CN111940713A - 便于炉渣清理的钢包组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢水转运除杂的钢包组件，包括外架、钢水包、控制杆、联动结构和塞杆，钢水包底部设有流孔，钢包组件还包括外壳和依次连通冷却管道、搅流机构、缓流机构、卸料口，冷却管道盘旋设置于钢水包底部，冷却管道由内管壁、外管壁与对合结构组成，内管壁和外管壁对准并合拢后形成冷却通道。本发明通过在钢水包底部增加冷却管道和搅流机构，先对管道内流动的钢水降温使管道内形成炉渣，其次再对钢水进行搅拌，使钢水内部的夹杂物由内部移动至钢水外表接触炉渣，从而达到除杂的目的；同时本发明中将冷却管道设置为可相互拆分的两部分，从而工作人员可以将冷却管进行分离，对通道内壁粘附的炉渣进行清除，延长钢包组件的使用寿命。

Description

便于炉渣清理的钢包组件

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业所使用的钢水包，具体为一种便于炉渣清理的钢包组件。

背景技术

在钢铁冶金行业中比较常见的钢水包，其内衬是由用轻质隔热材料制成的保温层及用耐火砖砌筑的工作层所构成。钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。目前常用的钢水包结构形式有塞杆式，塞杆式的钢水包适用于10吨以下钢水转移。

针对市场上双相不锈钢存在局部防腐蚀及焊接性能不稳定的缺陷，申请人通过冶炼工艺、冶炼控制温度、调配化学成份等多种方法，稳定产品质量。当前手段是通过增加LF炉弱吹时间、控制LF炉喂入钢水中的硅钙数量等多种方式结合，保证钢水中的大型夹杂物不断上浮被炉渣吸附，控制AOD炉还原和脱硫期钢水中的夹杂物与卷渣现象，控制LF炉精炼阶段产生的内生夹杂物。AOD冶炼、LF精炼和连铸过程，不断减少钢水中夹杂物总数和尺寸，逐渐减少全氧含量，实现增加双相不锈钢的防腐蚀及焊接性能，在保证使用效果的同时，延长产品的使用寿命。

目前在钢水转移时，由于温度冷却会导致钢水流动性降低，内部夹杂物上浮受到影响，夹杂物不及时与炉渣吸附则影响到钢铁品质。

因此，如何在钢水在钢包转移过程中，确保钢水搅动以使得内部夹杂物接触炉渣，是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种便于炉渣清理的钢包组件，本发明通过在钢水包底部增加冷却管道和搅流机构，先对管道内流动的钢水降温使管道内形成炉渣，其次再对钢水进行搅拌，使钢水内部的夹杂物由内部移动至钢水外表接触炉渣，从而使得炉渣尽可能多的吸附夹杂物，从而达到除杂的目的；同时本发明中将冷却管道设置为可相互拆分的两部分，从而工作人员可以将冷却管进行分离，对通道内壁粘附的炉渣进行清除，延长钢包组件的使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种便于炉渣清理的钢包组件，包括钢水包、外架、控制杆、联动结构和塞杆，钢水包底部设有流孔，钢包组件还包括冷却外壳、冷却管道、搅流机构、缓流机构和卸料口，流孔、冷却管道、搅流机构、缓流机构和卸料口依次连通，所述冷却外壳包裹并密封冷却管道、搅流机构和缓流机构，冷却外壳与冷却管道、搅流机构和缓流机构之间留有流动性的冷却液体，冷却管道用于钢水经过并降温降低温度促使管道壁内炉渣附着，将降温后的钢水送入到搅流机构；搅流机构用于接收钢水并搅拌钢水，使钢水内析出的夹杂物朝向通道内壁表面移动；缓流机构用于减缓钢水向下冲击的速度；卸料口用于承接缓流机构内流出的钢水并往外排出；所述冷却管道盘旋设置于钢水包底部，冷却管道由内管壁、外管壁与对合结构组成，对合结构用于内管壁和外管壁对准并合拢，内管壁和外管壁对准并合拢后形成冷却通道，冷却通道连接流孔与卸料口。

