CN110373516B - 一种感应加热式钢液渣洗净化装置及净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种感应加热式钢液渣洗净化装置，包括盛装容器、感应加热线圈、电磁搅拌器，盛装容器包括外壳、内衬耐火层，盛装容器底部设有底吹透气砖及出钢通道，盛装容器上部的内衬耐火层的内侧设有捣打耐火层，捣打耐火层内侧设有混有氧化镁的石墨衬层，捣打耐火层内部设有感应加热线圈，盛装容器的外部设有电磁搅拌器，电磁搅拌器的磁极呈螺旋线布置。本发明提高钢液的洁净度，为高洁净度钢的生产创造良好条件。解决现有技术中存在加热效果受限于渣料的导电性能及渣料的状态，电极加热易引起短路以及液面波动对铸坯质量造成不良影响的不足。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别是涉及一种感应加热式钢液渣洗净化装置及净化方法。
背景技术
由于非金属夹杂物的存在，严重的影响了钢的强度、塑性等力学性能，使高性能钢种的开发受到限制。为了最大程度去除钢液中的非金属夹杂物，1933年法国工程师P·Pemin提出在出钢的同时随钢流加入一定具有脱硫剂、脱氧剂和炉渣改质剂的渣料，进行钢渣混冲，得用钢渣混冲造成的良好动力学条件，以充分扩大渣钢反应面积，促进脱硫硫反应进行，达到净化钢液的效果。由于渣洗对去除钢液夹杂效果明显，这一技术直到现在还被各钢厂所采用。由于该技术是渣料在出钢过程中加入，依靠钢流的冲击来增加钢渣界面接触，使钢液中的夹杂物被吸附到渣当中，从而完成钢液净化目的。其净化效果与钢渣接触面、接触时间，接触过程中渣料状态有直接关系，不难看出钢渣接触面越大，接触时间越长，接触过程中渣为液态越有利于钢液净化。为了能够达到这样的冶金效果，在电渣重熔工艺中开发出了含30％的Al2O3和70％的CaF2“三七渣”，但由于渣中大量的CaF2对耐火材料具有极强的浸蚀性，目前还没有什么耐火材料可以抗该渣浸蚀，现阶段这种渣系只能用在电渣重熔的铜质结晶器内。但电渣重熔生产效率低，处理钢量有限，不能满足大量生产要求，为了将该渣系用在大批量净化钢水上，需要一种辅助装置。
申请号2017113335774的专利公开了一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法，其主要特征是在中间包当中布置液渣池，钢包流出的钢水先进入到液渣池，在流出的过程当中和液渣相互接触实现对钢液的净化处理。该方法虽然也能实现对钢液的渣系净化效果，但存在一定不足。首先，钢液与液渣的密度差比较大，流出的钢液会快速通过液渣，钢液与液渣接触时间短，渣洗效果有限。其次，由于渣池中渣料比较多，为了达到更好的渣洗净化效果，需要融熔态的渣料具有较高的温度，该专利采取了在渣池中设置了两根正负加热电极来对渣料进行加热的方法，其原理是通过正负电极与渣料构成回路来实现对渣料的加热，因此加热效果受限于渣料的导电性能及渣料的状态，如果渣料导电性不好或是渣料当中有部分凝固，则加热效果就会受到影响。另外，从其装置上可以看出，从钢包流出的钢液要经过正负电极之间，在加上流出的钢液受到布置在长水口上搅拌器的影响，很容易造成两根电极因流入的钢水而发生短路，进而对设备造成损坏。最后值得注意的是在中间包上对钢水进行渣系净化处理容易引起中间包液面波动，进而会波及与之相连的结晶器内钢液面的稳定，对连铸坯质量不利。为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种感应加热式钢液渣洗净化装置及使用方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种感应加热式钢液渣洗净化装置，将低熔点侵蚀性较强的精炼渣用来对钢液进行渣洗，避免现有技术中存在加热效果受限于渣料的导电性能及渣料的状态，电极加热易引起短路以及液面波动对铸坯质量造成不良影响的不足，从而来提高钢液的洁净度，为高洁净度钢的生产创造良好条件。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种感应加热式钢液渣洗净化装置，包括盛装容器、感应加热线圈、电磁搅拌器，盛装容器包括外壳、内衬耐火层，盛装容器底部设有底吹透气砖及出钢通道，盛装容器上部的内衬耐火层的内侧设有捣打耐火层，捣打耐火层内侧设有混有氧化镁的石墨衬层，捣打耐火层内部设有感应加热线圈，盛装容器的外部设有电磁搅拌器，电磁搅拌器的磁极呈螺旋线布置。
