CN111215613A - 中间包及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中间包及其使用方法。一种中间包，包括中间包本体、用于加热所述中间包本体内的物质的等离子体加热装置和和用于向所述中间包本体内的物质中输送稀有气体的吹气装置，所述吹气装置包括与气源连通的喷嘴；所述喷嘴设置在所述中间包本体的侧部包衬中。所述的中间包的使用方法，包括：在所述等离子体加热装置工作过程中，所述吹气装置向所述中间包本体内的物质中输送稀有气体。本申请提供的中间包及其使用方法，可以有效改善等离子体加热装置只能进行单点加热造成的局部温度过高的问题，能够改善中间包内流场，使等离子加热产生的热量得到较好地传递，提高等离子加热效率。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种中间包及其使用方法。
背景技术
钢铁企业在实际连铸生产过程中，中间包内温度高低会对钢材质量产生重要影响。中间包内温度高，铸坯会产生中心偏析和中心疏松，影响铸坯质量，严重时可能会导致漏钢；中间包内温度低，浇铸过程中会发生水口堵塞，连铸被迫中断，影响生产活动顺利进行。因此，为了维持中间包内钢液温度稳定在合理的范围，保证生产活动顺利进行，实际生产中利用等离子对中间包进行加热。目前，等离子加热作为一种高效、无污染的加热方式越来越被冶金工作者重视。等离子加热是通过等离子枪将氩气电离为高温等离子体对钢液进行加热，对钢液进行升温的同时不会污染钢液。但在实际生产过程中，由于等离子枪只能进行单点加热，产生的热量不能及时传递给整个中间包内的钢液，这样会造成中间包内局部温度过高，而整体升温不明显。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中间包及其使用方法，以解决上述问题。
为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
一种中间包，包括中间包本体、用于加热所述中间包本体内的物质的等离子体加热装置和用于向所述中间包本体内的物质中输送稀有气体的吹气装置，所述吹气装置包括与气源连通的喷嘴；
所述喷嘴设置在所述中间包本体的侧部包衬中。
优选地，所述喷嘴呈圆台状。
更加优选地，所述喷嘴靠近所述中间包内部的一侧直径为120-140mm，所述喷嘴远离所述中间包内部的一侧直径为140-160mm。
可选地，所述喷嘴靠近所述中间包内部的一侧直径可以为120mm、125mm、130mm、135mm、140mm以及120-140mm之间的任一值，所述喷嘴远离所述中间包内部的一侧直径可以为140mm、145mm、150mm、155mm、160mm以及140-160mm之间的任一值，保证喷嘴呈圆台状即可。
优选地，所述喷嘴设置有多个。
更加优选地，多个所述喷嘴均匀分布在所述中间包本体的侧部包衬中。
优选地，所述喷嘴的中心轴到所述中间包的底砖上表面的距离为300-340mm。
可选地，所述喷嘴的中心轴到所述中间包的底砖上表面的距离可以为300mm、310mm、320mm、330mm、340mm以及300-340mm之间的任一值。
可选地，所述的中间包还包括用于检测所述中间包本体内的物质的温度的测温装置。
一种所述的中间包的使用方法，包括：
在所述等离子体加热装置工作过程中，所述吹气装置向所述中间包本体内的物质中输送气体。
优选地，所述气体为氩气。
优选地，每个所述喷嘴的流量为0.4-0.6m3/h，工作压力为0.1-0.3Mpa。
可选地，每个所述喷嘴的流量可以为0.4m3/h、0.5m3/h、0.6m3/h以及0.4-0.6m3/h之间的任一值，工作压力可以为0.1Mpa、0.2Mpa、0.3Mpa以及0.1-0.3Mpa之间的任一值。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
通过给中间包配置吹气装置，在加热的过程中，喷嘴向中间包本体内吹气，通过气流和气泡对中间包内的液体进行搅拌，改善中间包内的流场，使得等离子体加热装置产生的热量得到较好的传递，提高等离子加热的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为实施例使用的中间包的示意图；
图2为实施例提供的喷嘴的示意图；
图3为实施例提供的喷嘴在侧部包衬中的分布图。
附图标记：
1-喷嘴；2-输气管；3-流量调节阀；
4-储气装置；5-侧部包衬；6-加热阴极；
7-加热阳极；8-测温装置；9-1号测温探头；
10-2号测温探头；11-3号测温探头。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种中间包，包括中间包本体、吹气装置和等离子体加热装置，吹气装置包括喷嘴1、输气管2、流量调节阀3和储气装置4，6个喷嘴1均匀的设置在中间包本体的侧部包衬5中；等离子体加热装置包括2个加热阴极6和一个加热阳极7。
储气装置4可以储存氮气、氦气、氖气、氩气等惰性气体。当需要对钢液进行增氮处理时，可以使用氮气作为气源；当不能够引入N元素时，采用稀有气体作为气源；氩气成本低，不会给钢液造成污染，因此通常使用氩气作为作业气体。
如图2所示，为了保证喷嘴1喷出的气流能够更好的搅拌中间包内的液体，在一个优选的实施方式中，喷嘴1呈圆台状，靠近中间包内部的一侧半径Ra为60mm，远离中间包内部的一侧半径Rb为70mm。