优选的，对合结构包括夹壁和紧固件，内管壁和外管壁设有夹壁，夹壁与内管壁和外管壁均为一体成型设置，夹壁通过紧固件可拆卸连接。

优选的，所述夹壁沿钢水包的轴向延伸，夹壁与内管壁/外管壁形成管状结构。

优选的，所述冷却通道内设有多段隔热套，隔热套外壁和内管壁/外管壁的内壁接触，相邻的隔热套首尾抵接。

优选的，所述内管壁和外管壁外表面设有用于增加同冷却液体接触面积的换热片。

优选的，所述搅流机构包括搅流管、搅流块和涡轮，涡轮和搅流块通过支架枢接于搅流管内部，涡轮和搅流块同步旋转，搅流块包括搅流通道、搅流入口和搅流出口，搅流通道两端连接搅流入口和搅流出口。

优选的，所述搅流通道沿搅流块轴心螺旋设置，流体经过搅流通道时带动搅流块扭转，搅流块扭转方向与涡轮扭转方向一致。

优选的，所述搅流通道入口处设有挡流板，挡流板边缘处设有侧边孔。

优选的，所述搅流入口和搅流出口均为条状通孔，所述搅流入口贴合所在搅流块端面的边缘，搅流出口沿所在搅流块端面圆周阵列设置，搅流出口朝向搅流块中心。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的便于炉渣清理的钢包组件，具有如下有益效果：

一、采用本发明的便于炉渣清理的钢包组件，通过在钢水包底部增加搅流机构，通过搅拌钢水的方式，将钢水内部的夹杂物不断的翻滚到钢水最外处，使得炉渣吸附夹杂物。

二、缓流机构使得钢水流动方向由竖直向下变为水平流动，从而避免钢水直接向下冲击形成过大的溅射。

三、钢水在经过冷却管道时，可以在冷却外壳和冷却管道之间通入冷却液，降低管道内钢水温度，促进钢水与管道壁之间析出炉渣，增加夹杂物的吸附面积。

四、由于冷却管道与冷却外壳之间会通入冷却液体，导致冷却管道内壁温度降低，使得钢水中大量的炉渣析出并附着在冷却管道内壁，若不对炉渣进行清除，则炉渣不断堆积堵塞管道，因此通过将原有的冷却管道拆分为两个独立的部分：内管壁和外管壁，使得管道可以打开，之后通过对冷却通道内壁上的炉渣以敲击的方式进行清除，避免冷却器管道内堆积过多的炉渣。

附图说明

图1为本发明便于炉渣清理的钢包组件实施例的结构示意图。

图2为实施例1中钢包组件的结构示意图。

图3为实施例1中钢包组件的剖视图。

图4为实施例1中冷却管道的结构示意图。

图5为实施例2中冷却管道的结构示意图。

图6为实施例2中冷却管道的剖视图。

图7为实施例2中冷却管道的拆分示意图。

图8为实施例中搅流机构的结构示意图。

图9为实施例中搅流机构的剖视图。

图10为实施例中搅流机构的拆分示意图。

图11为实施例中挡流板的结构示意图。

图12为实施例中搅流块的结构示意图。

图13为实施例中搅流入口的结构示意图。

图14为实施例中搅流出口的结构示意图。

图15为实施例中缓流机构中钢水流动示意图。

附图标记：

1、钢水包；10、塞杆；11、联动结构；12、控制杆；13、外架；14、流孔；

2、冷却管道；20、冷却通道；21、内管壁；22、外管壁；23、隔热套；24、换热片；25、夹壁；

3、搅流机构；30、搅流管；31、挡流板；310、侧边孔；32、搅流块；320、搅流通道；321、搅流入口；322、搅流出口；323、侧溢孔；33、支架；34、涡轮；

4、缓流机构；40、水平缓流挡壁；41、缓流孔；42、缓流通道；43、竖直缓流挡壁；44、排空孔；45、主流通道；5、卸料口；6、冷却外壳。

具体实施方式

实施例1：

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图3所示的便于炉渣清理的钢包组件，包括钢水包1、外架13、控制杆12、联动结构11和塞杆10，钢水包1底部设有流孔14。

