CN114985715B - 多组透气砖钢包设备和钢包冶炼控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属铸造领域，公开了一种多组透气砖钢包设备包括：包底和沿包底的外围向上延伸的包壁，包底与包壁围合成开口的多组透气砖钢包设备；包壁包括：位于多组透气砖钢包设备外侧的包壁永久层以及与包壁永久层相贴合且依次排列的包壁工作层、残渣工作层和包口工作层；包底包括：位于多组透气砖钢包设备内部的包底工作层和与包底工作层相贴合的包底永久层；包底还设置有贯穿包底的透气砖和水口砖；包底的截面设置为圆形，透气砖设置为不少于四个，多个透气砖的中心位于同一圆周，且圆周的圆心与包底截面的圆心重合；每两个透气砖设置为一组透气砖，一组透气砖的两个透气砖同时使用。多组透气砖轮流使用能够提高钢包的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸造领域，具体地涉及一种多组透气砖钢包设备和钢包冶炼控制方法。
背景技术
随着炼钢产能不断提升，对钢包使用要求越来越高，钢包作为炉外精炼重要的组成部分，钢包的使用寿命对生产组织、产品质量等产生重要影响。现有技术主要通过提升钢包关键耐材理化指标和耐材厚度这两个方面提升钢包使用寿命，但是耐材理化指标提升工作的研究周期长，收益低；而提升耐材厚度却降低了钢包容积，不利于现场生产，因此如果提供一种可以快速实现且不影响实际生产的提高钢包使用寿命的方法成为当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种具有多组透气砖的钢包设备，多组透气砖轮流使用能够提高钢包的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种多组透气砖钢包设备，该多组透气砖钢包设备包括：包底和沿所述包底的外围向上延伸的包壁，所述包底与包壁围合成开口的所述多组透气砖钢包设备；其中，
所述包壁包括：位于所述多组透气砖钢包设备外侧的包壁永久层以及与所述包壁永久层相贴合且由包底工作层的上表面开始向上依次排列的包壁工作层、残渣工作层和包口工作层；
所述包底包括：位于所述多组透气砖钢包设备内部的包底工作层和与所述包底工作层相贴合的位于所述多组透气砖钢包设备外部的包底永久层；
所述包底还设置有贯穿所述包底工作层和包底永久层的透气砖和水口砖；
所述包底的截面设置为圆形，所述透气砖设置为不少于四个，多个所述透气砖的中心位于同一圆周，且所述圆周的圆心与所述包底截面的圆心重合；
每两个所述透气砖设置为一组透气砖，一组透气砖的两个所述透气砖同时使用。
优选地，所述透气砖包括贯穿所述透气砖且位于所述透气砖中心的透气芯和环绕所述透气芯的外部支撑，所述透气芯的下端面连接有快速接头，所述快速接头用于连接氩气管。
优选地，多个所述透气砖设置于远离所述水口砖的一侧。
本发明另一方面提供了一种使用所述多组透气砖钢包设备的钢包冶炼控制方法，包括：
步骤1，多组透气砖钢包设备上钢包车，所述透气砖连接转炉氩气管；
步骤2，向多组透气砖钢包设备的所述水口砖内加入引流沙；
步骤3，向多组透气砖钢包设备加入钢水和合金材料，通氩气；
步骤4，多组透气砖钢包设备出转炉工序，关闭氩气，拔出转炉氩气管；
步骤5，多组透气砖钢包设备至精炼炉，所述透气砖连接精炼氩气管；
步骤6，对多组透气砖钢包设备内钢水进行冶炼，冶炼结束后关闭多组透气砖钢包设备氩气，拔出精炼氩气管，多组透气砖钢包设备上连铸工序；
步骤7，多组透气砖钢包设备浇铸完成，倒渣；
步骤8，对多组透气砖钢包设备进行热修。
