CN111094598A - 真空脱气设备和精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空脱气设备和利用该真空脱气设备的精炼方法，该设备包括：真空槽，该真空槽具有位于其中的空间；多个浸渍管，所述多个浸渍管被安装在真空槽的下部部分处，并且所述多个浸渍管能够被浸入位于容器中的待处理的材料中；多个喷嘴，所述多个喷嘴被设置成在任一个浸渍管的内壁上沿周向方向间隔开；气体供应器，该气体供应器连接至所述多个喷嘴；以及控制器，该控制器用于对气体供应器进行控制以便不对称地向所述多个喷嘴供应气体，并且真空脱气设备和精炼方法可以通过在保持气体的总量的同时增加待处理的材料中的湍流成分来提高该待处理的材料中的夹杂物的去除效率。

Description

真空脱气设备和精炼方法

技术领域

本公开涉及真空脱气设备和精炼方法，并且更特别地涉及能够提高夹杂物去除效率的真空脱气设备和利用该真空脱气设备的精炼方法。

背景技术

通常，回流式真空脱气设备是一种被设置成用于对从转炉所取出的钢水的成分和温度进行微调并且执行脱气处理的设备。该钢水在该回流式真空脱气设备中被脱气并且被生产作为高度精炼的钢水。

该回流式脱气设备包括：钢包，该钢包用于容纳钢水；真空槽，该真空槽被设置在钢包的上方，该真空槽被用于对钢水进行脱气处理并且该真空槽使钢水向内回流；以及一对浸渍管，所述一对浸渍管被浸入钢水中。所述一对浸渍管包括上升管和下降管，并且该上升管具有安装于其内壁上的多个喷嘴。下面将描述利用回流式真空脱气设备的钢水精炼过程。

首先，将容纳有待精炼的钢水的钢包运输至真空槽的下方，将一对浸渍管浸入钢水中，并且然后对真空槽内部进行减压且将钢包中的钢水引入到真空槽中。随后，通过多个喷嘴将回流气体注入到上升管中。

形成了一系列循环流、例如回流式流，其中，在将回流气体注入到上升管中的同时，钢包中的钢水通过上升管被引入到真空槽中，并且真空槽中的钢水通过下降管而返回至钢包。在此时，钢水在真空槽内被脱气，并且钢水的成分和温度被微调。

用于通过形成回流式流来对钢水进行脱气的上述过程大致分为脱气阶段和后回流阶段。在脱气阶段期间，钢水中的碳被去除，并且在完成该脱气阶段时，具有铝组分的脱氧剂被注入到钢水中，以在后回流阶段期间以夹杂物的形式去除钢水中的氧。随后，在该后回流阶段继续进行的同时，夹杂物在钢水内相互碰撞、增长到预定的尺寸、漂浮并分离，并且因此可以被收集在钢包的上部部分上的炉渣中。

同时，当于完成后回流阶段之后钢水中仍残留夹杂物时，在下一个连铸过程中会导致浸入式水口的堵塞，并且导致铸件的质量下降。因此，在后回流阶段中去除夹杂物是非常重要的。

在后回流阶段中，夹杂物的去除取决于夹杂物的结合和生长行为。也就是说，夹杂物彼此结合，颗粒的尺寸增长达到预定尺寸，并且然后夹杂物可以漂浮并从钢水中分离。在此时，由于钢水之间的界面能很高，因此颗粒之间的结合很容易，但这是基于粒子之间碰撞的前提。也就是说，夹杂物需要彼此碰撞以便彼此结合，并且夹杂物在没有相互碰撞的情况下不能结合、生长、且漂浮和分离。

为了在后回流阶段内激发夹杂物颗粒之间的碰撞，钢水应当被搅动，并且为此的唯一方法是形成钢水的回流式流。在此时，循环流的速度越高，则湍流越强，并且因此，钢水被充分搅动，钢水内的夹杂物的相互碰撞的机会增加。也就是说，在利用回流式真空脱气设备对钢水进行精炼过程中，为了提高夹杂物的去除效率，应当提高钢水的循环流的速度。

同时，作为用于提高钢水的循环流的速度的方法，存在有一种增加所供应的回流气体的量的方法，但当所供应的回流气体的量增加时，上升管的耐火材料的侵蚀速度也会增加。也就是说，增加所供应的回流气体的量并提高钢水的循环流的速度的方法具有降低上升管的耐火材料的寿命的副作用。

在以下专利文献中公开了本发明的背景技术。

(相关技术文献)

(专利文献)

(专利文献1)KR10-0723376B1

发明内容

技术问题

本发明提供了能够在不改变注入到上升管中的回流气体的总量的情况下增加该上升管内的湍流的真空脱气设备以及精炼方法。

本发明还提供了能够通过增加上升管内的湍流来提高夹杂物去除效率的真空脱气设备以及精炼方法。

技术解决方案

根据一示例性实施方式，真空脱气设备包括：真空槽，该真空槽具有位于其中的可减压空间；多个浸渍管，所述多个浸渍管与真空槽连通并且所述多个浸渍管能够浸入位于布置于真空槽下方的容器内的待处理的材料中；多个喷嘴，所述多个喷嘴被安装在浸渍管中的任一个浸渍管的内壁上；气体供应器，该气体供应器连接至所述多个喷嘴并且该气体供应器能够供应气体；以及控制器，该控制器配置成对气体供应器进行控制，使得气体供应器不对称地向所述多个喷嘴供应气体。