通过下压控制杆12，联动结构11带动塞杆10向上移动，流孔14脱离塞杆10的封堵，钢水从流孔14内向下流动。

钢包组件还包括冷却外壳6、冷却管道2、搅流机构3、缓流机构4和卸料口5，流孔14、冷却管道2、搅流机构3、缓流机构4和卸料口5依次连通，冷却外壳6包裹并密封冷却管道2、搅流机构3和缓流机构4，冷却外壳6与冷却管道2、搅流机构3和缓流机构4之间留有流动性的冷却液体。

冷却管道2用于钢水经过并降温降低温度促使管道壁内炉渣附着，将降温后的钢水送入到搅流机构3；冷却管道2盘绕设置于钢水包1底部，增加钢水冷却时间。

如图5-7所示，冷却管道2包括内管壁21、外管壁22、换热片24、夹壁25和紧固件。

内管壁21和外管壁22结构对称且相互分离，内管壁21和外管壁22对合后可以在对准并合拢后中部形成冷却通道20，冷却通道20连接流孔14与卸料口5。内管壁21和外管壁22外表面设有用于增加同冷却液体接触面积的换热片24。内管壁21和外管壁22设有夹壁25，夹壁25与内管壁21和外管壁22均为一体成型设置，夹壁25通过紧固件可拆卸连接。

如图4所示，夹壁25沿钢水包1的轴向延伸，使得整个内管壁21（外管壁22也一样）内形成半个螺旋设置的冷却通道20，内管壁21（外管壁22也一样）整体呈管状结构。通过将外管壁22套在内管壁21上并对准，通过拧紧螺栓和螺母，牢牢夹紧夹壁25，完成内管壁21和外管壁22的固定。

管状结构的内管壁21和外管壁22具有以下优点：

1、对接快速且方便，结构强度足够大，不容易损坏。

2、当卸下内管壁21和外管壁22之间的螺栓和螺母后，即可使得内管壁21和外管壁22分离，以敲击管壁的方式，使得管道内部的炉渣脱落，清理更为快速。

由于冷却管道2需要与钢水直接接触，因此为避免管道壁受热形变需要采用更耐高温的材料，如钨合金等材料。

搅流机构3用于接收钢水并搅拌钢水，使钢水内析出的夹杂物朝向通道内壁表面（实际是让夹杂物往钢水表面移动）移动。

搅流机构3包括搅流管30、搅流块32和涡轮34，涡轮34和搅流块32通过支架33枢接于搅流管30内部，涡轮34和搅流块32同步旋转，搅流块32包括搅流通道320、搅流入口321和搅流出口322，搅流通道320两端连接搅流入口321和搅流出口322。

涡轮34在钢水推动使旋转，涡轮34带动搅流块32缓慢转动，搅流块32旋转，破坏钢水流动平衡，使得钢水内部流体有更多机会流动到边部。

钢水由搅流入口321进入并从搅流出口322流出，在搅流块32自转过程中 ，钢水从搅流出口322流出时遇到涡轮34处滞留的钢水（涡轮34旋转会使得中部的流体往管道边缘推挤流动），涡轮34边缘的流体阻挡搅流出口322处的流体，使得该区域钢水在流动时形成缓慢的湍流（参见图9钢水流动示意图），钢水从中部不断的流到边缘接触到管道内壁上的炉渣。

因此此处的涡轮34除了带动搅流块32转动外，还有一个作用是让中部流体往外流动，从而阻挡搅流出口322处流出的流体，使得搅流出口322与涡轮34之间形成钢水湍流，让钢水内的夹杂物不断的从中部移动到钢水外表面，以尽可能充分接触炉渣。

如图11所示，搅流通道320入口处设有挡流板31，挡流板31边缘处设有侧边孔310，挡流板31对钢水流动进行阻挡，使得钢水能够更为准确的对准搅流入口321；其次挡流板31的侧边孔310对钢水进行引导，使钢水偏向于外周侧流动，然后进入到侧边孔310内。