所述的出钢通道下方设有滑板。
所述的外壳上设有多个竖向的安装电磁搅拌器的滑道。
所述的混有氧化镁的石墨衬层的厚度为30～100mm，高度为1000～2000mm。
所述的混有氧化镁的石墨衬层采用镁碳砖砌筑，镁碳砖的成分和原料粒度要求为：MgO的质量百分含量为10～30％，C的质量百分含量为70～90％，原料镁砂的粒径分布要求：2～7mm占40～60％，0.5～1.5mm占20～40％，<0.5mm占10～30％，石墨粉粒径<0.2mm。
一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的钢液净化方法，具体包括：
步骤1：将待处理钢液5装入到盛装容器当中，其装入量控制在钢液面距混有氧化镁的石墨衬层底沿150～300mm处；
步骤2：向盛装容器当中分两批加入精炼渣，第一批加入总量的1/5～1/2，然后通过底吹透气砖向钢液内吹入氩气，氩气流量控制在300～800NL/min，利用钢液的热量将这部分精炼渣料熔化，待精炼渣料全部熔化后，将氩气流量调整到30～80NL/min(钢液的脱氧方式是非铝镇静钢，氩气流量为30～50NL/min，钢液的脱氧方式是铝镇静钢，氩气流量为50～80NL/min)；
步骤3：将第二批渣料全部加入到盛装容器当中，并启动电磁感应加热线圈，对加入的渣料进行加热熔化，并将氩气流量调整到500～1000NL/min；
步骤4：待加入的精炼渣完全熔化后，启动电磁搅拌器对钢渣界面实施螺旋式搅拌，处理前期搅拌器的电压控制在500～600V，电流控制在800～900A，频率控制在3～5Hz,功率控制在450～500Kw，搅拌模式采用间隔螺旋式电磁搅拌模式，处理后期搅拌器的电压控制在450～500V，电流控制在600～800A，频率控制在5～10Hz,功率控制在300～400Kw,搅拌模式采用连续螺旋式电磁搅拌模式；
步骤5：渣洗结束后，关闭电磁搅拌器，同时将透气砖的氩气流量调整到0～60NL/min(钢液的脱氧方式是非铝镇静钢，氩气流量为0～30NL/min，钢液的脱氧方式是铝镇静钢，氩气流量为30～60NL/min)，完成钢液的渣洗净化操作。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提高钢液的洁净度，为高洁净度钢的生产创造良好条件。解决现有技术中存在加热效果受限于渣料的导电性能及渣料的状态，电极加热易引起短路以及液面波动对铸坯质量造成不良影响的不足。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明电磁搅拌器的磁极展开布置图。
图中：感应加热线圈1，液渣2，混有氧化镁的石墨衬层3，捣打耐火层4，钢液5，出钢通道6，滑板7，透气砖8，外壳9，电磁搅拌器10，内衬耐火层11，滑道12。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1-图3，一种感应加热式钢液渣洗净化装置，包括盛装容器、感应加热线圈1、电磁搅拌器10。盛装容器包括外壳9、内衬耐火层11，盛装容器上部的内衬耐火层11的内侧设有捣打耐火层4，捣打耐火层4内侧设有混有氧化镁的石墨衬层3，捣打耐火层4内部设有感应加热线圈1。
混有氧化镁的石墨衬层3是为了提高感应加热过程中的加热效果，该层的厚度为30～100mm，高度为1000～2000mm。砌筑混有氧化镁的石墨层用的砖成分和原料粒度要求如下，MgO的质量百分含量为10～30％，C的质量百分含量为70～90％，含有MgO的镁砂原料粒径分布要求2～7mm占40～60％，0.5～1.5mm占20～40％，＜0.5mm占10～30％，石墨粉粒径<0.2mm。在向盛装容器内加入精炼渣时，部分与钢水接触的精炼渣会熔化成液渣2，而剩余部分还是以固体形式存在，为了使其熔化，通过感应加热可以迅速使混有氧化镁的石墨衬层处于高温状态，进而来完成对剩余精炼渣的熔化。
盛装容器外壳9的外部设有电磁搅拌器10，电磁搅拌器10的磁极呈螺旋线布置。为了改善容器内部钢液5和液渣2的界面反应动力学条件，电磁搅拌器10设置在与混有氧化镁的石墨衬层3的下部对应位置，外壳外部设有多个竖向滑道12，电磁搅拌器整体能够进行位置调节。其调节范围在±300mm。
电磁搅拌器的技术参数如下：电压为450～600V，电流为600～900A,频率为3～10Hz，功率为300～500kW,搅拌模式为间隔和连续两种螺旋搅拌模式.