优选地，所述透气砖设置四个，包括：第一透气砖、第二透气砖、第三透气砖和第四透气砖，其中所述第一透气砖与第四透气砖关于所述包底的截面半径对称，所述第二透气砖与第三透气砖对称，且与所述第一透气砖和第四透气砖共用对称轴；
所述第一透气砖和第三透气砖为第一组透气砖；
所述第二透气砖和第四透气砖为第二组透气砖。
优选地所述步骤2和步骤5中所述透气砖连接氩气管时，四个所述透气砖全部与氩气管连接，由每根所述氩气管的送气阀门控制对应的所述透气砖的通气状态；
第一组透气砖与第二组透气砖轮流使用，一组所述透气砖失效后使用另一组所述透气砖。
优选地所述步骤6中使用三项电极加热装置加热多组透气砖钢包设备内的钢水，所述三项电极加热装置的设置为阶梯供电模式，所述阶梯供电模式包括：送电电压设置为380V，第一阶段，送电持续T1时间，第一目标电流设置为I1电流；第二阶段，所述T1时间完成后，提高送电电流，且送电持续T2时间，第二目标电流设置为I2电流；第三阶段，所述T2时间完成后，继续提高送电电流，且送电持续T3时间，第三目标电流设置为I3电流；所述T3时间完成后，送电电压380V，电流I3，并维持此状态，所述三项电极加热装置持续加热钢包内的钢水至钢水温度达到设定温度。
优选地，所述I1电流设置为22KA，所述T1时间设置为30～35s；
所述I2电流设置为24KA，所述T2时间设置为30～35s；
所述I3电流设置为26KA，所述T1时间设置为60-70s。
优选地，所述步骤8中的对多组透气砖钢包进行热修的工作包括：吹扫所述透气砖和吹扫所述水口砖。
优选地，吹扫所述透气砖的工作包括：所述快速接头接氩气管对所述透气砖进行吹扫，工人手持氧气管，由多组透气砖钢包设备的内部吹扫所述透气砖的上表面。
通过上述技术方案，该多组透气砖钢包设备内设置有多组透气砖，通过多组透气砖轮流使用的方式以延长该钢包设备内透气砖的使用寿命，进而达到延长钢包的使用寿命的目的。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一种优选实施方式的钢包的剖面图；
图2是一种优选实施方式的钢包的俯视图；
图3是一种优选实施方式的透气砖的剖面图；
图4是一种优选实施方式的钢包冶炼控制方法的流程图。
附图标记说明
11包壁工作层 12残渣工作层
13包口工作层 14包壁永久层
2包底工作层 3包底永久层
4透气砖 5水口砖
41透气芯 42外部支撑
43快速接头 61第一透气砖
62第二透气砖 63第三透气砖
64第四透气砖
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“面向、背向、垂项、斜上方、上方、端部”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1-4所示的一种多组透气砖钢包设备，该多组透气砖钢包设备包括：包底和沿包底的外围向上延伸的包壁，包底与包壁围合成开口的多组透气砖钢包设备；其中，
包壁包括：位于多组透气砖钢包设备外侧的包壁永久层14以及与包壁永久层14相贴合且由包底工作层2的上表面开始向上依次排列的包壁工作层11、残渣工作层12和包口工作层13；
包底包括：位于多组透气砖钢包设备内部的包底工作层2和与包底工作层2相贴合的位于多组透气砖钢包设备外部的包底永久层3；
包底还设置有贯穿包底工作层2和包底永久层3的透气砖4和水口砖5；
包底的截面设置为圆形，透气砖4设置为不少于四个，多个透气砖4的中心位于同一圆周，且该圆周的圆心与包底截面的圆心重合；
