CN110423862B - 一种双管式电磁搅拌rh装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双管式电磁搅拌RH装置及方法，所述装置包括钢包、真空室、上升管、下降管、铁芯和感应线圈，其中真空室底部连接上升管和下降管，两管下端口与钢包连通，凸字型铁芯布置于RH装置钢包的一侧，线圈缠绕于铁芯的凸起部分，且线圈与钢包壁面保持平行。所述方法为：(1)靠吹氩气，引导钢水通过真空室和下降管产生循环运动；(2)当吹氩搅拌使得钢液循环运动趋于稳定时，在感应线圈中通入交流电，不断对RH精炼装置中钢包的钢液进行电磁搅拌，改善钢包液面的流动状态；(3)待钢水因脱碳氧化使钢水温度升至出钢点温度时，先停止电磁搅拌，再停止吹氩。该方法能更加均匀钢液的温度及成分，改善钢包表面的流动状态，使渣层吸附夹杂物。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种双管式电磁搅拌RH装置及方法
背景技术
市场对钢铁的大量需求推动了超低碳钢生产技术的开发和完善，其中最关键的生产工艺和技术要点是洁净钢等超纯净钢的二次精炼技术的开发和应用。在现有的众多炉外精炼技术中，RH真空精炼技术以其精炼效果好、处理周期短、适应性强、处理能力大等诸多特点被世界上大多数钢铁公司所采用，成为二次炉外精炼技术的主流。
RH真空精炼技术所采用的RH设备原理是在脱气室下部设有两根与其相通的循环流管，其中一根为上升管，另一根为下降管，脱气处理时将两根循环流管插入钢液中，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管道进入脱气室，同时上升管中吹入驱动气体氩气，利用气泡泵原理引导钢水通过脱气室和下降管产生循环运动，并在脱气室内脱除气体。RH精炼装置具有真空脱碳、真空脱气、脱硫、脱磷、升温、均匀钢水温度和均匀钢水成分和去除夹杂物的功能。目前常用的炉外精炼手段包括真空处理、电磁搅拌、电弧加热、吹氩和吹氧，也有这几种方式的组合，例如真空吹氩、真空加热电磁搅拌、钢包底吹氩电磁搅拌等。精炼目的主要有脱气、加热搅拌、均匀化、调整钢液成分等。上述各种精炼方式大多都是对容器内的钢液进行搅拌，而主要的搅拌方式就是电磁搅拌和吹氩搅拌。在RH精炼装置内的吹氩搅拌，有效地均匀了钢液的温度和成分，但却使钢液在钢包液面处的流动不明显，形成死区，影响了钢液的成分，对连铸等后续工艺造成负担。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双管式电磁搅拌RH装置及方法，可更好的改善钢包表面钢液流动。本发明的技术方案如下：
一种双管式电磁搅拌RH装置，包括钢包、真空室、上升管、下降管、铁芯和感应线圈，其中真空室底部设有上升管和下降管，上升管和下降管的下端口与钢包连通，凸字型铁芯为实心多连凸起型结构，布置于RH装置钢包外部的一侧，线圈缠绕于铁芯的凸起部分，且线圈的径向与钢包壁面保持平行；铁芯长度低于RH装置的钢包高度1000mm；在所述双管RH装置外部，且在感应线圈外围设置风冷或水冷装置，用于降低线圈温度。
所述铁芯上设有支撑杆，与外部支架相连，用于固定铁芯，并保证线圈的轴线与钢包壁面保持平行。铁芯材质为磁导率高于800H/m的软磁材料。优选硅钢片；铁芯大小依据钢包尺寸以及线圈功率等制定。
所述感应线圈的功率为1～1000KW，感应线圈的材质包括纯铜、紫铜等铜基合金。
冶炼钢种主要涉及硅钢、超低碳钢等纯净钢。
上述双管RH装置中，还设有风冷或水冷装置，设置在所述双管RH装置外部，用来降低线圈温度。
一种双管式电磁搅拌RH的方法是采用上述双管式电磁搅拌RH装置，按照以下工艺步骤进行：
(1)将两根循环流管插入钢液中，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管道进入脱气室，同时上升管中吹入驱动气体氩气，引导钢水通过真空室和下降管产生循环运动；
(2)当吹氩搅拌使得钢液循环流动趋于稳定时，打开风冷或水冷装置，在感应线圈中通入交流电，使铁芯中产生交变磁通，其中电流大小为10～3000A，不断对RH精炼装置中钢包的钢液进行电磁搅拌，改善钢包液面的流动状态；
