CN116871504A - 用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构及施工方法，包括包壁和斜面包底，斜面包底上设有阶梯区和阻渣区，水口设于阻渣区，阶梯区设有朝向水口方向的高度递减的多级斜面阶梯，阻渣区设有与水口同心设置下沉式凹坑，相对于凹坑两侧对称设有一级阻渣坝和二级阻渣坝，包底中心、水口中心及一级和二级阻渣坝中心位于同一条直线上，本发明可改变尾期铸余渣流动轨迹，有效降低钢包下渣临界高度，部分消除浇铸尾期水口上方的漩涡下渣，从而减少钢包浇铸尾期钢水铸余。

Description

用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构及施工方法

技术领域

本申请涉及炼钢连铸的技术领域，具体而言，涉及一种用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构及施工方法。

背景技术

钢包是连铸工艺流程中用于盛放钢液并进行精炼和浇铸的容器。在连续铸钢的生产过程中，当钢包中含氧化铁、氧化锰和氧化硅的炉渣流入中间包后，会造成钢水中铝和钛等易氧化合金元素的烧损，并产生氧化铝夹杂物，从而影响钢水的洁净度，并容易造成钢材表面质量问题。此外，钢水中的氧化铝夹杂还会造成水口堵塞，影响结晶器内的流场以及中间包连浇炉数。为了避免钢包中的炉渣进入中间包，在生产洁净度要求非常严格的钢种如汽车板时，有些钢厂采用电磁感应下渣监测系统，带来的后果是钢包浇铸尾期必须采取留钢操作，这样虽然满足了质量要求，但也降低了尾期钢水的收得率。目前，在保证钢包浇铸尾期不下渣的情况下，如何提高钢包浇铸尾期钢水的收得率是困扰不少炼钢厂的一个难题，如何采取措施来削弱甚至消除汇流漩涡是控制钢包下渣并提高钢水收得率的关键所在。因此，开发高效抑漩控渣方法，对于提高钢水浇铸尾期钢水收得率显得十分重要和迫切。

传统的控制大包下渣的方法中，如“一种用于防止大包漩涡卷渣的挡渣球”(CN205110763U)，公开了一种挡渣球，该挡渣球由实心球体和包覆在实心球体外的耐火材料层构成，耐火材料层表面开设有两条凹槽所在位置的截面均经过挡渣球的球心，挡渣球的直径为170-190mm，可有效消除钢包的漩涡卷渣。“一种连铸钢包用均质挡渣球用耐火材料及其制作挡渣球的方法”(CN106588005A)，该专利中公开了一种钢包用均质挡渣球，其组成中包括ZrO2 62～80wt％、Al2O3 14～32wt％、SiO2 2～6wt％、SiC 2～4wt％，外加硅溶胶3.0～6.5wt％，可有效防止钢包中炉渣进入中间包。“一种通过钢包底部环出钢口吹氩气控制钢包下渣的方法”(CN104525929A)，该发明中通过在钢包底部出钢口周围设置透气宽度为50～300mm的环形透气砖，在钢包浇铸过程中，当钢包内钢水浇铸液面高度为150～400mm时，控制吹氩压力为0.2～0.7MPa，使氩气通过环形透气砖吹入钢液，控制钢包下渣。该发明能够有效抑制钢包浇铸过程中汇流漩涡和排流沉坑所引起的下渣，并能够进一步提高钢水的收得率。

总体而言，目前下渣控制主要集中于磁场检测控制方面，磁场检测只能判断下渣时间，不能有效减少下渣量。因此，研究和开发更加高效的结构用于钢包底部控制下渣，同时降低浇铸尾期铸余，提高钢水收得率，对于洁净钢的生产具有良好的经济效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构及施工方法，通过在钢包底部砌筑复合结构，可有效降低钢包渣下渣临界高度，改善尾期渣钢流动轨迹，从而减少钢包尾期下渣量、降低钢包浇铸尾期铸余。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述钢包包括包壁和斜面包底，所述斜面包底上设有阶梯区和阻渣区，所述水口设于所述阻渣区，所述阶梯区设有朝向水口方向的高度递减的多级斜面阶梯，阻渣区设有与水口同心设置下沉式凹坑，相对于所述凹坑两侧对称设有一级阻渣坝和二级阻渣坝，包底中心、水口中心及一级和二级阻渣坝中心位于同一条直线上。

在一些可选的实施方案中，所述多级斜面阶梯的各级阶梯中心对正设置，每级阶梯的边线包括中间水平线，所述中间水平线的两端头设有向上倾斜延伸至所述包壁的斜线。

在一些可选的实施方案中，所述一级阻渣坝的外廓线包括与所述凹坑圆周共线的第一内凹圆弧段，所述第一内凹圆弧段的两端头设有向上倾斜的第一直线段，所述第一直线段端头设有外凸的变径圆弧段，所述变径圆弧段的端头与第二直线段相交，所述第二直线段与多级阶梯面的最后一级阶梯的中间水平线共线设置。