每两个透气砖4设置为一组透气砖，一组透气砖的两个透气砖4同时使用。
根据上述技术方案的实施，钢水位于多组透气砖钢包设备内部，氩气通过一组透气砖的两个透气砖4被通入多组透气砖钢包设备内部，并搅拌位于多组透气砖钢包设备内部的钢水，使得钢水内部达到材料均匀混合、温度平均分配的目的，这有利于脱碳、脱硫等工艺的实现，因此在氩气被通入多组透气砖钢包设备内部后，多组透气砖钢包设备内部会不停地产生残渣，这些残渣最终会上浮至残渣工作层12所处的位置。
包底工作层2、包壁工作层11、残渣工作层12、包口工作层13、水口砖5和透气砖4都是直接与多组透气砖钢包设备内的钢水接触的，由于钢水温度非常高，且转炉内不停地鼓入空气等，使得多组透气砖钢包设备内氧化反应在持续发生，因此这些结构都需要采用特殊的耐材制成，这些耐材必须能够耐高温，抗氧化，以便上述这些结构能够获得更长的使用寿命。但是即便如此，包底工作层2、包壁工作层11、残渣工作层12、包口工作层13、水口砖5和透气砖4仍然是多组透气砖钢包设备内的易损件，其中，透气砖4最容易失效以使得其成为限制钢包使用寿命的短板结构，当透气砖4损坏后，就需要将钢包下线对该透气砖4进行维修或者更换。
多组透气砖钢包设备的内部设置有多组透气砖，每次使用一组透气砖，当前使用的透气砖4失效后，再切换另一组透气砖使用，这样就可以在不停线的情况先实现对透气砖4的更换，只有当所有的透气砖全都失效时，才需要将钢包下线，也因此多组透气砖钢包设备的寿命得到了明显提高。
为了提高透气砖4通氩气后对钢水的搅拌效果，要求透气砖4必须设置在与包底截面同心的圆上，这样就能够保证所有的透气砖4的透气孔距离包底截面的中心距离都相等，距离包壁工作层11的距离也相等，这样能够获得更好的液相混合效果。
在该实施方式中，优选地，透气砖4包括贯穿透气砖4且位于透气砖4中心的透气芯41和环绕透气芯41的外部支撑42，透气芯41的下端面连接有快速接头43，快速接头43用于连接氩气管。透气芯41是用于向多组透气砖钢包设备内通氩气的，外部支撑42与多组透气砖钢包设备内的其他耐材相连接，且为位于透气砖4中心位置的透气芯41提供支撑，快速接头43与氩气管连接后，氩气就能够通过透气芯41进入到多组透气砖钢包设备内。
在该实施方式中，优选地，多个透气砖4设置于远离水口砖5的一侧。在钢水注入该多组透气砖钢包设备之前，需要向水口砖5内注入引流沙，引流沙用于密封和保护水口砖5。在对钢包进行热修的时候，由于水口砖5内可能仍然残留有引流沙，所以热修时需要对水口砖5内的引流沙进行清理，为了避免热修过程中这些引流沙进入透气砖4内对透气砖4产生功能影响，因此需要将透气砖4设置于远离水口砖5的一侧。
一种使用多组透气砖钢包设备的钢包冶炼控制方法，该钢包冶炼控制方法包括：
步骤1，多组透气砖钢包设备上钢包车，透气砖4连接转炉氩气管；
步骤2，向多组透气砖钢包设备的水口砖5内加入引流沙；
步骤3，向多组透气砖钢包设备加入钢水和合金材料，通氩气；
步骤4，多组透气砖钢包设备出转炉工序，关闭氩气，拔出转炉氩气管；
步骤5，多组透气砖钢包设备至精炼炉，透气砖4连接精炼氩气管；
步骤6，对多组透气砖钢包设备内钢水进行冶炼，冶炼结束后关闭多组透气砖钢包设备氩气，拔出精炼氩气管，多组透气砖钢包设备上连铸工序；
步骤7，多组透气砖钢包设备浇铸完成，倒渣；
步骤8，对多组透气砖钢包设备进行热修。
参见附图4所示的钢包冶炼控制方法的流程图，在该冶炼过程中，在转炉和精炼炉内，透气砖4连接不同的氩气管，即在不同的工序，通过插拔透气砖4底部的氩气管的操作，可以实现切换不同工位的氩气管。