(3)待钢水因脱碳氧化使钢水温度升至出钢点温度时，先停止电磁搅拌，并停止风冷或水冷装置，再停止吹氩，将钢水引入下一个工序。
本发明装置进行钢液搅拌的原理为：线圈绕组于凸型铁芯产生行波磁场，运动的导电钢水与行波磁场相互作用产生感应电流，感应电流与行波磁场相互作用产生电磁力使钢水在不和铁芯与感应线圈接触的情况下，改变钢液的流动状态及传热传质条件，改善钢包液面的流动状态，达到搅拌的效果，更好地均匀钢液成分温度等。在电磁力的作用下，钢包液面夹杂物颗粒运动加快，也促使夹杂物上浮到钢包渣金界面得以去除。
本发明的有益效果为：本发明装置利用在RH装置靠近上升管(或下降管)一侧钢包壁面安装铁芯和感应线圈，通过施加交流电产生向上(或向下)的电磁力实现对钢液的电磁搅拌，可以更好地均匀钢液的温度及成分，改善钢包表面的流动状态。使RH精炼装置钢包中钢液的夹杂物向钢包表面渣金界面移动，使渣层吸附夹杂物。并且感应电流在对钢水搅拌的过程中还具有噪音小搅拌效果好的优点。此外，本发明装置设计简单，操作方便易于控制。
附图说明
图1为本发明实施例1的双管式电磁搅拌RH装置的主视图，其中凸型铁芯布置于钢包一侧；线圈缠绕在铁芯上；
图2为双管式RH装置；
图3为实施例1的双管式电磁搅拌RH装置的流场，其中，箭头的长短代表钢液流速的大小，箭头的方向代表钢液流动的方向；
图4为实施例2的双管式电磁搅拌RH装置的流场，其中，箭头的长短代表钢液流速的大小，箭头的方向代表钢液流动的方向；
图5为对比例的双管式RH装置的流场，其中，箭头的长短代表钢液流速的大小，箭头的方向代表钢液流动的方向。
图中：1真空室；2上升管；3钢包；4铁芯；5感应线圈；6下降管；7支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种对比例和两种实施例做进一步说明。
对比例
一种双管式RH装置，如图2所示，包括钢包3、真空室1、上升管2、下降管4，其中真空室1底部设有上升管2和下降管4，上升管2和下降管4下端口与钢包3连通。
采用上述双管式RH装置搅拌钢液的方法，所述钢种为超低碳钢，按照以下工艺步骤进行：
(1)将两根循环流管插入钢液中，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管道进入脱气室，同时上升管中吹入驱动气体氩气，引导钢水通过真空室和下降管产生循环运动；
(2)待钢水因脱碳氧化使钢水温度升至出钢点温度时，停止吹氩，将钢水引入下一个工序。
实施例1
一种双管式电磁搅拌RH装置，如图1所示，包括钢包3、真空室1、上升管2、下降管6、铁芯4和感应线圈5，其中真空室1底部设有上升管2和下降管6，上升管2和下降管6下端口与钢包3连通，铁芯4为实心的凸型结构，平行于上升管2或下降管6的壁面一侧，线圈5缠绕于铁芯4的凸起部分，且线圈5的轴线与钢包壁面保持平行。
所述铁芯4上设有支撑杆7，与外部支架相连，用于固定铁芯，并保证线圈5的轴线与钢包壁面保持平行，铁芯材质为硅钢片。
所述感应线圈的电流为1000A，频率为5Hz，感应线圈的材质为铜基合金。
上述双管式电磁搅拌RH装置中，还设有风冷或水冷装置，设置在所述双管RH装置外部，用来降低线圈温度。
采用上述双管式电磁搅拌RH装置搅拌钢液的方法，所述钢种为超低碳钢，按照以下工艺步骤进行：
(1)将两根循环流管插入钢液中，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管道进入脱气室，同时上升管中吹入驱动气体氩气，引导钢水通过真空室和下降管产生循环运动；
(2)当吹氩搅拌使得钢液流动状态趋于稳定时，打开风冷或水冷装置，在感应线圈中通入交流电，使铁芯中产生交变磁通，其中电流大小为1000A，频率为5Hz，对RH精炼装置中钢包的钢液进行电磁搅拌，改善钢包液面的流动状态，促进夹杂物上浮到渣金界面；
(3)待钢水因脱碳氧化使钢水温度升至出钢点温度时，先停止电磁搅拌，并停止风冷或水冷装置，再停止吹氩，将钢水引入下一个工序。
实施例2