喷嘴1喷出的气流进入中间包内的液体内，然后在浮力作用下上升，搅动液体，适当的气体行程对加热效率的提升有很大的帮助。在一个优选的实施方式中，喷嘴1的中心与中间包的底砖上表面的距离La为300mm。
为了保证中间包温度补偿的过程更加精准，在一个优选的实施方式中，中间包还设置有测温装置8，测温装置8包括1号测温探头9、2号测温探头10和3号测温探头11。
采用“BOF-LF-RH-CC”工艺流程冶炼合金钢种，转炉出钢后进入LF工序，精炼时间为28min，通过三根石墨电极加热，造碱性白渣等降低钢液中的硫含量，通过RH工艺精炼35min，在真空环境中脱除钢液中的气体，随后钢液由钢包流入中间包到达工作液面后，利用等离子体加热装置的等离子枪机械臂调整等离子枪至加热位置，大包开浇20min后(大包钢水约占1/3)开启等离子体加热装置，通过喷嘴1向中间包内进行吹氩，每个喷嘴的氩气流量控制在0.4m3/h，工作压力为0.1Mpa。采用600KW功率等离子加热11min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差3K，3号测温探头11加热前温度为1556℃，加热后温度为1564℃，温度上升8℃，等离子加热热效率为59.98％，铸坯中夹杂物数密度为63.81个/mm2，等轴晶率为38.76％。
对比例1
与实施例1不同的是，不采用吹气装置。采用600KW功率等离子加热11min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差6K，3号测温探头11加热前温度为1556℃，加热后温度为1560℃，温度上升4℃，等离子加热热效率为51.47％，铸坯中夹杂物数密度为70.74个/mm2，等轴晶率为25.62％。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例提供一种中间包，包括中间包本体、吹气装置和等离子体加热装置，吹气装置包括喷嘴1、输气管2、流量调节阀3和储气装置4。如图3所示，8个喷嘴1均匀设置在中间包本体的侧部包衬5中。等离子体加热装置包括2个加热阴极6和1个加热阳极7。储气装置4可以储存氩气。喷嘴1呈圆台状，靠近中间包内部的一侧半径Ra为70mm，远离中间包内部的一侧半径Rb为80mm。喷嘴1的中心与中间包的底砖上表面的距离La为340mm。中间包还设置有测温装置8，测温装置8包括1号测温探头9、2号测温探头10和3号测温探头11。
采用“BOF-LF-RH-CC”工艺流程冶炼合金钢种，转炉出钢后进入LF工序，精炼时间为28min，通过三根石墨电极加热，造碱性白渣等降低钢液中的硫含量，通过RH工艺精炼35min，在真空环境中脱除钢液中的气体，随后钢液由钢包流入中间包到达工作液面后，利用等离子体加热装置的等离子枪机械臂调整等离子枪至加热位置，大包开浇20min后(大包钢水约占1/3)开启等离子体加热装置，通过喷嘴1向中间包内进行吹氩，每个喷嘴的氩气流量控制在0.5m3/h，工作压力为0.2Mpa。采用600KW功率等离子加热7min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差2K，3号测温探头11加热前温度为1558℃，加热后温度为1564℃，温度上升6℃，等离子加热热效率为61.32％，铸坯中夹杂物数密度为64.31个/mm2，等轴晶率为44.19％。
对比例2
与实施例2不同的是，不采用吹气装置。采用600KW功率等离子加热7min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差4K，3号测温探头11加热前温度为1554℃，加热后温度为1557℃，温度上升3℃，等离子加热热效率为50.36％，铸坯中夹杂物数密度为72.45个/mm2，等轴晶率为37.94％。
实施例3
实施例提供一种中间包，包括中间包本体、吹气装置和等离子体加热装置，吹气装置包括喷嘴1、输气管2、流量调节阀3和储气装置4。8个喷嘴1均匀设置在中间包本体的侧部包衬5中。等离子体加热装置包括2个加热阴极6和1个加热阳极7。储气装置4可以储存氩气。喷嘴1呈圆台状，靠近中间包内部的一侧半径Ra为65mm，远离中间包内部的一侧半径Rb为75mm。喷嘴1的中心与中间包的底砖上表面的距离La为320mm。中间包还设置有测温装置8，测温装置8包括1号测温探头9、2号测温探头10和3号测温探头11。
采用“BOF-LF-RH-CC”工艺流程冶炼合金钢种，转炉出钢后进入LF工序，精炼时间为28min，通过三根石墨电极加热，造碱性白渣等降低钢液中的硫含量，通过RH工艺精炼35min，在真空环境中脱除钢液中的气体，随后钢液由钢包流入中间包到达工作液面后，利用等离子体加热装置的等离子枪机械臂调整等离子枪至加热位置，大包开浇20min后(大包钢水约占1/3)开启等离子体加热装置，通过喷嘴1向中间包内进行吹氩，每个喷嘴的氩气流量控制在0.5m3/h，工作压力为0.2Mpa。采用600KW功率等离子加热10min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差1K，3号测温探头11加热前温度为1550℃，加热后温度为1558℃，温度上升8℃，等离子加热热效率为62.33％，铸坯中夹杂物数密度为54.22个/mm2，等轴晶率为51.15％。
