部设有拉拔装置，包括拉拔辊和驱动装置。

3.根据权利要求1所述的高效电渣渣洗装置，其特征在于：所述的水冷结晶器呈漏斗形。

4.根据权利要求1所述的高效电渣渣洗装置，其特征在于：所述的水冷结晶器的金属池外侧装有液面检测装置。

5.一种利用权利要求1或2或3或4所述高效电渣渣洗装置的电渣渣洗方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1)：将引锭板封堵在水冷结晶器的底部，并做好密封，防止渗钢；

步骤2)：在浇铸包内装入金属料钢水或废钢，通过浇铸包外侧电磁感应加热线圈对其进行加热处理，根据所浇钢种的成分要求进行合金调整，同时在浇铸包内加入顶渣，保证钢水过热度在20～30℃；

步骤3)：在水冷结晶器内注入液态的精炼渣，并将加热电极插入精炼渣当中，对其进行加热处理，保证精炼渣温度高于浇注钢种液相线温度200～300℃；

步骤4)：待浇铸包内的钢液成分及温度达到工艺要求后，启动浇铸包底部钢水排放管外围的电磁感应加热线圈，同时打开引出滑板，初次开浇时，将引出滑板开度调到最大，待水冷结晶器内的钢液完全将引锭板淹没并形成上凝固壳，将引出滑板开度按照5～50kg/min的流钢量进行调整；

步骤5)：启动水冷结晶器外部的电磁搅拌器，对流入渣池内的钢液进行搅拌弥散处理；

步骤6)：根据生产锭形的要求，决定是否对铸锭进行拉拔处理，若生产的是与结晶器内腔尺寸相当的钢锭，则不对钢锭进行拉拔处理，若生产的是长度尺寸超出结晶器内腔长度尺寸的坯锭，则通过拉拔装置进行拉拔处理。

6.根据权利要求5所述高效电渣渣洗装置的电渣渣洗方法，其特征在于：所述的步骤4)中电磁感应加热线圈频率为2000～10000Hz。