在该实施方式中，优选地，透气砖4设置四个，包括：第一透气砖61、第二透气砖62、第三透气砖63和第四透气砖64，其中第一透气砖61与第四透气砖64关于包底的截面半径对称；第二透气砖62与第三透气砖63对称，且与第一透气砖61和第四透气砖64共用对称轴；
第一透气砖61和第三透气砖63为第一组透气砖；
第二透气砖62和第四透气砖63为第二组透气砖。
由于受空间的限制，多组透气砖钢包设备优选地设置了四组透气砖，四组透气砖第一透气砖61和第三透气砖63与第二透气砖62和第四透气砖64关于包底的截面半径对称，且四组透气砖的中心都在与包底的截面同心的同心圆上，以保证四组透气砖的中心与包底截面圆心之间的距离都相同。
参见附图2所示的包底透气砖分布，第一透气砖61和第三透气砖63之间的距离较远，将它们设置为第一组透气砖可以使得该组透气砖通氩气后，能够获得更好的对钢水的搅拌效果，更有利于钢水内部的温度均衡，也更有利于钢水内材料的均匀混合。
同理，因为第二透气砖62和第四透气砖63之间的距离较大，将它们设置为第二组透气砖也能够使得该组透气砖使用时获得更好的对钢水的搅拌效果。
在该实施方式中，优选地，步骤2和步骤5中透气砖4连接氩气管时，四个透气砖4全部与氩气管连接，由每根氩气管的送气阀门控制对应的透气砖4的通气状态；
第一组透气砖与第二组透气砖轮流使用，一组透气砖失效后使用另一组透气砖。
氩气管上设置有送气阀门，因此当氩气管与快速接头43连接时只是形成了氩气的通路，并没有向管路内通入氩气，氩气管送气阀门的开启受控制系统的控制，如果工艺要求开始通入氩气则送气阀门会被打开。
在控制系统内，同一组透气砖4所对应的的送气阀门会被同时打开，这样就实现了同一组的透气砖4同时使用的目的；而另一组不需要使用的透气砖4所对应的送气阀门仍然处于关闭的状态，这可以保证每次只会使用一组透气砖。
哪一组透气砖是受控制系统控制的，在这种控制方式下，操作工人只需要将现场的快速接头43对应接至相应的气管就可以的，而不需要考虑哪个快速接头43需要连接气管，哪个快速接头43不要连接气管。这样就能够避免了现场的操作工人操作失误。
控制系统会对透气砖4的工作参数进行检测，当一组透气砖的各项参数显示该组透气砖已经失效时，控制系统会控制与该组透气砖4相对应的送气阀门关闭，同时开启与另一组透气砖4相对应的送气阀门，这样就实现了在线更换透气砖4的目的。
在该实施方式中，优选地，步骤6中使用三项电极加热装置加热钢包内的钢水，三项电极加热装置的设置为阶梯供电模式，阶梯供电模式包括：送电电压设置为380V，第一阶段，送电持续T1时间，第一目标电流设置为I1电流；第二阶段，T1时间完成后，提高送电功率，且送电持续T2时间，第二目标电流设置为I2电流；第三阶段，T2时间完成后，继续提高送电功率，且送电持续T3时间，第三目标电流设置为I3电流；T3时间完成后，送电电压380V，电流I3，并维持此状态，三项电极加热装置持续加热钢包内的钢水至钢水温度达到设定温度。
该阶梯供电受控制系统控制，系统内设置有三组供电电路，分别向三项电极加热装置提供三种供电电源。
第一组供电电路能够向三项电极加热装置提供380v的电压，电流为I1，且第一组供电电路设置有第一继电器，该继电器的时间设定为T1，用于对该第一组供电电路的供电时间计时，当预设的供电时间达到后，该继电器会向控制系统发出信号，控制系统会停止该第一组供电电路的工作，启动第二组供电电路。
第二组供电电路能够向三项电极加热装置提供380v的电压，电流为I2，且第二组供电电路设置有第二继电器，该继电器的时间设定为T2，用于对该第二组供电电路的供电时间计时，当预设的供电时间达到后，该继电器会向控制系统发出信号，控制系统会停止该第二组供电电路的工作，启动第三组供电电路。
