CN112195306A - 一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置及过滤方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，包括外过滤管、滤芯以及连接片；还提供了一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤方法；外过滤管和滤芯可以去除大尺寸与尺寸更细小弥散的夹杂物，提升钢中夹杂物等级，也可去除气泡等杂质，提高连铸坯的内部质量；外过滤管和滤芯均采用陶瓷材料，结构简单，造价低廉，清洗后可反复利用，维护方便；当中间包液位出现波动及液位逐渐上升时，则滤芯出现堵塞，需要更换滤芯，不另外增加检测设备和人员；可以快速地更换滤芯，更换及拆卸过程简单，不影响连铸生产节奏，不消耗过多人工劳动成本，安全系数较高；可在浇注过程中使始终保持过滤状态，提高钢液质量。

Description

一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置及过滤方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置及过滤方法。

背景技术

夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能，同时，钢中夹杂物也容易引起连铸坯与轧材缺陷，造成废品。因此，去除夹杂物、提高钢水洁净度是现代钢铁冶炼技术领域的一个重要目标。

稀土在钢冶炼过程中可起到微合金化，脱硫脱氧，弥散硬化，改变钢液中氧化物、硫化物及碳化物的类型、形态、大小和分布，变质钢中的夹杂物等作用。稀土改变钢中夹杂物呈细小弥散状态，分布均匀，但是仍存在于钢液中，不能很有效地进入钢渣进而排出钢液外。

当前，冶金行业中去除夹杂物普遍采用的方法主要有过滤装置过滤、中间包气幕挡墙、电磁搅拌离心流动、感应加热等。

现有的装置及方法均各自具有去除夹杂物的特点，但是仅对大尺寸夹杂物能起到有效的去除，对更细小尺寸的夹杂物则无法完全去除，而且也存在更换时间长、更换过程复杂、人力消耗大等缺点。另外对于稀土钢液中的夹杂物的去除，未见相关的文献报道。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置；本发明另一实施例的目的在于提供一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，所述过滤装置包括外过滤管、滤芯以及至少2个连接片；

所述外过滤管包括用于过滤的轴向两端敞口的过滤圆管以及用于螺栓连接的圆环片，所述过滤圆管的管壁上设置有多个过滤孔，所述圆环片设置在所述过滤圆管的轴向顶端敞口处，所述圆环片上设置有至少2个螺栓通孔；

所述滤芯为轴向两端敞口的圆管形状，所述圆管形状的滤芯的轴向顶端面上设置有至少2个螺栓盲孔；

所述连接片的长度方向的一端开设有圆形通孔，所述连接片的长度方向的另一端开设有长条孔；

所述滤芯套设在所述过滤圆管中；

螺栓一的螺杆穿透所述连接片上的圆形通孔然后插入所述滤芯上的螺栓盲孔中构成螺栓连接以用于将所述连接片与所述滤芯螺栓连接在一起；

且螺栓二的螺杆依次穿透所述连接片上的长条孔与所述圆环片上的螺栓通孔构成螺栓连接以用于将所述连接片与所述外过滤管螺栓连接在一起；

所述过滤圆管的管壁上的过滤孔的孔径大于所述滤芯中的过滤孔的孔径。

优选的，所述过滤圆管的管壁为格栅状结构，所述过滤圆管的管壁上的格栅网格的孔径小于等于10mm×10mm；

所述滤芯中的过滤孔的孔径小于等于2mm。

优选的，所述外过滤管采用碳化硅陶瓷材料制成，所述滤芯为采用添加氧化锆的硅酸铝陶瓷纤维过滤网缠绕多层制成的空心管结构。

一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤方法，使用上述中的任意一项所述的用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，包括以下依次进行的步骤：

1)连铸开始浇注前，将组装成的过滤装置中的滤芯套设在中间包中的塞棒上，所述过滤装置沿所述塞棒下滑降落在所述中间包的底壁的内壁面上；

在所述塞棒上的且位于所述过滤装置的上方的位置处套设至少一个备用的滤芯，备用的滤芯的内径大于所述过滤装置中的滤芯的外径，备用的滤芯的外径小于所述过滤圆管的内径以及所述圆环片的内径；