同时由于搅流块32旋转，侧边孔310与搅流入口321之间的形成液体流通截面，该流通截面随搅流块32旋转处于不断变化之中，目的也是在于打破流体流动平衡，增加钢水流动的紊乱型。

如图13和图14所示，搅流入口321和搅流出口322均为条状通孔，搅流入口321贴合所在搅流块32端面的边缘，搅流出口322沿所在搅流块32端面圆周阵列设置，搅流出口322朝向搅流块32中心。

其中搅流出口322外端尺寸大于内端尺寸，因此钢水的流经搅流通道320出来时，更多的往边部流动，增加钢水接触炉渣概率。

搅流出口322排列与支架33排列相同，因此当搅流出口322与支架33完全对准时，搅流出口322会受到支架33的阻挡，而造成搅流块32在旋转时，钢水的流动存在周期性快慢变化，因此通过在搅流出口322两侧设置侧溢孔323（参见图14），当支架33遮挡时，钢水可以从侧溢孔323中流出，避免钢水流动时断断续续。

如图12所示，搅流通道320沿搅流块32轴心螺旋设置，流体经过搅流通道320时带动搅流块32自动扭转，搅流块32扭转方向与涡轮34扭转方向一致，使得流体在经过搅流块32和涡轮34时，均可以带动搅流块32旋转，相比单独通过涡轮34带动，搅流块32和涡轮34同时带动可增加搅流块32的转速。

如图15所示，缓流机构4用于减缓钢水向下冲击的速度；缓流机构4包括主流通道45、水平缓流挡壁40、缓流孔41、缓流通道42和竖直缓流挡壁43。

主流通道45竖直设置，主流通道45下方对准水平缓流挡壁40，水平缓流挡壁40对流体进行阻挡，避免钢水竖直向下直接冲出卸料口5；主流通道45侧壁开设有缓流孔41，缓流孔41朝向缓流通道42且水平设置；竖直缓流挡壁43位于缓流通道42内，竖直缓流挡壁43对准缓流孔41；缓流通道42与卸料口5连通。

当钢水从主流通道45流向水平缓流挡壁40时，钢水流动方向由竖直向下变为侧向流动（此时由于重力原因侧向流速还是比较高），并且通过缓流孔41进入到缓流通道42后，由于受到竖直缓流挡壁43，从而对钢水侧向流动进行阻挡，使得钢水在缓流通道42中重新开始沿着重力作用向下流动。通过多重阻挡的方式，对钢水流体进行阻挡，同时将钢水沿重力向下流动的起点靠近卸料口5，使得从卸料口5中流出的钢水速度较低，防止钢水接触承载表面形成较大的溅射，提高安全性。卸料口5用于承接缓流机构4内流出的钢水并往外排出。

参见图15，缓流孔41高度大于水平缓流挡壁40的高度，撞击水平缓流挡壁40的钢水需要略微向上回流才能通过缓流孔41，此举为减慢起始阶段（当管道内仅有空气时），钢水直接通入主流通道45而引起的大量溅射现象，因此通过将缓流孔41向上移动小距离，当主流通道45内的钢水直接撞击到水平缓流挡壁40时，钢水由竖直流动瞬间变为水平流动，钢水侧向流动无法直接流入到缓流孔41内，仅有向上流动减速后才能进入缓流孔41，极大的降低了溅射产生的钢水流速过快的问题。

水平缓流挡壁40中部开设有排空孔44，避免钢水包里面流体流完后，在水平缓流挡壁40处形成残留。

实施例2：

在实施例1中，内管壁21和外管壁22均呈（图4中的）管状结构，由于内外管壁存在相对，移动时交界面仅存在细小间隙，若是管道内增设隔热套23等，则会使得内外管壁卡住。

因此，本实施例中的内管壁21和外管壁22未采用图4实施例1中的管道状结构，而是采用了螺旋的盘绕结构。内外管壁可以相对掰开形成较大的间隙（参见图7），可容纳隔热套23塞入到冷却通道20内。

