CN111624063B - 一种表征钢液中气泡的方法及钢液沾取设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶金领域,提供了一种表征钢液中气泡的方法,在炼钢流程或实验室小炉实验中,对钢液沾取设备的钢液沾取面板进行打磨,去除表面杂质;将钢液沾取面板插入钢液中保持一定时间后取出;含有气泡的钢液在钢液沾取面板表面急冷,使气泡固定在钢液沾取面板的凝固钢壳内部或表面;对冷却后的钢液沾取面板打磨、抛光后通过拓印法、光镜、扫描电镜或超声波进行检测,得到气泡在钢液中的行为。本发明方法能够直接表征钢液中气泡的数量、尺寸、形貌及分布情况,并根据所获得的气泡行为,更加准确地指导实验和工业生产,减少模拟实验带来的误差;具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域,特别涉及一种表征钢液中气泡的方法。
背景技术
近年来,利用气泡去除钢中夹杂物逐渐成为冶金工作者研究的热点。钢液中的气泡可以通过碰撞粘附夹杂物上浮或气泡尾流携带夹杂物上浮去除夹杂物。目前利用气泡去除钢中夹杂物的工艺技术主要有钢包吹氩、钢包长水口吹氩、中间包气幕挡墙、反应诱发微小气泡、增压减压法(Pressure Elevating and Reducing Method)、超声空化、増氮析氮法、微小氢气泡法等。
大量研究表明,气泡的尺寸和分布对于钢中夹杂物去除效果有显著影响,气泡尺寸越小、弥散程度越高,夹杂物去除效果越好,特别是对钢中显微夹杂物的去除效果更加明显。目前,针对气泡在钢液中行为的研究,大多基于数值模拟和水模型实验,在实际生产中和热态实验中很难直接测量钢液中气泡的数量、尺寸及分布情况等数据,这就导致无法准确分析得出钢液中气泡行为的调控机制,阻碍气泡冶金技术的开发以及相关技术的调控优化。
基于此,需要开发一种能够直接测量钢液中气泡数量、尺寸及分布等数据的方法,为气泡冶金技术的研发开辟新思路,提供新手段。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供了一种表征钢液中气泡的方法,该方法能够直接表征钢液中气泡的数量、尺寸、形貌及分布情况,促进气泡冶金技术的开发以及相关技术的调控优化。
本发明采用如下技术方案:
一种表征钢液中气泡的方法,在炼钢流程或实验室小炉实验中,将钢液沾取面板插入钢液中保持一定时间后取出;含有气泡的钢液在钢液沾取面板表面急冷,使气泡固定在钢液沾取面板的凝固钢壳内部或表面;对冷却后的钢液沾取面板打磨、抛光后进行检测,得到气泡在钢液中的行为参数。
进一步的,所述方法具体包括如下步骤:
S1、对钢液沾取设备的钢液沾取面板进行打磨,去除表面杂质;
S2、将钢液沾取面板插入钢液中保持设定时间后取出,含有气泡的钢液在钢液沾取面板表面急冷,使气泡固定在钢液沾取面板的凝固钢壳内部或表面;
S3、冷却后的钢液沾取面板打磨、抛光,对气泡数量、尺寸、形貌、分布进行测量,得到气泡在钢液中的行为参数。
3、如权利要求2所述的表征钢液中气泡的方法,其特征在于,步骤S2中,所述设定时间为3-10s。
进一步的,步骤S3中,气泡测量采用拓印法、光镜、扫描电镜或超声波。
进一步的,所述钢液为LF、RH、中间包、坩埚中的钢液。
一种钢液沾取设备,用于上述的表征钢液中气泡的方法,所述钢液沾取设备包括钢液沾取面板、牵引杆和握把,均采用钢制部件;所述握把与所述牵引杆固定连接,所述牵引杆与所述钢液沾取面板固定连接。
进一步的,所述牵引杆的水平倾斜角为θ,θ根据实际设备的空间工作条件确定。
进一步的,所述钢液沾取面板的厚度为2-10mm。
一种优化炼钢钢液吹气量的方法,使用上述的表征钢液中气泡的方法,获得气泡在钢液中的行为参数,并根据所述行为参数调整优化钢液吹气量。
本发明的有益效果为:本发明方法能够直接表征钢液中气泡的数量、尺寸、形貌及分布情况,并根据所获得的气泡行为,更加准确地指导实验和工业生产,减少模拟实验带来的误差;具有广阔的应用前景。
附图说明
图1所示为实施例中钢液沾取设备示意图。
图2所示为实施例中将钢液沾取设备从钢液中取出后沾取面板的形貌图。
图3a-图3e所示为实施例中打磨后各炉次(第一炉-第五炉)10s横插板表面气泡形貌图;图3a:第一炉;图3b:第二炉;图3c:第三炉;图3d:第四炉;
图3e:第五炉。
图4为实施例中各炉次中间包注流区中气泡尺寸和数量图。
图中:1-握把;2-钢液沾取面板;3-牵引杆。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是,下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的,它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中,各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件,可应用于不同实施例中。