控制器可以对气体供应器进行控制，使得在保持供应给所述多个喷嘴的气体的总量的同时，能够独立地控制供应给至少一个喷嘴或至少一个喷嘴组的气体的量。

所述多个喷嘴可以沿周向布置并且所述多个喷嘴以单独的方式或以成组的方式连接至气体供应器，并且控制器可以对气体供应器进行控制，使得供应给一些喷嘴或一些喷嘴组的气体的量不同于供应给其余喷嘴或其余喷嘴组的气体的量。

所述多个浸渍管可以包括上升管和下降管，该上升管的内壁可以被分割成多个分割表面，并且所述多个喷嘴可以形成为使得在分割表面中的每个分割表面上安装有至少一个喷嘴，并且所述多个喷嘴可以构造成形成多个喷嘴组。

所述多个分割表面可以在上升管的内壁上彼此周向间隔开，并且所述多个分割表面可以被各自沿竖向方向延伸的区域线分割。

所述区域线可以以90°的间隔彼此间隔开并且所述区域线将上升管的内壁分割成四个部分，并且控制器可以执行控制，使得总气体量的40％至50％被供应给安装于分割表面中的任一个分割表面上的喷嘴组。

控制器可以执行控制，使得总气体量的50％至60％被均匀分配到安装于相应的其余分割表面上的喷嘴组。

控制器可以执行控制，使得供应有总气体量的40％至50％的喷嘴组被周期性地或连续地改变。

根据另一示例性实施方式，精炼方法包括：将容纳待处理的材料的容器定位在真空槽的下方；将连接至真空槽的多个浸渍管浸入到待处理的材料中；对真空槽的内部进行减压，将气体供应到浸渍管中的任一个浸渍管中，并且使待处理的材料回流；以及对气体供应进行控制，以便将气体不对称地供应到浸渍管中的任一个浸渍管中。

在执行待处理的材料的回流的同时，可以从待处理的材料中去除气体成分，在待处理的材料的回流期间可以执行气体供应的控制，并且通过增加待处理的材料中的湍流成分可以提高待处理的材料中的夹杂物的生长速度。

当在其中供应有气体的浸渍管被称为上升管时，气体供应的控制可以包括：保持供应给多个喷嘴的总气体量，所述多个喷嘴在该上升管的内壁上周向安装成相互间隔开；以及对供应给至少一个喷嘴或至少一个喷嘴组的气体的量进行独立调整。

气体的量的所述独立调整可以包括：向一些喷嘴或一些喷嘴组供应大流量的气体；向除所述一些喷嘴或一些喷嘴组之外的其余喷嘴或其余喷嘴组供应少量的气体。

气体的量的所述独立调整可以包括：将上升管的内壁分割为多个分割表面；将安装于相应分割表面上的一个或多个喷嘴分组为相应喷嘴组；以及独立增加/减少供应给至少一个喷嘴组的气体的量。

当所述多个分割表面在上升管的内表面上彼此周向间隔开时，所述多个分割表面被沿竖向方向延伸的区域线分割，并且所述多个分割表面包括具有相互对应的面积和形状的第一象限表面、第二象限表面、第三象限表面、以及第四象限表面，气体的量的所述增加/减少可以包括：将总气体量的40％至50％供应给安装于所述多个分割表面中的任一个分割表面上的喷嘴组。

气体的量的所述独立增加/减少可以包括：将总气体量的50％至60％均匀分配到安装于除所述任一个分割表面之外的其余分割表面上的喷嘴组。

气体的量的所述独立增加/减少可以包括：周期性地或连续地改变供应有总气体量的40％至50％的喷嘴组。

有利效果

根据示例性实施方式，在不改变注入到上升管中的回流气体的总量的情况下，可以通过增加该上升管内的湍流来提高去除设备内循环的待处理的材料内的夹杂物的效率。因此，可以提高待处理的材料的洁净度。

如果例如在炼钢厂中在正在应用于利用回流式真空脱气设备来精炼钢水，当将上升管的内部沿径向分割为多个部分时、所述多个部分被分割成成四个，在不改变回流气体的总量的情况下在针对所述多个部分中的每个部分独立地控制回流气体的流量的同时，将该回流气体不对称地供应到上升管中，并且因此，钢水流可以被扰动。

因此，可以提高钢水流内部的湍流的湍流指数、比如湍流能量和湍流耗散率，并且可以提高钢水内部的夹杂物之间相互碰撞的可能性。因此，夹杂物在钢水内部相互组合并生长，使得可以加快夹杂物的漂浮和分离的速度，并且可以提高夹杂物的去除效果。因此，可以提高钢水的洁净度。

附图说明

图1是根据示例性实施方式的真空脱气设备的示意图；

图2是根据示例性实施方式的真空脱气设备的水平横截面图；

图3至图5是用于描述根据实验示例性实施方式的流分析结果的视图；以及

图6至图7是用于描述根据实验示例性实施方式的钢水的流分析的条件和结果的表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的各实施方式。然而，本发明可以以不同形式实现，并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式，使得本公开将更透彻和完整，并且将本发明概念的范围完全传达给本领域的技术人员。为了对示例性实施方式进行描述，附图可以被放大，并且相同的附图标记表示附图中的相同的元件。