第三组供电电路能够向三项电极加热装置提供380v的电压，电流为I3，且第三组供电电路设置有继电器，该继电器的时间设定为T3，用于对该第一组供电电路的供电时间计时，当预设的供电时间达到后，该继电器会向控制系统发出信号，控制系统受到该继电器的信号后，默认阶梯供电的工作已经完成，三项电极加热装置进入稳定加热阶段。
控制系统根据钢水的温度控制三项电极加热装置的电源是否继续供电。
在冶炼过程中通过设置限位，保证钢包对中，确保送电作业时，三项电极处于钢水中心位置，在送电造渣过程中设置送电连锁程序，第一阶段持续30s，第二阶段持续挡30s，第三阶段持续挡60s，保证送电前两分钟，送电电流不会太高，避免高挡位送电，埋弧困难，减少对多组透气砖钢包设备内耐材的侵蚀，以此延长多组透气砖钢包设备的使用寿命。
在该实施方式中，优选地，I1电流设置为22KA，T1时间设置为30～35s；
I2电流设置为24KA，T2时间设置为30～35s；
I3电流设置为26KA，T1时间设置为60-70s。
在送电造渣过程中设置送电连锁程序，第一阶段持续30s，第二阶段持续挡30s，第三阶段持续挡60s，保证送电前两分钟，送电电流不会太高，避免高挡位送电，埋弧困难，减少对耐材的侵蚀，以此延长多组透气砖钢包设备的使用寿命。
在该实施方式中，优选地，步骤8中的对多组透气砖钢包设备进行热修包括吹扫透气砖4的工作和吹扫水口砖5的工作。
钢水送去热轧工序后，需要对多组透气砖钢包设备进行热修，热修的作妖工作包括吹扫透气砖4和吹扫水口砖5，吹扫水口砖5能够避免引流沙或者钢水存在于水口砖5的水口内，影响水口砖5的使用寿命，吹扫透气砖4能够避免透气砖4的上表面附着有钢水或者其他物质影响透气砖4的使用寿命。
在该实施方式中，优选地，吹扫透气砖4的工作包括：快速接头43接氩气管对透气砖4进行吹扫；以及工人手持氧气管，由多组透气砖钢包设备的内部吹扫透气砖4的上表面。工人手持氧气管由多组透气砖钢包设备的内部吹扫透气砖4的上表面，使得附着于透气砖4上的钢水与氧气发生氧化反应，并释放大量的热量，这些热量能够融化这些附着于透气砖4上表面的物质，同时快速接头43所接的氩气管向透气砖4通入氩气，这些氩气可以将附着于透气砖4上表面的已经融化的物质吹出透气砖4的区域，实现了对透气砖4的吹扫工作。这样透气砖4内不容易积累杂质，有利于提高透气砖4的使用寿命。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种多组透气砖钢包设备，其特征在于，所述多组透气砖钢包设备包括：包底和沿所述包底的外围向上延伸的包壁，所述包底与包壁围合成开口的所述多组透气砖钢包设备；其中，
所述包壁包括：位于所述多组透气砖钢包设备外侧的包壁永久层(14)以及与所述包壁永久层(14)相贴合且由包底工作层(2)的上表面开始向上依次排列的包壁工作层(11)、残渣工作层(12)和包口工作层(13)；
所述包底包括：位于所述多组透气砖钢包设备内部的包底工作层(2)和与所述包底工作层(2)相贴合的位于所述多组透气砖钢包设备外部的包底永久层(3)；
所述包底还设置有贯穿所述包底工作层(2)和包底永久层(3)的透气砖(4)和水口砖(5)；
所述包底的截面设置为圆形，所述透气砖(4)设置为四个，四个所述透气砖(4)的中心位于同一圆周，且所述圆周的圆心与所述包底截面的圆心重合；