备用的滤芯下滑降落在所述连接片上以用于由所述连接片支撑承担备用的滤芯的质量；

全部的备用的滤芯是相互内外套设的，位于外侧的备用的滤芯的内径大于位于内侧的备用的滤芯的外径；

2)浇注过程中，中间包中的熔液的液面低于所述过滤装置中的圆环片且低于滤芯的轴向顶端面；

当出现中间包内的液位上升则表明所述过滤装置中的滤芯发生堵塞，需要更换滤芯：先松开螺栓一将所述过滤装置中的发生堵塞的滤芯拆卸下来，然后将位于最内侧的备用的滤芯向下滑动插入套设在所述过滤圆管中，然后再向上移动发生堵塞的滤芯并将其从熔液中移出，然后螺栓一的螺杆穿透所述连接片上的圆形通孔后插入下滑后的备用的滤芯上的螺栓盲孔中构成螺栓连接，即完成了滤芯的更换；

3)浇注结束后，先将中间包移出，然后依次拆卸塞棒与过滤装置，然后清洗外过滤管、滤芯以及连接片，清洗后下次浇注继续装入使用。

与现有技术相比，本发明取得了如下的有益的技术效果：

1)、本发明所提供的外过滤管和滤芯不仅可以去除大尺寸夹杂物，也可以过滤尺寸更细小弥散的夹杂物，如稀土氧硫化物夹杂等，进一步提升钢中夹杂物等级，也可有效地去除钢液中存在的气泡等杂质，提高连铸坯的内部质量。

2)、本发明所提供的外过滤管和滤芯均采用陶瓷材料，结构简单，造价低廉，清洗后可反复利用，维护极为方便。

3)、本发明提供的过滤方法借助现有的中间包中的液位检测设备来辅助检测和判断是否需要更换滤芯，即当中间包液位出现波动及液位逐渐上升时，则滤芯的通钢量降低、出现堵塞，需要更换滤芯，不另外增加检测设备和检测人员，有利于降低成本。

4)、本发明提供的过滤方法可以快速地更换滤芯，更换时间短，更换及拆卸过程简单，不影响连铸生产节奏，不消耗过多人工劳动成本，安全系数较高。

5)、本发明提供的过滤方法可使过滤器在浇注过程中使始终保持过滤状态，大大提高钢液质量，进而提高连铸坯的内部质量和成材率，实现向高级优质钢和特级优质钢的转变提升。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置的工作原理示意图；

图中：1中间包，2塞棒，3浸入式水口；4外过滤管，401过滤圆管，402圆环片，5滤芯，6连接片，601长条孔，7螺栓一，8螺栓二，9备用的滤芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖向”、“水平向”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于实际应用中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参考图1，图中：中间包1，塞棒2，浸入式水口3；外过滤管4，过滤圆管401，圆环片402，滤芯5，连接片6，长条孔601，螺栓一7，螺栓二8，备用的滤芯9。

本申请提供了一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，所述过滤装置包括外过滤管4、滤芯5以及至少2个连接片6；

所述外过滤管4包括用于过滤的轴向两端敞口的过滤圆管401以及用于螺栓连接的圆环片402，所述过滤圆管401的管壁上设置有多个过滤孔，所述圆环片402设置在所述过滤圆管401的轴向顶端敞口处，所述圆环片402上设置有至少2个螺栓通孔；

所述滤芯5为轴向两端敞口的圆管形状，所述圆管形状的滤芯5的轴向顶端面上设置有至少2个螺栓盲孔；

所述连接片6的长度方向的一端开设有圆形通孔，所述连接片6的长度方向的另一端开设有长条孔601；

所述滤芯5套设在所述过滤圆管401中；

螺栓一7的螺杆穿透所述连接片6上的圆形通孔然后插入所述滤芯5上的螺栓盲孔中构成螺栓连接以用于将所述连接片6与所述滤芯5螺栓连接在一起；

且螺栓二8的螺杆依次穿透所述连接片6上的长条孔601与所述圆环片402上的螺栓通孔构成螺栓连接以用于将所述连接片6与所述外过滤管4螺栓连接在一起；

所述过滤圆管401的管壁上的过滤孔的孔径大于所述滤芯5中的过滤孔的孔径。

在本申请的一个实施例中，所述过滤圆管401的管壁为格栅状结构，所述过滤圆管401的管壁上的格栅网格的孔径小于等于10mm×10mm；

所述滤芯5中的过滤孔的孔径小于等于2mm。

在本申请的一个实施例中，所述外过滤管4采用碳化硅陶瓷材料制成，所述滤芯5为采用添加氧化锆的硅酸铝陶瓷纤维过滤网缠绕多层制成的空心管结构。

本申请提供了一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤方法，使用上述中的任意一项所述的过滤装置，包括以下依次进行的步骤：