本发明可以应用于在使各种熔融材料回流的同时通过各种方法对所述熔融材料进行处理的设备。将参考被用于钢厂中对钢水进行脱气精炼的真空脱气设备来描述示例性实施方式。

图1是根据示例性实施方式的真空脱气设备的示意图，并且图2是图示了根据示例性实施方式的真空脱气设备的主要部分的水平横截面图。

参照图1，根据示例性实施方式的真空脱气设备可以包括：真空槽100，该真空槽100被布置在容器700的上方，该真空槽100具有位于其中的可减压空间；多个浸渍管400，所述多个浸渍管400被布置在真空槽100的下部部分处，所述多个浸渍管400与真空槽100的内部连通，并且所述多个浸渍管400可以被浸入到待处理的材料M中，该待处理的材料M位于布置于真空槽100下方的容器700内；多个喷嘴511，所述多个喷嘴511被安装在浸渍管400中的任一个浸渍管的内壁上；气体供应器520，该气体供应器520连接至所述多个喷嘴511并且该气体供应器520可以供应气体；以及控制器600，该控制器600连接至气体供应器520以便能够不对称地向所述多个喷嘴511供应气体，并且该控制器600对气体供应器520进行控制。

待处理的材料M可以被容纳在真空脱气设备中并且在该设备内部循环。在此，在该设备内部循环意指待处理的材料在该设备中的真空槽与容器之间的循环。待处理的材料M可以包括完成了转炉精炼过程并且正在执行二次精炼过程的钢水。当然，待处理的材料M可以包括除钢水之外的各种熔融材料。

真空槽100可以在其中具有可减压空间，以便去除容器700内的待处理的材料M中包含的夹杂物或气体。喷枪200可以通过穿过真空槽100的上部部分来插入和安装。容器700可以被布置在真空槽100的下方。真空槽100或容器700的高度被调整成使得容器700的上部部分围绕真空槽100的下部部分，并且因此，真空槽100的下部部分可以被插入到容器700的上部部分中。真空槽100可以连接至真空泵，并且可以使用该真空泵对真空槽100的内部减压。真空槽100可以是RH槽。

真空槽可以包括上部槽110和下部槽120，并且上部槽110和下部槽120可以彼此竖向联接。上部槽110可以在其中具有可减压空间，并且上部槽110的下部部分可以被敞开。喷枪200可以通过穿过真空槽110的上部部分来插入和安装。上部槽110可以在其外壁中设置有输入开口110a、排出开口110b和取样器通道110c，用于对待处理的材料M的成分进行调整的输入材料可以通过输入开口110a被输入，在减压气氛下从待处理的材料M中去除的气体可以从排出通道110b排出，并且待处理的材料M的样品可以通过取样器通道110c来取样。

下部槽120可以具有下述内部空间：该内部空间能够减压并且待处理的材料M可以通过该内部空间，并且下部槽120可以具有可打开式的上部部分和下部部分。下部槽120可以连接至上部槽110的下部部分。待处理的材料M可以回流到下部槽120中并进行脱气处理。所述多个浸渍管400可以连接至下部槽120的下部部分。

将真空槽100的下部部分和所述多个浸渍管400连接，使得可以安装有多个回流管300。所述多个回流管300可以彼此水平间隔开、被安装在真空槽100的下部部分上、并且与真空槽100的内部连通。所述多个回流管300可以包括第一回流管300a和第二回流管300b。在此时，第一回流管300a可以是上升管的上部部分，并且第二回流管300b可以是下降管的上部部分。

所述多个浸渍管400可以通过所述多个回流管300而安装在真空槽100的下部部分上。所述多个浸渍管400可以彼此水平间隔开、被安装在所述多个回流管300的下部部分上、并且与所述多个回流管300的内部连通并且因此与真空槽100的内部连通。所述多个浸渍管400可以形成为能够被浸入到位于已运输到真空槽100下方的容器700内的待处理的材料700中。

所述多个浸渍管400可以包括第一浸渍管400a和第二浸渍管400b。在此时，第一浸渍管400a可以是上升管的下部部分，并且第二浸渍管300b可以是下降管的下部部分。第一浸渍管400a的上端部可以连接至第一回流管300a的下端部，并且第二浸渍管400b的上端部可以连接至第二回流管300b的下端部。

第一回流管300a和第一浸渍管400a形成上升管的上部部分和下部部分，并且第二回流管300b和第二浸渍管400b形成下降管的上部部分和下部部分。容器700内的待处理的材料M在穿过上升管之后可以上升，并且可以通过穿过下降管而下降。上升管和下降管用作用于待处理的材料M回流的通道。

所述多个喷嘴511可以通过穿过所述多个浸渍管400中的任一个浸渍管的内壁来安装。具体地，所述多个喷嘴511可以通过径向穿过第一浸渍管400a的内壁来安装。所述多个喷嘴511可以通过气体供应管530连接至气体供应器520。控制器600可以连接至气体供应器520。当气体供应器520通过控制器600的控制而向气体供应管530供应气体时，该气体被注入到上升管中、同时被分配到连接至气体供应管530的所述多个喷嘴511，并且因此可以传递动能。

所述多个喷嘴511可以沿周向布置在第一浸渍管400a的内壁上。所述多个喷嘴511可以彼此间隔开相同的间隔。当然，所述多个喷嘴511彼此之间可以具有不同的间隔。所述多个喷嘴511可以通过多个气体供应管530单独地或成组地连接至气体供应器520。

控制器600对气体供应器520进行控制，使得供应给所述多个喷嘴511中的一些喷嘴或一些喷嘴组的气体的量不同于供应给其余喷嘴或其余喷嘴组的气体的量。也就是说，控制器600对气体供应器520进行控制，使得供应给所述多个喷嘴511中的一些喷嘴的气体的量不同于供应给其余喷嘴的气体的量。替代性地，控制器600对气体供应器520进行控制，使得供应给所述多个喷嘴511中的一些喷嘴组的气体的量不同于供应给其余喷嘴组的气体的量。

