CN115106514A - 一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法、钢包 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法、钢包,在钢包上设置线圈组,当所述钢包内的钢液下降高度开始产生顺时针或逆时针旋转时,所述线圈组通电产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力,抑制所述钢包内的钢液旋转,使所述钢包内的钢液处于非旋转的状态,避免所述钢包内起旋下渣情况。本发明提供一种在介质不直接接触钢液的前提下抑制钢包起旋下渣的方法。
Description
技术领域
本发明涉及连铸工艺技术,主要适用于钢铁生产中钢包下渣控制的技术,更具体地说,涉及一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法、钢包。
背景技术
高等级钢材对钢质纯净度有很高要求,炼钢工序是造成钢质纯净度波动的主要工序,其中,钢包下渣量大是炼钢工序中影响钢质纯净度的主要因素。
钢包承载钢液进行浇注作业,钢液表面有一定厚度的顶渣,随着浇注进行,钢包内钢液高度逐步降低,当钢液高度下降到临界起旋高度,水口附近的钢液开始旋转,并带动顶渣旋转,旋转速度随钢液高度下降而上升,随着旋转速度的上升,钢液旋转面开始内凹,逐步形成指向水口附近的涡流,见图1中的(a)、(b),并且涡流深度逐步加深。
当钢液高度下降到贯通高度,钢液从四周向水口流动趋势明显,钢液和顶渣旋转速度加快,涡流深度加深。因为钢液流动沿水口圆周切线方向的速度加快,产生的剪切力已经开始撕扯钢渣界面的顶渣进入钢液,部分顶渣随钢液通过水口进入中间包。随涡流深度进一步增加,涡流尖端逐渐靠近水口,直至贯通水口,见图1中的(c)、(d),大量顶渣随钢液进入中间包,造成顶渣卷入钢液内部的情况发生。
上述下渣过程使钢液纯净度受到影响,无法满足高等级钢材的质量要求。
在现有的专利申请中,提出各种控制或减少钢包起旋下渣的方法:
专利申请号201410805369.X公开一种通过钢包底部环出钢口吹氩气控制钢包下渣的方法,提出了当钢包内钢液高度降低到150mm~400mm时通过向钢液内吹入氩气来抑制汇流旋涡引起的下渣。该方法提出的吹氩手段,在抑制钢液旋转的同时,由于氩气在钢液内的搅拌作用,可能引起钢液和钢包渣的混合造成污染,反而影响了钢质纯净度。
专利申请号201410328839.8公开一种减少钢包下渣的方法及其加料装置,提出了在钢包内钢包上方渣面加入高熔点渣剂,从而结壳形成大的渣球,在浇铸末期,结壳的渣球挡渣,以减少下渣的方法。该方法投入钢包内的高熔点渣剂使液态渣凝固结壳,可能导致钢液的污染。
专利申请号201310449454.2公开一种钢包抑渣装置。该方案以一定形状的几何体置于钢包底部,当钢液开始旋转时几何体阻碍钢液流动产生阻力抑制漩涡的形成,从而阻止下渣。当该方法在置入的几何体发生高温熔损时抑制旋涡能力会受影响,而且熔损产物本身也是钢液污染物来源。
综上,目前提出的减少钢包下渣的方法,均以介质(固体、粉剂、气体)直接接触钢液、钢渣,对钢液旋转起到阻断或破坏作用,从而抑制钢液和渣因旋转产生旋涡导致钢包渣下渣影响钢质纯净度的情况发生。介质直接接触的方式容易产生钢液二次污染的问题,导致高等级钢材的质量要求得不到满足。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明的目的是提供一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法、钢包,提供一种在介质不直接接触钢液的前提下抑制钢包起旋下渣的方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一方面,一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法:
在钢包的包壁钢壳外侧设置线圈组,当所述钢包内的钢液高度下降开始产生顺时针或逆时针旋转时,所述线圈组通电产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力,抑制所述钢包内的钢液旋转,使所述钢包内的钢液处于非旋转的状态,避免所述钢包内起旋下渣情况。
较佳的,所述线圈组设置一组或多组;和/或
所述线圈组设于所述钢包的包底钢壳外侧。
较佳的,所述线圈组设于所述钢包的包壁钢壳外侧时,所述线圈组位于所述钢包的下端0~400mm高度范围内;和/或
所述线圈组设于所述钢包的包底钢壳外侧时,所述线圈组安装位置≥1/2所述钢包的包底圆周半径范围内。
较佳的,所述钢包上设置所述线圈组位置的钢壳采用非磁奥氏体不锈钢材料。
较佳的,所述线圈组的电磁力方向由电控系统控制产生,所述线圈组的电磁力线与所述钢包的圆周方向相切。
较佳的,所述电控系统控制所述线圈组的电磁力的模式如下:
1)产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力持续时间10秒~60秒;
2)停止0秒~20秒;
3)产生与步骤1)中电磁力方向相反的电磁力持续时间10秒~60秒;
4)停止0秒~20秒;
循环步骤1)至步骤4)进行,直至所述钢包内的钢液浇注完毕,所述线圈组断电。
当所述钢包内的钢液高度下降到300mm~500mm范围时,所述线圈组由所述电控系统控制通电,产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力。
另一方面,一种钢包,包括钢包本体,设于所述钢包本体包壁钢壳外侧上的线圈组以及用以控制所述线圈组的电控系统;
所述钢包用以进行所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法。
较佳的,所述钢包本体上设置所述线圈组的位置设有保护罩;
所述线圈组、所述电控系统位于所述保护罩内。
本发明所提供的一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法、钢包,避免了介质直接接触钢液或渣对钢液造成二次污染,实现了无污染条件下抑制钢包起旋下渣的目的。
附图说明
图1是现有钢包内起旋下渣的示意图,其中,(a)表示钢液自由液面旋转,(b)表示钢液漩涡产生,(c)表示钢液漩涡发展,(d)表示钢液漩涡贯通;
图2是本发明非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法中线圈组在钢包的包壁钢壳外侧的示意图;
图3是本发明非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法中线圈组在钢包的包底钢壳外侧的示意图;
图4是本发明非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法中线圈组产生电磁力方向的示意图,其中,(a)表示电磁力逆时针方向,(b)表示电磁力顺时针方向。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案,下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1,请结合图2至图4所示,本发明所提供的一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法:
在钢包1上设置线圈组2,当钢包1内的钢液下降到一定高度开始产生顺时针或逆时针旋转时,线圈组2通电产生与钢包1内的钢液旋转方向相反的电磁力,电磁力作用于钢液,没有介质直接与钢液接触,电磁力抑制钢包1内的钢液旋转,使钢包1内的钢液处于近似静止的状态,避免钢包1内起旋下渣情况影响钢质纯净度。
根据钢包1的容量大小,线圈组2可以设置一组或多组。
线圈组2可以设于钢包1的包壁钢壳外侧;或者
线圈组2可以设于钢包1的包底钢壳外侧,保证线圈组2产生的电磁力可以作用于旋转的钢液。
当线圈组2设于钢包1的包壁钢壳外侧时,线圈组2位于钢包1的下端0~400mm高度范围内,如图2所示。