冷却通道20尺寸与隔热套23外径相同，隔热套23与管壁内表面紧密贴合，且相邻的隔热套23首尾抵接，使得隔热套23内部与隔热套23外部处于相对隔离的状态，可避免隔热套23内流动的钢水接触冷却管道2内壁。

在本实施中，隔热套23主要起到隔绝热量的作用，避免钢水直接接触到管壁，防止钢水凝结在管壁上，也降低了钢水热量对管道的影响，管道可以采用普通耐高温的钢材，延长冷却管道2的使用寿命，降低管道制造成本。隔热套23每段不超过20cm且略微扭转，多个隔热套23首尾相连抵接在一起，最终形成一个螺旋盘绕的通道。

以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种便于炉渣清理的钢包组件，包括钢水包（1）、外架（13）、控制杆（12）、联动结构（11）和塞杆（10），钢水包（1）底部设有流孔（14），其特征在于：钢包组件还包括冷却外壳（6）、冷却管道（2）、搅流机构（3）、缓流机构（4）和卸料口（5），流孔（14）、冷却管道（2）、搅流机构（3）、缓流机构（4）和卸料口（5）依次连通，所述冷却外壳（6）包裹并密封冷却管道（2）、搅流机构（3）和缓流机构（4），冷却外壳（6）与冷却管道（2）、搅流机构（3）和缓流机构（4）之间留有流动性的冷却液体，

-冷却管道（2），用于钢水经过并降温降低温度促使管道壁内炉渣附着，将降温后的钢水送入到搅流机构（3）；

-搅流机构（3），用于接收钢水并搅拌钢水，使钢水内析出的夹杂物朝向通道内壁表面移动；

-缓流机构（4），用于减缓钢水向下冲击的速度；

-卸料口（5），用于承接缓流机构（4）内流出的钢水并往外排出；

所述冷却管道（2）盘旋设置于钢水包（1）底部，冷却管道（2）由内管壁（21）、外管壁（22）与对合结构组成，内管壁（21）和外管壁（22）相互分离，对合结构用于内管壁（21）和外管壁（22）对准并合拢对接，内管壁（21）和外管壁（22）对准并合拢后形成冷却通道（20），冷却通道（20）连接流孔（14）与卸料口（5）。

2.根据权利要求1所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：对合结构包括夹壁（25）和紧固件，内管壁（21）和外管壁（22）设有夹壁（25），夹壁（25）与内管壁（21）和外管壁（22）均为一体成型设置，夹壁（25）通过紧固件可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述夹壁（25）沿钢水包（1）的轴向延伸，夹壁（25）与内管壁（21）/外管壁（22）形成管状结构。

4.根据权利要求3所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述冷却通道（20）内设有多段隔热套（23），隔热套（23）外壁和内管壁（21）/外管壁（22）的内壁接触，相邻的隔热套（23）首尾抵接。

5.根据权利要求1所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述内管壁（21）和外管壁（22）外表面设有用于增加同冷却液体接触面积的换热片（24）。

6.根据权利要求1所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述搅流机构（3）包括搅流管（30）、搅流块（32）和涡轮（34），涡轮（34）和搅流块（32）通过支架（33）枢接于搅流管（30）内部，涡轮（34）和搅流块（32）同步旋转，搅流块（32）包括搅流通道（320）、搅流入口（321）和搅流出口（322），搅流通道（320）两端连接搅流入口（321）和搅流出口（322）。

7.根据权利要求2所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述搅流通道（320）沿搅流块（32）轴心螺旋设置，流体经过搅流通道（320）时带动搅流块（32）扭转，搅流块（32）扭转方向与涡轮（34）扭转方向一致。

8.根据权利要求2所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述搅流通道（320）入口处设有挡流板（31），挡流板（31）边缘处设有侧边孔（310）。

9.根据权利要求4所述便于炉渣清理的钢包组件，其特征在于：所述搅流入口（321）和搅流出口（322）均为条状通孔，所述搅流入口（321）贴合所在搅流块（32）端面的边缘，搅流出口（322）沿所在搅流块（32）端面圆周阵列设置，搅流出口（322）朝向搅流块（32）中心。

Images