控制器600对气体供应器520进行控制，使得向一些喷嘴或一些喷嘴组供应相对较大流量的气体，并且向其余喷嘴或其余喷嘴组供应相对较小流量的气体。在此时，供应有相对较大流量的气体的喷嘴的数目可以小于供应有相对较小流量的气体的喷嘴的数目。替代性地，第一浸渍管400a的内壁的被供应有相对较大流量的气体的喷嘴组所占据的面积或分割表面可以小于第一浸渍管400a的内壁的被供应有相对较小流量的气体的喷嘴组所占据的面积或分割表面。

因此，所述多个喷嘴511可以不对称地将气体供应到上升管中。在此，不对称性可以意指关于上升管的竖向中心轴线的沿周向方向的旋转不对称性。也就是说，以使得所述多个喷嘴511中的相对于上升管的竖向中心轴线彼此水平地面对并沿周向方向彼此间隔开的至少任一个喷嘴和面向所述任一个喷嘴的至少另一喷嘴的气体注入量的气体的供应不同可以被说为不对称供应。

容器700可以包括钢包。容器700可以在其中具有下述内部空间：待处理的材料M被容纳该内部空间中，并且容器700可以具有敞开的上部部分。

待处理的材料M被容纳在容器700中并且然后在真空槽100下方输送，并且上升管和下降管通过对真空槽100或容器700的高度进行调整而被浸入到待处理的材料M中。随后，真空槽100的内部被减压，并且利用所述多个喷嘴511将气体例如回流气体注入到上升管中，同时将待处理的材料M注入到上升管的内部、下降管的内部和真空槽100的内部。在此时，可以使用包括氩气的各种惰性气体作为回流气体。

当气体被注入到上升管中时，该待处理的材料M与下降管内的待处理的材料M之间的比重出现差异，上升管内形成上升流并且在下降管中形成下降流，因此，形成了待处理的材料M的回流式流。随后，将待处理的材料M中的各种气体成分通过真空槽100内的真空槽100的减压进行脱气。

同时，为了在对待处理的材料M脱气的同时去除待处理的材料M中的氧成分，将作为脱氧元素的铝输入至待处理的材料M中作为脱氧剂。该脱氧剂以与待处理的材料M中的氧反应并生成氧化铝夹杂物的方式来去除待处理的材料M中的氧。

夹杂物可以通过待处理的材料M中的颗粒之间的碰撞来结合和生长，并且生长达到预定尺寸的夹杂物可以通过浮力漂浮并收集到正在漂浮于容器100内的待处理的材料M的上表面上的炉渣中。为了使夹杂物有效地生长，待处理的材料M以高速进行回流以形成湍流，并且应当利用该湍流来使夹杂物的颗粒彼此碰撞。

在示例性实施方式中，在保持注入到上升管中的气体的总量(总流量)的同时，可以增加待处理的材料M中的湍流成分。

为了在保持注入到上升管中的气体的总量(总流量)的同时增加待处理的材料M中的湍流成分，所述多个喷嘴511、气体供应管530和气体供应器520的连接结构被构造如下。

参照图2，上升管的下内壁可以被分割成多个分割表面。也就是说，第一浸渍管400a的内壁可以被分割成多个分割表面。所述多个分割表面可以在上升管的内壁上彼此周向间隔开，并且被各自沿竖向方向延伸的区域线(未示出)分割。在此时，所述区域线绕上升管的中心轴线(未示出)以90°的间隔彼此周向间隔开并且所述区域线将上升管的内壁分割成四个部分，并且因此，四个分割表面——例如第一分割表面S1、第二分割表面S2，第三分割表面S3和第四分割表面S4——可以形成在第一浸渍管400a的内壁上。当然，分割方法和分割表面的数目可以变化。例如，分割方法可以变化，比如二分割、三分割或五分割，并且因此，分割表面的数目可以变化。此外，分割表面可以各自具有不同的面积。例如，区域线可以在预定角度范围内以不同的间隔彼此间隔开。也就是说，区域线可以在大于或小于90°的预定角度范围内具有彼此不同的间隔。

所述多个喷嘴510可以彼此周向间隔开，并且所述多个喷嘴510可以为每个分割表面设置至少一个喷嘴。设置至每个分割表面的喷嘴可以形成喷嘴组，使得所述多个喷嘴510可以形成多个喷嘴组。

例如，为单个分割表面设置六个喷嘴。例如，喷嘴可以从第一分割表面S1中的第一喷嘴(#1)依次设置、从第二分割表面S2中的第七喷嘴(#7)依次设置、从第三分割表面S3中的第十三喷嘴(#13)依次设置、并且从第四分割表面S4中的第十九喷嘴(#19)依次设置。当然，每个分割表面中的喷嘴的数目可以进行不同的改变。

可以为每个分割表面设置多个分配管512，以便将设置至每个分割表面的喷嘴结合到每个喷嘴组中。所述多个分配管512可以以为一个分割表面设置一个分配管的安装方式而安装至每个分割表面上，并且所述多个分配管512可以被连接至每个分割表面中的喷嘴。

可以设置多个气体供应管530来连接分配管和气体供应器520，或者气体供应管530的上升管侧端部部分可以分支成多个分支并且连接至每个分配管。

气体供应器520可以通过多个相应的气体供应管530连接至多个喷嘴组，并且气体供应器520可以向所述多个喷嘴511供应气体。在此时，可以为每个喷嘴组调整气体的供应。该调整操作可以由控制器600来控制。

参照图1，为了增加上升管内的湍流成分，控制器600可以执行控制，使得在保持注入到上升管中的气体的总量(总流量)的同时，供应给安装于至少一个分割表面的喷嘴组的气体的量不同于供应给安装于至少另一分割表面的喷嘴的气体的量。也就是说，可以对气体的供应进行控制，使得气体不对称地供应到上升管中。