1)连铸开始浇注前，将组装成的过滤装置套设在中间包1中的塞棒2上，将组装成的过滤装置中的滤芯5套设在中间包1中的塞棒2上，所述过滤装置沿所述塞棒2下滑降落在所述中间包1的底壁的内壁面上，由中间包1的底壁支撑承担所述过滤装置的质量；

在所述塞棒2上的且位于所述过滤装置的上方的位置处套设至少一个备用的滤芯9，备用的滤芯9的内径大于所述过滤装置中的滤芯5的外径，备用的滤芯9的外径小于所述过滤圆管401的内径以及所述圆环片402的内径；

备用的滤芯9下滑降落在所述连接片6上以用于由所述连接片6支撑承担备用的滤芯9的质量；

全部的备用的滤芯9是相互内外套设的，位于外侧的备用的滤芯9的内径大于位于内侧的备用的滤芯9的外径；

2)浇注过程中，中间包1中的熔液的液面低于所述过滤装置中的圆环片402且低于滤芯5的轴向顶端面；

当出现中间包1内的液位上升，则表明所述过滤装置中的滤芯5发生堵塞，需要更换滤芯5：先松开螺栓一7将所述过滤装置中的发生堵塞的滤芯5拆卸下来，然后将位于最内侧的备用的滤芯9向下滑动插入套设在所述过滤圆管401中，然后再向上移动发生堵塞的滤芯5并将其从熔液中移出，然后螺栓一7的螺杆穿透所述连接片6上的圆形通孔后插入下滑后的备用的滤芯9上的螺栓盲孔中构成螺栓连接，即完成了滤芯5的更换；

3)浇注结束后，先将中间包1移出，然后依次拆卸塞棒2与过滤装置，然后清洗外过滤管4、滤芯5以及连接片6，清洗后下次浇注继续装入使用。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置及过滤方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

以100t电炉冶炼生产稀土齿轮钢20CrMnTiHRe为例。

采用废钢+热装铁水为入炉原料，铁水温度≥1280℃，溶清碳≥0.50wt％；

电炉冶炼过程造好泡沫渣、均匀脱碳，减少吸氮，全熔分析温度≥1540℃；

出钢条件：终点C≥0.07wt％，P≤0.015wt％，其它残余元素含量符合标准要求，出钢温度为1600℃～1640℃；

出钢过程随钢流加钢芯铝，严禁下渣，下渣炉次必须扒除氧化渣。

电炉冶炼后进入LF精炼，吨钢渣料大于12kg，加强脱硫操作，喂铝线；

LF出钢前，喂入Ti线控制Ti含量在要求范围内，按照1.0～2.5m/吨钢喂入钙线，添加稀土合金130kg(以La为主)；

出钢条件：白渣保持时间大于20min，化学成分符合内控目标，如下表1；

表1 20CrMnTiHRe化学成分(熔炼分析)

入VD炉前控制渣量，真空处理时间≥25分钟，VD处理后软吹氩时间不小于20分钟，控制上钢温度：连铸第1炉1585～1595℃，第2炉1565～1575℃，第3炉以后1560～1570℃。

对其他两流的塞棒2进行同样的外过滤管4和滤芯5的安装、操作。

钢水包自开率100％，接走引流砂，钢液流入中间包1，保护浇注，中间包1内全程吹氩，中包包盖密封；

中间包1连浇炉数≤15炉，中间包1液面≥850mm，中间包1烘烤良好并保持清洁，烘烤温度1100～1200℃；

中间包1采用覆盖剂，过热度控制在20℃～30℃(钢液相线1511℃)，中包第1炉温度1546～1556℃，第2炉温度1536～1546℃，正常炉次温度1531～1541℃。

浇注期间，若出现中间包1液位逐渐上升，则滤芯开始堵塞，需立即更换滤芯，先拆卸旧滤芯，然后备用的滤芯再快速向下滑动到塞棒2的底端，然后旧滤芯再向上移动从钢液中移出，然后备用的滤芯采用连接片固定，完成滤芯更换。

