CN114277216A - 一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及炉外处理工艺领域，尤其涉及一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，在耐磨钢球生产的钢水包内冶炼过程中，钢水包底部设有1~4个透气砖，其中至少一个透气砖中底部设有不锈钢气室，不锈钢气室的切向与氩气进管相连通，不锈钢气室的顶部与至少一个微孔不锈钢管相连通，所述微孔不锈钢管上至少设有一段螺旋管段，所有微孔不锈钢管的截面积总和与所述氩气进管的截面积的比为0.6~1:1。与现有技术相比，本发明的有益效果是：可在钢包内实现更加均匀稳定的吹氩搅拌效果，达到更彻底的去除钢材冶炼中的杂质的目的，同时实现均衡钢液温度和成分，能提高钢水的质量，最终提高耐磨球成品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及炉外处理工艺领域，尤其涉及一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法。
背景技术
耐磨钢球又称作研磨机用耐磨介质，主要用途是研磨物料，使物料研磨的更细，以达到使用标准，主要在矿山，电厂，水泥厂，钢铁厂，硅砂厂，煤化工等领域使用。钢球分为三种:分别为锻造钢球，铸造钢球，以及热轧钢球。锻造钢球是使用圆钢切段后用空气锤锻造而成，锻造钢球的耐磨性与所使用圆钢的材质以及杂质或圆钢质量有很大关系。锻造钢球主要材质:45#钢，以及50Mn与60Mn或65Mn等，目前耐磨性能与高铬球相媲美的为75MnCr材质。锻造钢球优点是破碎率小于1%，耐磨性能良好，价格便宜，性价比高。铸造钢球中主要成分是铬合金。热轧钢球则根据选用原材料材质的不同，钢球性能有所差异。不论哪种耐磨钢球都离不开钢材的冶炼过程。
随着炼钢技术的推广，钢包吹氩搅拌已经成最基础的炉外处理工艺。钢包吹氩搅拌的作用是：（1）均匀钢水温度。钢包吹氩搅拌促使钢包钢水温度均匀，并且能使钢水向包衬的传热进入稳定态，这样铸造过程钢水温度稳定均匀，有利于提高铸件内部质量，使铸模内坯壳生长均匀。（2）均匀钢水成分。在吹氩搅拌过程中可根据快速分析提供的钢水成分而进行成分微调，以使钢的成分控制范围更窄，以确保钢材性能均匀。（3）促使夹杂物上浮。搅动的钢水促进了钢中非金属夹杂物碰撞长大，上浮的氩气泡能够吸收钢中的气体，同时粘附悬浮于钢水中的夹杂物并带至钢水表面被渣层所吸收。
申请号为201811154710.4的中国发明专利公开了一种矿山生产矿浆用耐磨钢球及其制备方法，耐磨钢球是由铁水经过包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、轧制、减/定径、飞剪倍尺分段、冷却、定尺剪切、耐磨钢圆棒成品、制球的步骤得到的。
申请号为201910188311.8的中国发明专利公开了一种钢包底吹氩精炼方法，在钢包包底同一个圆周上布置一块狭缝式透气砖和一块弥散式透气砖，吹氩流量一大一小，改善吹氩搅拌的混匀效果，可提高夹杂物去除率，缩短全程吹氩精炼的时间。
因此在耐磨钢球生产中对钢包内钢液进行更加彻底的氩气底吹搅拌，有助于去除杂质和均匀钢液温度和成分，提高耐磨球成品的质量，目前这方面文献还较少公开。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，克服现有技术的不足，采用一种结构更加合理的包底透气砖，在钢包内实现更加均匀稳定的吹氩搅拌效果，达到更彻底的去除钢材冶炼中的杂质的目的，同时均衡钢液温度和成分，提高耐磨球成品的质量。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，在耐磨钢球生产的钢水包内冶炼过程中，钢水包底部设有1~4个透气砖，其中一个透气砖中底部设有不锈钢气室，不锈钢气室的切向与氩气进管相连通，不锈钢气室的顶部与至少一个微孔不锈钢管相连通，所述微孔不锈钢管上至少设有一段螺旋管段，所有微孔不锈钢管的截面积总和与所述氩气进管的截面积的比为0.6~1:1。
进一步的，所述微孔不锈钢管的截面为矩形、正方形、圆形、椭圆形中的任一种。
进一步的，所述螺旋管段的长度最少为所在螺旋的圆周长的1/4。
进一步的，所述微孔不锈钢管在一个透气砖底部绕圆周均匀分布2~12个。
进一步的，相邻所述微孔不锈钢管的螺旋方向相同或相反。
进一步的，所述螺旋管段的节距与其外径的比为5~10:1，螺旋管段的中径与微孔不锈钢管的外径的比为5~10:1。
进一步的，在炉外精炼过程中所述氩气进管的流量全程以每60~180秒一个周期内在25~ 38NL/min范围内波动供给，底吹氩时间4~15分钟。
进一步的，所述透气砖中的不锈钢气室和微孔不锈钢管由刚玉尖晶石、镁铝铬尖晶石、镁铝尖晶石中的任一种耐火材料浇筑成一体，耐火材料层最薄处不少于30mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）采用一种结构更加合理的包底透气砖，可在钢包内实现更加均匀稳定的吹氩搅拌效果，达到更彻底的去除钢材冶炼中的杂质的目的，同时实现均衡钢液温度和成分，能提高钢水的质量，最终提高耐磨球成品的质量；
2）在整个吹氩过程中，相同直径和长度的微孔不锈钢管，克服了氩气在输送过程中的压力与流量的不均衡，减轻了氩气透气砖的磨损，确保了钢包的吹氩效果，延长了透气砖的使用寿命，减少了底吹氩气路堵塞的情况，经济效益明显；