换句话说，控制器600可以对气体供应器520进行控制，使得在保持供应给所述多个喷嘴511的气体的总量的同时，可以对供应给至少一个喷嘴或至少一个喷嘴组的气体的量进行独立地控制。

控制器600具有用于有效去除夹杂物例如脱氧夹杂物的回流气体的不对称吹气模式。当控制器600利用回流气体的非对称吹气模式来控制气体供应器520的操作时，在保持注入到上升管中的气体的总量(总流量)的同时，可以增加上升管内的湍流成分。因此，增加了夹杂物的碰撞频率，可以促进夹杂物的生长，并且因此可以有助于夹杂物的漂浮和分离。在此时，由于气体的总量得以保持，因此可以抑制或防止上升管的内壁的耐火材料的侵蚀。

在此时，控制器600可以对气体供应器520进行控制，使得在向安装于任一个分割表面上的喷嘴组供应总气体量的40％至50％的同时，将总气体量的50％至60％均匀地分配到安装于其余分割表面上的喷嘴组。

此外，控制器600可以对气体供应器520进行控制，使得供应有总气体量的40％至50％的喷嘴组周期性地或连续地变化。当然，除了上述控制方法之外，控制器600还可以具有各种非对称吹气模式。

根据控制器600的这种控制，在保持注入到上升管中的气体的总量的同时，气体供应器520可以不对称地向所述多个喷嘴511供应气体并且增加待处理的材料M中的湍流成分。

待处理的材料M的回流速度和回流量根据在所述多个喷嘴511中吹入到待处理的材料M中的气体的流量来确定，并且当气体流量增加时，待处理的材料M的回流量和回流速度增加，并且因此，通过在待处理的材料M的流内形成湍流可以提高脱气效率以及夹杂物的碰撞和生长。在此时，在示例性实施方式中，由于总气体量与相关技术中的总气体量相比并不增加，因此即使在湍流增加的情况下，耐火材料的使用寿命也不会降低。同时，气体可以以相同的量分配并供应到单个组中的喷嘴，但是示例性实施方式并不特别限于此。

在下文中，参照图1和图2，将对根据示例性实施方式的精炼方法进行描述。根据示例性实施方式的精炼方法包括：用于将容纳待处理的材料M的容器700定位在真空槽100下方的步骤；用于将附接在真空槽100下方的多个浸渍管400浸入的步骤；用于对真空槽100的内部进行减压并且将气体供应到任一个浸渍管中以使待处理的材料M回流的步骤；以及用于对气体供应进行控制使得气体不对称地供应到任一个浸渍管中的步骤。

首先，准备容纳待处理的材料M的容器700，并且该容器700被定位在真空槽100的下方。随后，通过升高容器700或降低真空槽100而将多个浸渍管400附接至真空槽100的下部部分。该步骤可以被称为容器700和真空槽100的联接步骤。

随后，对真空槽100的内部进行减压，并且向任一个浸渍管供应气体以使待处理的材料M回流。在此时，气体被供应到第一浸渍管400a中以使待处理的材料M回流。

随后，在执行用于通过向第一浸渍管400a供应气体来使待处理的材料M回流的上述步骤的同时，利用控制器600来控制由气体供应器520向所述多个喷嘴511的气体供应，使得气体被供应到任一个浸渍管例如第一浸渍管400a中。

可以通过执行用于使待处理的材料M回流的步骤来去除气体成分，并且在该步骤期间，形成了用于对气体供应进行控制的步骤，以增加待处理的材料M中的湍流成分，并且因此，可以提高待处理的材料M中的夹杂物的生长速度。

在此时，真空槽100的内部可以被减压至低压、例如减压至不高于2托(torr)的压力，并且在减压气氛下从待处理的材料M例如钢水中所去除的气体可以包括例如一氧化碳、氢气或氮气。

同时，向其供应气体的第一浸渍管400a在上述内容中被单独称为上升管的下部部分，但是为了便于描述，第一浸渍管400a在下文中将被称为上升管，而不区分为上部部分和下部部分。

当对气体供应进行控制时，在保持供应给在上升管的内壁上被安装成彼此周向间隔开的所述多个喷嘴411的气体的总量的同时，对供应给至少一个喷嘴或至少一个喷嘴组的气体的量进行独立调整。

在此时，当对气体量进行独立调整时，在向一些喷嘴或一些喷嘴组供应大流量的气体的同时，向除所述一些喷嘴和一些喷嘴组之外的其余喷嘴或其余喷嘴组供应小流量的气体，并且因此，回流气体可以不对称地供应到上升管中。

供应有大流量的气体的喷嘴在周向上彼此结合以形成单个喷嘴组，并且供应有小流量的气体的喷嘴也彼此结合以形成一个或更多个组。在此，供应有大流量的气体的喷嘴的数目可以小于供应有小流量的气体的喷嘴的数目。替代性地，由供应有大流量的气体的喷嘴组所占据的上升管的内壁的面积或分割表面的数目可以小于供应有小流量的气体的喷嘴组所占据的上升管的内壁的面积或分割表面的数目。在下文中，将更详细地描述用于对气体量进行独立调整的步骤。

当对气体量进行独立地控制时，回流气体可以通过下述方法而相对于上升管的中心轴线或关于中心轴线不对称地供应到上升管中：在该方法中，将上升管的内壁分割成多个分割表面，将安装于每个分割表面上的一个或更多个喷嘴分组至每个组中，并且独立增加或减少供应给至少一个喷嘴组的气体的量。