线圈组2设于钢包1的包底钢壳外侧时,线圈组2安装位置≥1/2钢包1的包底圆周半径r范围内,以保证线圈组2产生的电磁力达到最佳效果,如图3所示。
钢包2上设置线圈组3位置的钢壳采用非磁奥氏体不锈钢材料,以保证线圈组2产生的电磁力可以穿透钢包1的钢壳从而对钢液产生相应的力。
线圈组2的电磁力方向F与钢包1的圆周方向相切,如图4所示,其中,(a)表示电磁力方向F为逆时针方向,(b)表示电磁力方向F为顺时针方向。
工作状态下,由于钢包1内钢液旋转方向存在一定随机性,故线圈组2的电磁力方向由电控系统控制产生,通过电控系统使线圈组2的电磁力按一定周期在两个方向模式之间自动切换,以破坏钢包1内钢液旋转进程,避免形成旋流下渣。
当钢包1内的钢液高度下降到300mm~500mm范围时,线圈组2由电控系统控制通电产生电磁力,电磁力作用于钢液,电控系统控制线圈组的电磁力的模式如下:
1)根据钢液旋转方向,选择与钢包1内的钢液旋转方向相反持续时间10秒~60秒;
2)停止0秒~20秒;
3)与步骤1)方向相反持续时间10秒~60秒;
4)停止0秒~20秒;
循环步骤1)至步骤4)进行,直至钢包1内的钢液浇注完毕,线圈组2断电,整个过程结束。
实施例2,再请结合图2至图3所示,本发明还提供了一种钢包,钢包1用以进行实施例1中本发明一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,具体包括钢包本体,设于钢包本体上设有线圈组2以及用以控制线圈组2通电的电控系统。
根据钢包1的容量大小,线圈组2可以设置一组或多组。
线圈组2可以设于钢包1的包壁钢壳外侧;或者
线圈组2可以设于钢包1的包底钢壳外侧,保证线圈组2产生的电磁力可以作用于旋转的钢液。
当线圈组2设于钢包1的包壁钢壳外侧时,线圈组2位于钢包1的下端0~400mm高度范围内,如图2所示。
线圈组2设于钢包1的包底钢壳外侧时,线圈组2安装位置≥1/2钢包1的包底圆周半径r范围内,以保证线圈组2产生的电磁力达到最佳效果,如图3所示。
钢包2上设置线圈组3位置的钢壳采用非磁奥氏体不锈钢材料,以保证线圈组2产生的电磁力可以穿透钢包1的钢壳从而对钢液产生相应的力。
在高温状态下,为了保护线圈组2、电控系统等相关控制元件,在钢包本体上设置线圈组2的位置设有保护罩,线圈组2、电控系统等相关控制元件位于保护罩内,以插接件形式保持电力、控制信号等在保护罩内外的传输。
实施例3,某次炼钢生产过程中,包壁钢壳外侧安装有线圈组2的钢包1承载钢液进行浇注作业,当钢液高度降低到300mm时,钢液液面开始沿顺时针方向旋转形成漩涡,钢包渣随着漩涡旋转,并沿涡流向下。此时,电控系统控制线圈组2通电产生电磁力,并通过非磁奥氏体不锈钢材料的钢包1作用于旋转的钢液,电控系统设置电磁力按20秒顺时针方向→停止5秒→20秒逆时针方向→停止5秒的循环进行,顺时针旋转的钢液受到间断产生的逆时针电磁力的阻碍,旋转趋势减缓,旋涡深度降低,钢包渣下渣程度被减少和抑制,达到了保证钢质纯净度的要求,当钢液浇注完毕,线圈断电,整个过程结束。
实施例4,某次炼钢生产过程中,包壁钢壳外侧安装有线圈组2的钢包1承载钢液进行浇注作业,当钢液高度降低到350mm时,钢液液面开始沿顺时针方向旋转形成漩涡,钢包渣随着漩涡旋转,并沿涡流向下。此时,电控系统控制线圈组2通电产生电磁力,并通过非磁奥氏体不锈钢材料的钢包1作用于旋转的钢液,电控系统设置电磁力按30秒顺时针方向→停止10秒→30秒逆时针方向→停止10秒的循环进行,顺时针旋转的钢液受到间断产生的逆时针电磁力的阻碍,旋转趋势减缓,旋涡深度降低,钢包渣下渣程度被减少和抑制,达到了保证钢质纯净度的要求,当钢液浇注完毕,线圈断电,整个过程结束。
实施例5,某次炼钢生产过程中,包壁钢壳外侧安装有线圈组2的钢包1承载钢液进行浇注作业,当钢液高度降低到400mm时,钢液液面开始沿逆时针方向旋转形成漩涡,钢包渣随着漩涡旋转,并沿涡流向下。此时,电控系统控制线圈组2通电产生电磁力,并通过非磁奥氏体不锈钢材料的钢包1作用于旋转的钢液,电控系统设置电磁力按40秒逆时针方向→停止15秒→40秒顺时针方向→停止15秒的循环进行,逆时针旋转的钢液受到间断产生的顺时针电磁力的阻碍,旋转趋势减缓,旋涡深度降低,钢包渣下渣程度被减少和抑制,达到了保证钢质纯净度的要求,当钢液浇注完毕,线圈断电,整个过程结束。