结晶器液面波动≤±2.5mm，采用低碳钢连铸保护渣；

浇注断面φ500mm，拉速控制0.34±0.01m/min；

电磁搅拌确保正常使用；

拉矫机矫直铸坯温度≥900℃；

连铸坯经火焰切割机切割后，及时入坑缓冷，入坑温度＞600℃，出坑温度＜350℃，出坑后对铸坯进行取样、待检。

浇注结束，中间包1移出，依次拆卸塞棒、两个滤芯和外过滤管，清洗外过滤管和两个滤芯，清洗后检查受损程度不严重，保留下次继续使用。

对连铸坯样进行氧、氢含量、低倍组织、非金属夹杂物等检验，氧含量[O]＝12ppm，氢含量[H]＝7ppm，低倍检验未见缩孔、气泡、裂纹、翻皮、白点等缺陷，疏松≤3.0级，中心偏析≤3.0级，符合内控要求；非金属夹杂物检验结果如下表2，完全符合标准要求。

表2 20CrMnTiHRe非金属夹杂物

由上述检验结果可知，采用本发明的用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置及过滤方法，有效地去除了钢液中大尺寸夹杂及绝大部分细小的稀土氧硫化物夹杂，也可有效地去除了钢液中存在气泡等，大大提高钢液质量，连铸坯内部质量和成材率显著提高。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，其特征在于，所述过滤装置包括外过滤管、滤芯以及至少2个连接片；

所述外过滤管包括用于过滤的轴向两端敞口的过滤圆管以及用于螺栓连接的圆环片，所述过滤圆管的管壁上设置有多个过滤孔，所述圆环片设置在所述过滤圆管的轴向顶端敞口处，所述圆环片上设置有至少2个螺栓通孔；

所述滤芯为轴向两端敞口的圆管形状，所述圆管形状的滤芯的轴向顶端面上设置有至少2个螺栓盲孔；

所述连接片的长度方向的一端开设有圆形通孔，所述连接片的长度方向的另一端开设有长条孔；

所述滤芯套设在所述过滤圆管中；

螺栓一的螺杆穿透所述连接片上的圆形通孔然后插入所述滤芯上的螺栓盲孔中构成螺栓连接以用于将所述连接片与所述滤芯螺栓连接在一起；

且螺栓二的螺杆依次穿透所述连接片上的长条孔与所述圆环片上的螺栓通孔构成螺栓连接以用于将所述连接片与所述外过滤管螺栓连接在一起；

所述过滤圆管的管壁上的过滤孔的孔径大于所述滤芯中的过滤孔的孔径。

2.根据权利要求1所述的一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，其特征在于，所述过滤圆管的管壁为格栅状结构，所述过滤圆管的管壁上的格栅网格的孔径小于等于10mm×10mm；

所述滤芯中的过滤孔的孔径小于等于2mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，其特征在于，所述外过滤管采用碳化硅陶瓷材料制成，所述滤芯为采用添加氧化锆的硅酸铝陶瓷纤维过滤网缠绕多层制成的空心管结构。

4.一种用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤方法，其特征在于，使用权利要求1～3中的任意一项所述的用于去除稀土钢液中夹杂物的过滤装置，包括以下依次进行的步骤：

1)连铸开始浇注前，将组装成的过滤装置中的滤芯套设在中间包中的塞棒上，所述过滤装置沿所述塞棒下滑降落在所述中间包的底壁的内壁面上；

在所述塞棒上的且位于所述过滤装置的上方的位置处套设至少一个备用的滤芯，备用的滤芯的内径大于所述过滤装置中的滤芯的外径，备用的滤芯的外径小于所述过滤圆管的内径以及所述圆环片的内径；

备用的滤芯下滑降落在所述连接片上以用于由所述连接片支撑承担备用的滤芯的质量；

全部的备用的滤芯是相互内外套设的，位于外侧的备用的滤芯的内径大于位于内侧的备用的滤芯的外径；

2)浇注过程中，中间包中的熔液的液面低于所述过滤装置中的圆环片且低于滤芯的轴向顶端面；

当出现中间包内的液位上升则表明所述过滤装置中的滤芯发生堵塞，需要更换滤芯：先松开螺栓一将所述过滤装置中的发生堵塞的滤芯拆卸下来，然后将位于最内侧的备用的滤芯向下滑动插入套设在所述过滤圆管中，然后再向上移动发生堵塞的滤芯并将其从熔液中移出，然后螺栓一的螺杆穿透所述连接片上的圆形通孔后插入下滑后的备用的滤芯上的螺栓盲孔中构成螺栓连接，即完成了滤芯的更换；

3)浇注结束后，先将中间包移出，然后依次拆卸塞棒与过滤装置，然后清洗外过滤管、滤芯以及连接片，清洗后下次浇注继续装入使用。

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