一种双管式电磁搅拌RH装置，如图1所示，包括钢包3、真空室1、上升管2、下降管6、铁芯4和感应线圈5，其中真空室1底部设有上升管2和下降管6，上升管2和下降管6下端口与钢包3连通，铁芯4为实心的凸型结构，平行于上升管2或下降管6的壁面一侧，线圈5缠绕于铁芯4的凸起部分，且线圈5的轴线与钢包壁面保持平行。
所述铁芯4上设有支撑杆7，与外部支架相连，用于固定铁芯，并保证线圈5的轴线与钢包壁面保持平行，铁芯材质为硅钢片。
所述感应线圈的电流为800A，频率为0.5Hz，感应线圈的材质为铜基合金。
上述双管式电磁搅拌RH装置中，还设有风冷或水冷装置，设置在所述双管RH装置外部，用来降低线圈温度。
采用上述双管式电磁搅拌RH装置搅拌钢液的方法，所述钢种为超低碳钢，按照以下工艺步骤进行：
(1)将两根循环流管插入钢液中，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管道进入脱气室，同时上升管中吹入驱动气体氩气，引导钢水通过真空室和下降管产生循环运动；
(2)当吹氩搅拌使得钢液流动状态趋于稳定时，打开风冷或水冷装置，在感应线圈中通入交流电，使铁芯中产生交变磁通，其中电流大小为800A，频率为0.5Hz，对RH精炼装置中钢包的钢液进行电磁搅拌，改善钢包液面的流动状态，促进夹杂物上浮到渣金界面；
(3)待钢水因脱碳氧化使钢水温度升至出钢点温度时，先停止电磁搅拌，并停止风冷或水冷装置，再停止吹氩，将钢水引入下一个工序。
在使用上述双管式电磁搅拌RH装置对钢业进行电磁搅拌的过程中，靠真空室被抽真空后建立的压差使钢液由环流管2、6进入真空室1，利用气泡泵原理引导钢水通过上升管2进入真空室1中，再从真空室1通过下降管6进入钢包3中；从而在真空室、上升管、下降管和钢包中循环运动。相较于对比例，实施例1感应线圈5中通入交流电，产生电磁场，钢包3中产生感应电动势。钢液产生的电磁力，由图3与图5的对比可以看出，钢液在靠近上升管一侧的液面处形成环流，使钢水在钢包表面流动活跃，可以更好的均匀钢液的温度及成分，改善钢液表面的流动状态，促使夹杂物向渣层移动，被钢包液面的渣层带走；与此同时，夹杂物在受到电磁力作用后，迫使夹杂物颗粒碰撞更加激烈，促进夹杂物的长大，同时不断向渣金界面聚集，有效促进了夹杂物的去除。但实施例2相较于实施例1，由于电流，频率均低于实施例1，钢液在靠近上升管一侧的液面处形成的环流明显减弱，从而影响夹杂物向渣层移动，夹杂物颗粒碰撞激烈程度降低。去夹杂效果弱化不利于夹杂物长，去夹杂效果弱化。但实施例1与实施例2由钢液电阻所产生的焦耳热也都能对精炼过程起到一定的温度补偿作用。
Claims (3)
1.一种双管式电磁搅拌RH装置，其特征在于，包括钢包、真空室、上升管、下降管、铁芯和感应线圈，其中真空室底部设有上升管和下降管，上升管和下降管的下端口与钢包连通，凸字型铁芯为实心多连凸起型结构，所述凸起型结构有四个，布置于RH装置靠近上升管或下降管一侧钢包壁面上，线圈缠绕于铁芯的凸起部分，且线圈的径向与钢包壁面保持平行；铁芯长度低于RH装置的钢包高度1000mm；在所述双管式电磁搅拌RH装置外部，且在感应线圈外围设置风冷或水冷装置，用于降低线圈温度。
2.根据权利要求1所述的一种双管式电磁搅拌RH装置，其特征在于，所述凸字型铁芯材质为磁导率高于800H/m的软磁材料。
3.采用权利要求1或2所述的双管式电磁搅拌RH装置对钢液进行搅拌的方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)将两根循环流管插入钢液中，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管道进入脱气室，同时上升管中吹入驱动气体氩气，引导钢水通过真空室和下降管产生循环运动；
(2)当吹氩搅拌使得钢液循环运动趋于稳定时，打开风冷或水冷装置，在感应线圈中通入交流电，使铁芯中产生交变磁通，其中电流大小为10～3000A，不断对RH精炼装置中钢包的钢液进行电磁搅拌，改善钢包液面的流动状态；
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20210709 |