四个所述透气砖(4)设置为：第一透气砖(61)、第二透气砖(62)、第三透气砖(63)和第四透气砖(64)，其中所述第一透气砖(61)与第四透气砖(64)关于所述包底的截面半径对称，所述第二透气砖(62)与第三透气砖(63)对称，且与所述第一透气砖(61)和第四透气砖(64)共用对称轴；
所述第一透气砖(61)和第三透气砖(63)为第一组透气砖，所述第二透气砖(62)和第四透气砖(64)为第二组透气砖，一组透气砖的两个所述透气砖(4)同时使用。
2.根据权利要求1所述的多组透气砖钢包设备，其特征在于，所述透气砖(4)包括贯穿所述透气砖(4)且位于所述透气砖(4)中心的透气芯(41)和环绕所述透气芯(41)的外部支撑(42)，所述透气芯(41)的下端面连接有快速接头(43)，所述快速接头(43)用于连接氩气管。
3.根据权利要求2所述的多组透气砖钢包设备，其特征在于，多个所述透气砖(4)设置于远离所述水口砖(5)的一侧。
4.一种使用权利要求3所述的多组透气砖钢包设备的钢包冶炼控制方法，其特征在于，所述钢包冶炼控制方法包括：
步骤1，多组透气砖钢包设备上钢包车，所述透气砖(4)连接转炉氩气管；
步骤2，向多组透气砖钢包设备的所述水口砖(5)内加入引流沙；
步骤3，向多组透气砖钢包设备加入钢水和合金材料，通氩气；
步骤4，多组透气砖钢包设备出转炉工序，关闭氩气，拔出转炉氩气管；
步骤5，多组透气砖钢包设备至精炼炉，所述透气砖(4)连接精炼氩气管；
步骤6，对多组透气砖钢包设备内钢水进行冶炼，冶炼结束后关闭多组透气砖钢包设备氩气，拔出精炼氩气管，多组透气砖钢包设备上连铸工序；
步骤7，多组透气砖钢包设备浇铸完成，倒渣；
步骤8，对多组透气砖钢包设备进行热修。
5.根据权利要求4所述的钢包冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤2和步骤5中所述透气砖(4)连接氩气管时，四个所述透气砖(4)全部与氩气管连接，由每根所述氩气管的送气阀门控制对应的所述透气砖(4)的通气状态；
第一组透气砖与第二组透气砖轮流使用，一组所述透气砖(4)失效后使用另一组所述透气砖(4)。
6.根据权利要求4所述的钢包冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤6中使用三项电极加热装置加热多组透气砖钢包设备内的钢水，所述三项电极加热装置的设置为阶梯供电模式，所述阶梯供电模式包括：送电电压设置为380V，第一阶段，送电持续T1时间，第一目标电流设置为I1电流；第二阶段，所述T1时间完成后，提高送电电流，且送电持续T2时间，第二目标电流设置为I2电流；第三阶段，所述T2时间完成后，继续提高送电电流，且送电持续T3时间，第三目标电流设置为I3电流；所述T3时间完成后，送电电压380V，电流I3，并维持此状态，所述三项电极加热装置持续加热钢包内的钢水至钢水温度达到设定温度，其中，
所述I1电流设置为22KA，所述T1时间设置为30～35s；
所述I2电流设置为24KA，所述T2时间设置为30～35s；
所述I3电流设置为26KA，所述T1时间设置为60-70s。
7.根据权利要求4所述的钢包冶炼控制方法，其特征在于，所述步骤8中的对多组透气砖钢包进行热修的工作包括：吹扫所述透气砖(4)和吹扫所述水口砖(5)。
8.根据权利要求7所述的钢包冶炼控制方法，其特征在于，吹扫所述透气砖(4)的工作包括：所述快速接头(43)接氩气管对所述透气砖(4)进行吹扫，工人手持氧气管，由多组透气砖钢包设备的内部吹扫所述透气砖(4)的上表面。
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