对比例3
与实施例3不同的是，不采用吹气装置。采用600KW功率等离子加热10min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差4K，3号测温探头11加热前温度为1551℃，加热后温度为1555℃，温度上升4℃，等离子加热热效率为52.24％，铸坯中夹杂物数密度为65.88个/mm2，等轴晶率为42.95％。
通过实施例1和对比例1、实施例2和对比例2、实施例3和对比例3的对比可知，使用了吹气装置之后，加热均匀性好，加热效率更高。
为了说明喷嘴个数对加热的影响，特进行如下试验。与实施例3不同的是，设置6个喷嘴1。采用600KW功率等离子加热10min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差2K，3号测温探头11加热前温度为1549℃，加热后温度为1555℃，温度上升6℃，等离子加热热效率为57.91％，铸坯中夹杂物数密度为60.11个/mm2，等轴晶率为47.16％。
由此可知，合适的数量可以保证加热效果，改善铸坯品质。但是，喷嘴个数受到中间包包型的影响，并不局限于某个具体个数。
对比例4
与实施例2不同的是，喷嘴1靠近中间包内部的一侧半径Ra为50mm，远离中间包内部的一侧半径Rb为60mm。采用600KW功率等离子加热7min后，钢液浇铸时1号测温探头9的温度与2号测温探头10的温度相差3K，3号测温探头11加热前温度为1552℃，加热后温度为1557℃，温度上升5℃，等离子加热热效率为59.43％，铸坯中夹杂物数密度为66.51个/mm2，等轴晶率为40.42％。
由对比例4和实施例2比较可知，喷嘴1的形状对加热效果有很大影响。选择合适的喷嘴尺寸，有利于提高加热效率和铸坯质量。
需要说明的是，喷嘴1的中轴线与水平方向相平行时，吹氩对加热效率、铸坯质量的提升是最有利的。
本申请提供的中间包及其使用方法，在连铸过程采用中间包侧吹气体与等离子加热相结合相比于单独使用等离子加热，主要优势体现于能够改善中间包内流场和提高等离子加热热效率。通过喷嘴以一定流量向中间包内吹气体可以在中间包内形成大量气泡，气泡在运动过程中会驱动钢液运动，改变中间包内钢液流动轨迹，改善中间包内流场，均匀中间包内钢液温度，从而提高铸坯质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种中间包，其特征在于，包括中间包本体、用于加热所述中间包本体内的物质的等离子体加热装置和用于向所述中间包本体内的物质中输送稀有气体的吹气装置，所述吹气装置包括与气源连通的喷嘴；
所述喷嘴设置在所述中间包本体的侧部包衬中。
2.根据权利要求1所述的中间包，其特征在于，所述喷嘴呈圆台状。
3.根据权利要求2所述的中间包，其特征在于，所述喷嘴靠近所述中间包内部的一侧直径为120-140mm，所述喷嘴远离所述中间包内部的一侧直径为140-160mm。
4.根据权利要求1所述的中间包，其特征在于，所述喷嘴设置有多个。
5.根据权利要求4所述的中间包，其特征在于，多个所述喷嘴均匀分布在所述中间包本体的侧部包衬中。
6.根据权利要求1所述的中间包，其特征在于，所述喷嘴的中心轴到所述中间包的底砖上表面的距离为300-340mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的中间包，其特征在于，还包括用于检测所述中间包本体内的物质的温度的测温装置。
8.一种权利要求1-7任一项所述的中间包的使用方法，其特征在于，包括：
在所述等离子体加热装置工作过程中，所述吹气装置向所述中间包本体内的物质中输送气体。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气体为氩气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每个所述喷嘴的流量为0.4-0.6m3/h，工作压力为0.1-0.3Mpa。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2210051Y (zh) * | 1994-05-27 | 1995-10-18 | 冶金工业部鞍山热能研究院 | 连铸中间包钢水加热装置 |
| JP2002283016A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-02 | Nippon Steel Corp | プラズマトーチを用いたタンディッシュ内溶鋼の加熱装置 |
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-
2020
- 2020-01-13 CN CN202010032629.XA patent/CN111215613A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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| 陈襄武: "《炼钢过程的脱氧》", 30 November 1991, 冶金工业出版社 * |
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