为了进一步提高容器的渣洗效果，在盛装容器的底部设有底吹透气砖8及出钢通道6，在出钢通道6的下部设有能够进行打开和关闭的滑板7。
实施例1
一种感应加热式钢液渣洗净化装置，包括盛装容器、感应加热线圈1、电磁搅拌器10。盛装容器包括外壳9、内衬耐火层11，盛装容器上部的内衬耐火层11的内侧设有捣打耐火层4，捣打耐火层4内侧设有混有氧化镁的石墨衬层3，该层的厚度为50mm，高度为1500mm。砌筑混有氧化镁的石墨衬层3用的镁碳砖的成分和原料粒度要求如下，MgO的质量百分含量为15％，C的质量百分含量为85％，含有MgO的镁砂原料粒径分布要求5mm占50％，1.1mm占30％，<0.5mm占20％，石墨粉粒径为0.1mm。
捣打耐火层4内部设有感应加热线圈1。
盛装容器外壳9的外部设有电磁搅拌器10，电磁搅拌器10的磁极呈螺旋线布置。电磁搅拌器10设置在与混有氧化镁的石墨衬层3的下部对应位置，外壳外部设有多个竖向滑道12，电磁搅拌器整体能够进行位置调节。其调节范围在±300mm。电磁搅拌器的技术参数如下：电压为500V，电流为700A,频率为5Hz，功率为400kW，搅拌模式为间隔和连续两种螺旋搅拌模式。
在盛装容器的底部设有底吹透气砖8及出钢通道6，其中，在出钢通道6的下部设有能够进行打开和关闭的滑板7。
实施例2
一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的净化方法在处理帘线钢(非铝镇静钢)时的使用方法包括：
步骤1：将待处理钢液5装入到盛装容器当中，其装入量控制在钢液面距混有氧化镁的石墨衬层3底沿200mm处；
步骤2：向盛装容器当中分两批加入精炼渣，第一批加入总量的3/10，然后通过透气砖8向钢液5内吹入氩气，氩气流量控制在400NL/min，利用钢液的热量将这部分精炼渣料熔化，待精炼渣料全部熔化后，将氩气流量调整到40NL/min；
步骤3：将第二批渣料全部加入到盛装容器当中，并启动电磁感应加热线圈，对加入的渣料进行加热熔化，并将氩气流量调整到600NL/min；
步骤4：待加入的精炼渣完全熔化后，启动电磁搅拌器对钢渣界面实施螺旋式搅拌。处理前期搅拌器的电压控制在550V，电流控制在850A，频率控制在4Hz,功率控制在480kW,搅拌模式采用交替时间为3s的螺旋式电磁搅拌模式。处理后期搅拌器的电压控制在460V，电流控制在650A，频率控制在6Hz,功率控制在450kW,搅拌模式采用连续螺旋式电磁搅拌模式；
步骤5：渣洗结束后关闭电磁搅拌器，同时将透气砖5的氩气流量调整到10NL/min，完成钢液的渣洗净化操作。
实施例3
一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的净化方法在处理IF钢(铝镇静钢)时的使用方法包括：
步骤1：将待处理钢液5装入到盛装容器当中，其装入量控制在钢液面距混有氧化镁的石墨衬层3底沿250mm处；
步骤2：向盛装容器当中分两批加入精炼渣，第一批加入总量的4/10，然后通过透气砖8向钢液5内吹入氩气，氩气流量控制在500NL/min，利用钢液的热量将这部分精炼渣料熔化，待精炼渣料全部熔化后，将氩气流量调整到50NL/min；
步骤3：将第二批渣料全部加入到盛装容器当中，并启动电磁感应加热线圈，对加入的渣料进行加热熔化，并将氩气流量调整到900NL/min；
步骤4：待加入的精炼渣完全熔化后，启动电磁搅拌器对钢渣界面实施螺旋式搅拌。处理前期搅拌器的电压控制在580V，电流控制在880A，频率控制在3Hz,功率控制在500kW,搅拌模式采用连续螺旋式电磁搅拌模式。处理后期搅拌器的电压控制在480V，电流控制在660A，频率控制在5Hz,功率控制在480kW,搅拌模式采用交替时间为8s的螺旋式电磁搅拌模式；