在此时，所述多个分割表面包括第一分割表面S1、第二分割表面S2、第三分割表面S3和第四分割表面S4，所述第一分割表面S1、第二分割表面S2、第三分割表面S3和第四分割表面S4在上升管的内壁上彼此周向间隔开、并且由沿竖向方向延伸的区域线来分割、并且具有对应的面积和形状。在此时，对应意指面积和形状是相同的。

用于独立增加/减少气体量的方法可以以下述方式来执行：在将总气体量的40％至50％供应给安装于所述多个分割表面中的任一个分割表面上的喷嘴组的同时，将总气体量的50％至60％均匀地分配给安装于除上述任一个分割表面之外的其余分割表面上的喷嘴组。

也就是说，例如，当总气体量的40％供应给安装于第一分割表面S1上的喷嘴组时，将总气体量的20％的回流气体供应给分别安装于第二分割表面S2至第四分割表面S4上的喷嘴组，并且供应给安装于第二分割表面S2至第四分割表面S4上的喷嘴组的气体的量的总和达到总气体量的60％。

此外，当独立增加/减少气体量时，对供应有总气体量的40％至50％的喷嘴组进行周期性地或连续地改变，使得可以防止上升管的内壁的耐火材料的腐蚀集中至预定部分。也就是说，喷嘴组分别按顺序或随机地安装于第一分割表面S1至第四分割表面S4上，并且交替地注入总气体量的40％至50％。在此时，气体供应量的变化时间可以是几秒到几十秒。

同时，当向安装于所述多个分割表面中的任一个分割表面上的喷嘴组供应了少于总气体量的40％的量的气体并且向安装于除所述任一个分割表面之外的其余分割表面上的喷嘴组供应了总气体量的60％或更多的量的气体时，可以根据需要在上升管的上部部分中扩大涡流区域。此外，当向安装于所述多个分割表面中的任一个分割表面上的喷嘴组供应了多于总气体量的50％的量的气体并且向安装于除所述任一个分割表面之外的其余分割表面上的喷嘴组供应了总气体量的50％或更少的量的气体时，与将量为总气体量的40％至50％的气体供应给安装于所述多个喷嘴中的任一个分割表面上的喷嘴组并且将量为总气体量的50％至60％或更多的气体供应给安装于除所述任一个分割表面之外的其余分割表面上的喷嘴组的情况相比，减小了湍流的强度、能量和耗散率。也就是说，降低了效率。这一数值限制的关键意义可以在下面通过用于推导最佳湍流增强回流模式的步骤得到明确的证实。

随后，当待处理的材料M的脱气处理完成时，真空槽100与容器700分离，并且容器700可以被运输至用于后续处理的设备。

如上面所描述的，根据示例性实施方式，上升管的内壁分支成四个分割表面，并且在单独或独立地控制每个分割表面中的喷嘴组的同时，回流气体以不对称的方式被吹入到上升管中以扰动上升管内的流，并且因此，可以增强待处理的材料M中的湍流。

由此，在回流气体的供应模式不会增加回流气体的供应量的总量的同时，上升管的例如内部被径向地分割为四个区域，并且所述区域各自以独立的流量被控制，并且因此，上升管内部的钢水的流受到如上述方式所获得的非对称回流气体的供应的扰动，并且可以提高湍流指标比如湍流耗散率。这增加了正在穿过上升管的钢水内的夹杂物的碰撞、彼此结合和生长的机会，使得可以加速夹杂物的漂浮和分离，并且可以提高钢水的洁净度。

在下文中，为了描述和验证示例性实施方式的有效性，将更详细地描述根据利用计算机模拟的实验示例对钢水精炼过程期间的钢水的流进行分析的步骤和结果。在此时，对根据每种类型的每种情况执行实验示例的数值分析，并且从分析结果推导出由于回流气体的供应不对称而导致的钢水的流。结果如下。

图3和图4是用于对根据实验示例的流分析结果进行描述的视图。图3的(a)是图示了用于流分析的设备的建模形状的视图，并且图3的(b)是图示了利用建模设备执行流分析的结果的视图。图3的(c)是图示了对图3的(b)的结果的矢量分析的结果的视图。在图3中，A表示前表面并且B表示上升管侧的侧表面。图3是关于稍后要描述的第一实验示例(情况1)的视图。第一个实验示例(情况1)对应于利用相关真空脱气设备的相关精炼过程。第一实验示例(情况1)被称为示例性实施方式的比较示例。

图4的(a)是图示了用于流分析的设备的建模形状的视图，并且图4的(b)是图示了利用建模设备执行流分析的结果的视图。图4的(c)是图示了对图4的(b)的结果的矢量分析的结果的视图。在图3中，A表示前表面并且B表示上升管侧的侧表面。图4是关于稍后要描述的第五实验示例(情况5)的视图。第五实验示例(情况5)对应于示例性实施方式。

图5的(a)图示了对应于图3的(b)和图4的(b)的分析结果的平面图，并且在此，左侧的平面图是对应于图3的(b)的分析结果，并且右侧的平面图是对应于图4的(b)的分析结果。图5的(b)是图示了对图5的(a)的结果执行矢量分析的结果的图。

图6是用于描述根据示例性实施方式的实验示例钢水的流分析条件的表。在图6中，作为基准的情况1提供了用于比较示例的分析条件。类似地，各情况被分类为情况1至情况6。在此，情况各自被称为第一实验示例至第六实验示例。图7是用于描述根据示例性实施方式的实验示例的钢水流的分析结果的表。