3）透气砖采用多孔切向吹氩方式，有助于形成更小、更多的氩气泡，增加气泡在钢水中停留的时间，提高了夹杂物去除率，在生产耐磨钢球中，研究结果证明，本发明比现有技术采用狭隙式或双孔式透气砖在相同流量吹氩的夹杂物去除率同比提高22％以上，缩短全程吹氩精炼时间1～3分钟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例工艺流程示意图；
图2是本发明实施例钢水包内底吹氩气搅拌工艺示意图；
图3是本发明实施例中的透气砖结构示意图；
图4是图3的俯视图。
图中：1-钢水包；2-透气砖；3-不锈钢气室；4-微孔不锈钢管；5-氩气进管；6-耐火材料。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
见图1-4，是本发明一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法实施例工艺流程图，将原料装入感应电炉中进行熔化和熔炼，当钢液的成分达到合格要求之后，将感应电炉内的钢液倾倒入安装有底吹氩透气砖的钢水包内，同时进行吹氩搅拌处理2~6分钟；吹氩搅拌处理完毕的钢液被运送至铸造工序在铸造模具中铸成耐磨钢球；然后将钢球运送至热处理炉进行淬火处理，最后得到铸造耐磨钢球。
以生产KmTBCr12高铬铸铁耐磨钢球为例，其化学成分见表1，其余为铁。
表1
| 牌号 | C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | Cu | P | S |
| KmTBCr12 | 2.0-3.3 | ≤2.0 | ≤1.5 | ≤2.5 | 11.0-14.0 | ≤3.0 | ≤1.2 | ≤0.10 | ≤0.06 |
实施例中，高铬铸铁在熔炼过程中温度控制在1450℃，最后快速升温控制在1480℃脱氧出炉。脱氧处理是在炉中加0.5%锰铁进行预脱氧，在炉中加0.25%硅铁进行初脱氧，在包中加0.05%铝进行终脱氧。出钢完毕钢水倒入钢水包前，开启氩气，钢水在钢水包内完成炉外精炼过程，氩气进管的流量全程以每70~160秒一个周期内在28~ 35NL/min范围内波动供给，底吹氩时间5~12分钟。钢球铸造成形后，硬化热处理过程是在920-980℃保温2-6h，出炉空冷。耐磨钢球热处理后硬度值见表2。
实施例中，钢水包1底部设有两个透气砖2，其中透气砖2中底部设有1个不锈钢气室3，不锈钢气室3的切向与氩气进管5相连通，不锈钢气室3的顶部与6个圆形的微孔不锈钢管4相连通，相邻微孔不锈钢管4的螺旋方向相反，微孔不锈钢管4上4圈螺旋管段，氩气进管5的内径为20mm，微孔不锈钢管4的内径为1mm-3mm，螺旋管段直径为56mm，节距为45mm。透气砖2中的不锈钢气室3和微孔不锈钢管4由镁铝尖晶石浇筑成一体，耐火材料层最薄处不少于30mm。
对比例选用相同成分的钢水，底吹氩流量为30NL/min，底吹氩时间12分钟，透气砖为双孔透气砖，每个吹氩孔直径为Φ15mm。
通过对比可知，氩气经过氩气进管5进入不锈钢气室3之后，流经与不锈钢气室3联通的镶嵌在镁铝尖晶石里的6根微孔不锈钢管4进行旋流流动，最终氩气在透气砖顶部出口与钢液相接触。旋流喷入钢液的氩气流能高效率地搅拌钢液，螺旋形上升的气泡路径，使气泡在钢水中的停留时间从2.2分钟延长到3.4分钟，12路上升的气泡比2路上升的气泡的比表面积更大，从而达到有效地去除杂质和均匀钢液温度和成分，最终提高耐磨球质量的目的。
表2
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，在耐磨钢球生产的钢水包内冶炼过程中，钢水包底部设有1~4个透气砖，其中一个透气砖中底部设有不锈钢气室，不锈钢气室的切向与氩气进管相连通，不锈钢气室的顶部与至少一个微孔不锈钢管相连通，所述微孔不锈钢管上至少设有一段螺旋管段，所有微孔不锈钢管的截面积总和与所述氩气进管的截面积的比为0.6~1:1。
2.根据权利要求1所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，所述微孔不锈钢管的截面为矩形、正方形、圆形、椭圆形中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，所述螺旋管段的长度最少为所在螺旋的圆周长的1/4。
4.根据权利要求1所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，所述微孔不锈钢管在一个透气砖底部绕圆周均匀分布2~12个。
5.根据权利要求4所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，相邻所述微孔不锈钢管的螺旋方向相同或相反。
6.根据权利要求3所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，所述螺旋管段的节距与其外径的比为5~10:1，螺旋管段的中径与微孔不锈钢管的外径的比为5~10:1。
7.根据权利要求1所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，在炉外精炼过程中所述氩气进管的流量全程以每60~180秒一个周期内在25~ 38NL/min范围内波动供给，底吹氩时间4~15分钟。
8.根据权利要求1所述的一种用于耐磨钢球生产的包内吹氩搅拌方法，其特征在于，所述透气砖中的不锈钢气室和微孔不锈钢管由刚玉尖晶石、镁铝铬尖晶石、镁铝尖晶石中的任一种耐火材料浇筑成一体，耐火材料层最薄处不少于30mm。
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