步骤5：渣洗结束后关闭电磁搅拌器，同时将透气砖5的氩气流量调整到30NL/min，完成钢液的渣洗净化操作。
该方法可以明显提高铸坯洁净度降低铸坯夹杂物含量，同时也能够大幅提高铸坯的表面质量合格率，其使用效果如下表所示。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
Claims (5)
1.一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的钢液净化方法，其特征在于，感应加热式钢液渣洗净化装置包括盛装容器、感应加热线圈、电磁搅拌器，盛装容器包括外壳、内衬耐火层，盛装容器底部设有底吹透气砖及出钢通道，盛装容器上部的内衬耐火层的内侧设有捣打耐火层，捣打耐火层内侧设有混有氧化镁的石墨衬层，捣打耐火层内部设有感应加热线圈，盛装容器的外部设有电磁搅拌器，电磁搅拌器的磁极呈螺旋线布置，搅拌模式为间隔和连续两种螺旋搅拌模式；钢液净化方法，具体包括：
步骤1： 将待处理钢液装入到盛装容器当中，其装入量控制在钢液面距混有氧化镁的石墨衬层底沿150～300mm处；
步骤2 ：向盛装容器当中分两批加入精炼渣，第一批加入总量的1/5～1/2，然后通过底吹透气砖向钢液内吹入氩气，氩气流量控制在300～800NL/min，利用钢液的热量将这部分精炼渣料熔化，待精炼渣料全部熔化后，将氩气流量调整到30～80NL/min；
步骤3：将第二批渣料全部加入到盛装容器当中，并启动电磁感应加热线圈，对加入的渣料进行加热熔化，并将氩气流量调整到500～1000NL /min；
步骤4 ：待加入的精炼渣完全熔化后，启动电磁搅拌器对钢渣界面实施螺旋式搅拌，处理前期搅拌器的电压控制在500～600V，电流控制在800～900A ，频率控制在3～5Hz,功率控制在450～500Kw，搅拌模式采用间隔螺旋式电磁搅拌模式，处理后期搅拌器的电压控制在450～500V，电流控制在600～800A ，频率控制在5～10Hz,功率控制在300～400Kw,搅拌模式采用连续螺旋式电磁搅拌模式；
步骤5 ：渣洗结束后，关闭电磁搅拌器，同时将透气砖的氩气流量调整到0～60NL/min，完成钢液的渣洗净化操作。
2.根据权利要求1所述的一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的钢液净化方法，其特征在于，所述的出钢通道下方设有滑板。
3.根据权利要求1所述的一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的钢液净化方法，其特征在于，所述的外壳上设有多个竖向的安装电磁搅拌器的滑道。
4.根据权利要求1所述的一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的钢液净化方法，其特征在于，所述的混有氧化镁的石墨衬层的厚度为30～100mm，高度为1000～2000mm。
5.根据权利要求1所述的一种采用感应加热式钢液渣洗净化装置的钢液净化方法，其特征在于，所述的混有氧化镁的石墨衬层采用镁碳砖砌筑，镁碳砖的成分和原料粒度要求为：MgO的质量百分含量为10～30%，C的质量百分含量为70～90%，原料镁砂的粒径分布要求：2～7mm占40～60%，0.5～1.5mm占20～40%，<0.5mm占10～30%，石墨粉粒径<0.2mm。
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2019
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