参照图6和图7，将对实验示例进行描述。

在第一实验示例(情况1)中，为了模拟现有的脱气过程，以40Nm³/hr的相同流量向四个分割表面供应回流气体，在以160Nm³/hr控制总回流气体供应量的条件下对钢水的流量进行数值分析，并且推导出流分析。

第二实验示例(情况2)和第三实验示例(情况3)是在对称供应回流气体的条件下执行数值分析的结果，以便模拟不同于现有过程和不同于示例性实施方式的过程。在每个实验示例中，总气体量都被控制为160Nm³/hr，气体分别以50Nm³/hr和60Nm³/hr的大流量向四个分割表面之中的两个相互面对的分割表面供应，气体分别以30Nm³/hr和20Nm³/hr的小流量向其余两个分割表面供应，并且因此，获得了流分析结果。

第四实验示例(情况4)和第六实验示例(情况6)提供了对接近于示例性实施方式的脱气过程进行模拟并对钢水流执行数值分析的结果，并且在作为被包含在示例性实施方式中的实验示例的第五实验示例(情况5)中，在与示例性实施方式相对应的条件下对钢水的流进行数值分析，并且获得了流分析结果。在图6中提供了这些实验示例中的气体供应条件。

在每个实验示例中，通过上升管上升到储槽的钢水主要沿竖向方向移动，但是在储槽的下部部分附近连接至上升管的位置处转换为朝向下降管的方向，并且这称为水平流。当产生该水平流时，在钢水的整个回流部分内的一些区域中产生涡流。

在由此产生涡流的部分中，钢水流相互碰撞，并且湍流能量增加。此外，钢水中的夹杂物的碰撞的机会也增大，夹杂物在碰撞之后结合并生长并且具有增大的体积，夹杂物通过浮力在钢水内漂浮到钢水的上部部分上的炉渣并且被分离。

也就是说，在上面的实验示例中，为了通过增加上升管和真空槽内的涡流区域来增加湍流的强度和能量并且为了增加钢水流的碰撞的机会，选择了下述五个实验示例：在所述五个实验示例中，四个分割表面上的流量被控制为是不同的，并且选择了下述用作基准的单个实验示例：在该单个实验示例中，四个分割表面上的流量被控制为是相同的，并且对总共六个实验示例执行数值分析。也就是说，在第一实验示例中，流量被控制为是相同的；在第二实验示例和第三实验示例中，流量被控制为是不同的但被对称地控制；在第四实验示例至第六实验示例中，流量被控制为是不同的且被不对称地控制。

相应实验示例中的数值分析结果如图7所示。如图7的表中所看到的，相对于作为现有工作方法的基准的第一实验示例(情况1)，将湍流的强度、能量和耗散率增加最多的第五实验示例(情况5)被确定为能够增加夹杂物的相互碰撞的机会的方法，并且因此，可以验证示例性实施方式的有效性。

此外，参照图4，根据第五实验示例(情况5)中的湍流的强度、能量和耗散率最高的流分析的结果，可以确定涡流区域在上升管的上部区域扩大。此外，如图5中所看到的，在第五实验示例中，可以预期，即使在真空槽内的钢水的流中，在下降管的紧上方的部分中也会产生碰撞区域并且会发生夹杂物的额外相互碰撞。

同时，如上面所描述的，在执行第五实验示例中的工作期间，供应有大流量的分割表面周期性地改变，并且因此，可以提高耐火材料的抗局部腐蚀和产生湍流的效率。也就是说，在如图6中的初始阶段中，可以应用一模式，使得向4/4分割表面供应70Nm³/hr的流量，并且在10秒至60秒的范围内的时间段向1/4分割表面、2/4分割表面和3/4分割表面供应70Nm³/hr的大流量。

由此，最佳湍流增强回流模式是一种下述模式：在该模式中，总流量的40％至50％供应至四个象限表面中的一个象限表面，并且除供应给所述一个象限表面的流量之外的流量被均等分成三份并供应到其余三个象限表面，并且该模式包括下述特征：在该特征中，在大约10秒至60秒的时间段内改变供应有总流量的40％至50％的大流量的象限表面。当然，可能还存在除此之外的各种模式。

为了在利用RH槽的回流工作期间有效地去除脱氧产物，需要湍流增强回流方法，并且这应考虑在不增加回流气体的流量的范围内，以便确保耐火材料的使用寿命。

根据示例性实施方式，利用例如RH槽来使钢水回流，并且在利用例如RH槽使钢水回流并执行脱气处理的过程期间，应当增强湍流以有效去除脱氧产物(夹杂物)，并且在示例性实施方式中，在保持总气体量不变的同时，通过非对称地供应气体可以有效地增加湍流。

也就是说，在示例性实施方式中，为了在不增加回流气体的总量的情况下增强上升管内的钢水流中的湍流，供应给上升管的回流气体的流量被控制为针对每个位置而不同，并且因此，钢水的沿着上升管上升的流会受到扰动。

为此，安装于上升管上的喷嘴被分组为四组，所述组被布置在相应的分割表面上并且然后对每组进行控制，并且供应给相应分割表面的流量是独立控制的，并且因此，可以实现回流气体的不对称供应，并且通过增强钢水中的湍流搅动可以增加夹杂物之间碰撞的机会。

因此，夹杂物之间的相互碰撞与将回流气体均匀或对称地吹入到上升管中时的夹杂物之间的相互碰撞相比得到增强，并且因此，可以有助于夹杂物的结合和生长。此外，在增强湍流时，回流气体的总量不增加、但被保持为与相关领域中的总量相同，可以确保耐火材料的使用寿命。