实施例6,某次炼钢生产过程中,包壁钢壳外侧安装有线圈组2的钢包1承载钢液进行浇注作业,当钢液高度降低到450mm时,钢液液面开始沿逆时针方向旋转形成漩涡,钢包渣随着漩涡旋转,并沿涡流向下。此时,电控系统控制线圈组2通电产生电磁力,并通过非磁奥氏体不锈钢材料的钢包1作用于旋转的钢液,电控系统设置电磁力按50秒逆时针方向→停止18秒→50秒顺时针方向→停止18秒的循环进行,逆时针旋转的钢液受到间断产生的顺时针电磁力的阻碍,旋转趋势减缓,旋涡深度降低,钢包渣下渣程度被减少和抑制,达到了保证钢质纯净度的要求,当钢液浇注完毕,线圈断电,整个过程结束。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (9)
1.一种非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于:
在钢包的包壁钢壳外侧设置线圈组,当所述钢包内的钢液高度下降开始产生顺时针或逆时针旋转时,所述线圈组通电产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力,抑制所述钢包内的钢液旋转,使所述钢包内的钢液处于非旋转的状态,避免所述钢包内起旋下渣情况。
2.根据权利要求1所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于:所述线圈组设置一组或多组;和/或
所述线圈组设于所述钢包的包底钢壳外侧。
3.根据权利要求2所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于:所述线圈组设于所述钢包的包壁钢壳外侧时,所述线圈组位于所述钢包的下端0~400mm高度范围内;和/或
所述线圈组设于所述钢包的包底钢壳外侧时,所述线圈组安装位置≥1/2所述钢包的包底圆周半径范围内。
4.根据权利要求1所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于:所述钢包上设置所述线圈组位置的钢壳采用非磁奥氏体不锈钢材料。
5.根据权利要求1所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于:所述线圈组的电磁力方向由电控系统控制,所述线圈组的电磁力线与所述钢包的圆周方向相切。
6.根据权利要求5所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于,所述电控系统控制所述线圈组的电磁力的模式如下:
1)产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力持续时间10秒~60秒;
2)停止0秒~20秒;
3)产生与步骤1)中电磁力方向相反的电磁力持续时间10秒~60秒;
4)停止0秒~20秒;
循环步骤1)至步骤4)进行,直至所述钢包内的钢液浇注完毕,所述线圈组断电。
7.根据权利要求1所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法,其特征在于:当所述钢包内的钢液高度下降到300mm~500mm范围时,所述线圈组由所述电控系统控制通电,产生与所述钢包内的钢液旋转方向相反的电磁力。
8.一种钢包,其特征在于:包括钢包本体,设于所述钢包本体包壁钢壳外侧上的线圈组以及用以控制所述线圈组的电控系统;
所述钢包用以进行如权利要求1-7任一项所述的非直接接触式抑制钢包起旋下渣的方法。
9.根据权利要求8所述的钢包,其特征在于:所述钢包本体上设置所述线圈组的位置设有保护罩;
所述线圈组、所述电控系统位于所述保护罩内。
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