本发明实施例提供一种表征钢液中气泡的方法,在炼钢流程或实验室小炉实验中,设计图1所示的钢液沾取设备对LF、RH、中间包、坩埚等设备的钢液进行取样。钢液沾取面板2厚度为2-10mm,取样前对其进行打磨;将钢液沾取面板2插入至钢液中保持3-10s后取出,在此过程中含有气泡的钢液在钢液沾取面板2表面急冷,使气泡固定在钢液沾取面板2的凝固钢壳(凝固钢壳由钢液冷却形成)内部或表面。冷却后的钢液沾取面板2经过打磨、抛光后,可以采用拓印法、光镜、扫描电镜或超声波等检测手段对气泡数量、尺寸、分步进行测量,准确得到气泡在钢液中的行为。采用该方法能够直接表征钢液中气泡的数量、尺寸、形貌及分布情况。
优选的,钢液沾取设备由钢液沾取面板2、牵引杆3和握把1组成,均为钢制部件,钢液沾取面板2厚度为2-10mm,牵引杆3与水平面的角度θ可以根据取样的实际情况进行调整,如图1所示。
可以根据所需表征的气泡位置及冶金反应器结构,设计不同尺寸的钢液沾取设备进行取样,取样前对钢液沾取面板2进行打磨。
在炼钢生产或实验室小炉实验中,根据所需表征的气泡位置,将特制的钢液沾取设备插入LF、RH、中间包、坩埚等设备的钢液不同位置处进行取样。
实施例1
本实施例的具体方法为:
1、国内某钢厂生产ER70S-6焊丝钢的流程中,采用长水口吹氩技术去除钢中夹杂物,采用本专利所述方法检测长水口吹氩技术在中间包注流区产生的气泡尺寸及数量分布。钢液成分如表1所示。
表1钢液成分(wt%)
2、根据现场生产实际情况,设计的钢液沾取面板2长度为30cm,宽度为20cm,厚度为5mm,并在下部设计定位杆,长度为20cm,牵引杆3与钢液沾取面板2的角度为90°,取样前将钢液沾取面板2打磨。
3、实验在中间包水口注流区取样,连续取5炉试样,长水口处氩气流量分别为0、1.5m3/h、3m3/h、5m3/h、6.5m3/h,分别编号为第一炉~第五炉。
4、将钢液沾取面板2放置到中间包注流区10s后取出,放置在空气中缓冷,取样后的钢液沾取面板2如图2所示,肉眼可见凝固壳表面固定的气泡。
5、将冷却后的钢液沾取面板2经过打磨后,能够清晰地看到面板表面气泡的相貌,如图3a-图3e所示。
6、通过制定气泡判别依据,能够准确的对气泡数量和尺寸进行测量,各炉次中间包注流区中气泡尺寸和数量分析结果如图4所示,根据对气泡尺寸和数量的分析,并结合铸坯中夹杂物和全氧的分析,可以得出长水口吹氩技术最优吹气量,进一步指导工业生产
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离本发明精神的情况下,可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的,不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (4)
1.一种表征钢液中气泡的方法,其特征在于,在炼钢流程或实验室小炉实验中,将钢液沾取面板插入钢液中保持3-10s后取出;含有气泡的钢液在钢液沾取面板表面急冷,使气泡固定在钢液沾取面板的凝固钢壳内部或表面;对冷却后的钢液沾取面板打磨、抛光后进行检测,得到气泡在钢液中的行为参数;所述钢液沾取面板采用钢制部件;所述钢液沾取设备包括钢液沾取面板、牵引杆和握把;所述握把与所述牵引杆固定连接,所述牵引杆与所述钢液沾取面板固定连接;所述钢液沾取面板的厚度为2-10mm;所述钢液沾取面板的下部设计定位杆;
所述方法具体包括如下步骤:
S1、对钢液沾取设备的钢液沾取面板进行打磨,去除表面杂质;
S2、将钢液沾取面板插入钢液中保持设定时间后取出,含有气泡的钢液在钢液沾取面板表面急冷,使气泡固定在钢液沾取面板的凝固钢壳内部或表面;
S3、冷却后的钢液沾取面板打磨、抛光,对气泡数量、尺寸、形貌、分布进行测量,得到气泡在钢液中的行为参数;气泡测量采用拓印法、光镜、扫描电镜或超声波。
2.如权利要求1所述的表征钢液中气泡的方法,其特征在于,所述钢液为LF、RH、中间包、坩埚中的钢液。
3.如权利要求1所述的表征钢液中气泡的方法,其特征在于,所述牵引杆的水平倾斜角为θ,θ根据实际设备的空间工作条件确定。
4.一种优化炼钢钢液吹气量的方法,使用如权利要求1-3任一项所述的表征钢液中气泡的方法,获得气泡在钢液中的行为参数,并根据所述行为参数调整优化钢液吹气量。
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