提供上述示例性实施方式不是为了限制而是为了描述本公开。上述示例性实施方式中所公开的配置和方法可以彼此组合或共享以被修改为各种形式，并且应当注意的是，修改后的实施方式属于本公开的范围。也就是说，本公开在权利要求和与其等效的技术思想内以各种相互不同的形式来实施，并且与本发明相对应的技术领域的技术人员将理解的是，可以在本公开的发明构思内做出各种实施方式。

Claims (16)

1.一种真空脱气设备，包括：

真空槽，所述真空槽具有位于其中的可减压空间；

多个浸渍管，所述多个浸渍管与所述真空槽连通并且所述多个浸渍管能够浸入位于布置于所述真空槽下方的容器内的待处理的材料中；

多个喷嘴，所述多个喷嘴被安装在所述浸渍管中的任一个浸渍管的内壁上；

气体供应器，所述气体供应器连接至所述多个喷嘴并且所述气体供应器能够供应气体；以及

控制器，所述控制器配置成对所述气体供应器进行控制，使得所述气体供应器不对称地向所述多个喷嘴供应所述气体。

2.根据权利要求1所述的真空脱气设备，其中，所述控制器对所述气体供应器进行控制，使得在保持供应给所述多个喷嘴的所述气体的总量的同时，能够独立地控制供应给至少一个喷嘴或至少一个喷嘴组的气体的量。

3.根据权利要求1所述的真空脱气设备，其中，

所述多个喷嘴沿周向布置并且所述多个喷嘴以单独的方式或以成组的方式连接至所述气体供应器，并且

所述控制器对所述气体供应器进行控制，使得供应给一些喷嘴或一些喷嘴组的气体的量不同于供应给其余喷嘴或其余喷嘴组的气体的量。

4.根据权利要求2所述的真空脱气设备，其中，

所述多个浸渍管包括上升管和下降管，

所述上升管的内壁被分割成多个分割表面，并且

所述多个喷嘴形成为使得在所述分割表面中的每个分割表面上安装有至少一个喷嘴，并且所述多个喷嘴构造成形成多个喷嘴组。

5.根据权利要求4所述的真空脱气设备，其中，所述多个分割表面在所述上升管的所述内壁上彼此周向间隔开，并且所述多个分割表面被各自沿竖向方向延伸的区域线分割。

6.根据权利要求5所述的真空脱气设备，其中，

所述区域线以90°的间隔彼此间隔开并且所述区域线将所述上升管的所述内壁分割成四个部分，并且

所述控制器执行控制，使得总气体量的40％至50％被供应给安装于所述分割表面中的任一个分割表面上的所述喷嘴组。

7.根据权利要求6所述的真空脱气设备，其中，所述控制器执行控制，使得所述总气体量的50％至60％被均匀分配到安装于各个其余分割表面上的所述喷嘴组。

8.根据权利要求6所述的真空脱气设备，其中，所述控制器执行控制，使得供应有所述总气体量的40％至50％的所述喷嘴组周期性地或连续地改变。

9.一种精炼方法，包括：

将容纳待处理的材料的容器定位在真空槽的下方；

将连接至所述真空槽的多个浸渍管浸入到所述待处理的材料中；

对所述真空槽的内部进行减压，将气体供应到所述浸渍管中的任一个浸渍管中，并且使所述待处理的材料回流；以及

对气体供应进行控制，以便将所述气体不对称地供应到所述浸渍管中的任一个浸渍管中。

10.根据权利要求9所述的精炼方法，其中，

在执行所述待处理的材料的所述回流的同时，从所述待处理的材料去除气体成分，

在所述待处理的材料的所述回流期间执行气体供应的所述控制，并且通过增加所述待处理的材料中的湍流成分来提高所述待处理的材料中的夹杂物的生长速度。

11.根据权利要求9所述的精炼方法，其中，当其中供应有所述气体的所述浸渍管被称为上升管时，气体供应的所述控制包括：

保持供应给多个喷嘴的总气体量，所述多个喷嘴在所述上升管的内壁上周向地安装成相互间隔开；以及

独立调整供应给至少一个喷嘴或至少一个喷嘴组的气体的量。

12.根据权利要求11所述的精炼方法，其中，所述气体的量的所述独立调整包括：

向一些喷嘴或一些喷嘴组供应大流量的气体；以及

向除所述一些喷嘴或所述一些喷嘴组之外的其余喷嘴或其余喷嘴组供应少量的气体。

13.根据权利要求11所述的精炼方法，其中，所述气体的量的所述独立调整包括：

将所述上升管的所述内壁分割成多个分割表面；

将安装于相应的分割表面上的一个或多个喷嘴分组为相应的喷嘴组；以及

独立增加/减少供应给至少一个喷嘴组的气体的量。

14.根据权利要求13所述的精炼方法，其中，

当所述多个分割表面在所述上升管的内表面上彼此周向间隔开时，所述多个分割表面被各自沿竖向方向延伸的区域线分割，并且所述多个分割表面包括具有相互对应的面积和形状的第一象限表面、第二象限表面、第三象限表面、以及第四象限表面，

所述气体的量的所述增加/减少包括：将所述总气体量的40％至50％供应给安装于所述多个分割表面中的任一个分割表面上的所述喷嘴组。

15.根据权利要求14所述的精炼方法，其中，所述气体的量的所述独立增加/减少包括：将所述总气体量的50％至60％均匀地分配到安装于除所述任一个分割表面之外的其余分割表面上的所述喷嘴组。

16.根据权利要求14所述的精炼方法，其中，所述气体的量的所述独立增加/减少包括：周期性地或连续地改变供应有所述总气体量的40％至50％的所述喷嘴组。

Images