在一些可选的实施方案中，所述二级阻渣坝的外廓线包括与所述凹坑圆周共线的第二内凹圆弧段，所述第二内凹圆弧段的两端头设有向上倾斜的第三直线段，所述第三直线段端头设有外凸圆弧段，所述外凸圆弧段的端头向下延伸形成于所述包壁相交的第四直线段。

在一些可选的实施方案中，所述斜面包底的倾斜角度为1°～5°。

在一些可选的实施方案中，所述凹坑的直径为450～700mm。

在一些可选的实施方案中，所述多级斜面阶梯包括一级阶梯和二级阶梯，所述一级阶梯与二级阶梯的高度差为50～250mm，二级阶梯与所述阻渣区的高度差为50～250mm。

在一些可选的实施方案中，所述一级阶梯和二级阶梯边线的斜线倾斜角度为110°～160°，一级阶梯的中间水平线长度为1500～2500mm，斜线长度为650～1200mm，二级阶梯的中间水平线长度为1500～2500mm，斜线长度为800～1500mm。

在一些可选的实施方案中，所述一级阻渣坝相对于所述凹坑的高度差为250～500mm，所述变径圆弧段的半径为25～300mm，所述第一直线段的长度为500～1000mm，所述二级阻渣坝相对于凹坑的高度差为300～700mm，所述第三直线段的长度为400～700mm，所述外凸圆弧段的半径为200～500mm，所述第四直线段的长度为10～40mm。

用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，先砌筑钢包包底，砌筑凹坑，在设计位置进行一级阻渣坝和二级阻渣坝的砌筑；

步骤b，通过垫块调整包底倾斜角度，再采用反向模具浇注斜面包底，最后砌筑钢包包壁。

本申请的有益效果是：本申请提供的一种用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构及施工方法，设置多级阶梯斜面包底及两级阻渣坝，可改变尾期铸余渣流动轨迹，有效降低钢包下渣临界高度，部分消除浇铸尾期水口上方的漩涡下渣，可在钢渣未达到起漩高度时使得钢包尾期钢水量尽可能小；两级阻渣坝均靠近水口设置，可起到尾期挡渣作用，另一反面可提高水口偏心率，从而降低下渣临界高度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例的轴测图；

图2为本申请实施例的正视图；

图3为本申请实施例的俯视图；

图4为本申请实施例的钢包浇铸尾期铸余渣分布图；

图5为本申请实施例的钢包浇铸尾期铸余渣流动轨迹分布图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提出了一种用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，所述钢包包括包壁1和斜面包底2，斜面包底上设有阶梯区和阻渣区，水口设于阻渣区，阶梯区设有朝向水口方向的高度递减的多级斜面阶梯，阻渣区设有与水口同心设置下沉式凹坑3，相对于凹坑两侧对称设有一级阻渣坝4和二级阻渣坝5，包底中心、水口中心及一级和二级阻渣坝中心位于同一条直线上。

多级斜面阶梯的各级阶梯中心对正设置，每级阶梯的边线包括中间水平线，中间水平线的两端头设有向上倾斜延伸至包壁的斜线。

如图2、图3所示，多级斜面阶梯包括一级阶梯6和二级阶梯7，一级阶梯与二级阶梯的高度差为50～250mm，二级阶梯与阻渣区的高度差为50～250mm。

在一些可选的实施方案中，一级阶梯和二级阶梯边线的斜线倾斜角度为110°～160°，一级阶梯的中间水平线长度为1500～2500mm，斜线长度为650～1200mm，二级阶梯的中间水平线长度为1500～2500mm，斜线长度为800～1500mm。

在一些可选的实施方案中，一级阻渣坝的外廓线包括与凹坑圆周共线的第一内凹圆弧段8，第一内凹圆弧段的两端头设有向上倾斜的第一直线段9，第一直线段端头设有外凸的变径圆弧段10，变径圆弧段的端头与第二直线段11相交，第二直线段与多级阶梯面的最后一级阶梯的中间水平线共线设置。

在一些可选的实施方案中，二级阻渣坝的外廓线包括与凹坑圆周共线的第二内凹圆弧段12，第二内凹圆弧段的两端头设有向上倾斜的第三直线段13，第三直线段端头设有外凸圆弧段14，外凸圆弧段的端头向下延伸形成于包壁相交的第四直线段15。

在一些可选的实施方案中，斜面包底的倾斜角度为1°～5°。

在一些可选的实施方案中，凹坑的直径为450～700mm。

在一些可选的实施方案中，一级阻渣坝相对于凹坑的高度差为250～500mm，变径圆弧段的半径为25～300mm，第一直线段的长度为500～1000mm，二级阻渣坝相对于凹坑的高度差为300～700mm，第三直线段的长度为400～700mm，外凸圆弧段的半径为200～500mm，第四直线段的长度为10～40mm。

用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，先砌筑钢包包底，砌筑凹坑，在设计位置进行一级阻渣坝和二级阻渣坝的砌筑；

步骤b，通过垫块调整包底倾斜角度，再采用反向模具浇注斜面包底，最后砌筑钢包包壁。

实施本发明后，钢包尾期铸余可从8吨左右降低至2吨以下。

实施例1

实施过程包括以下步骤：

1)结构包括第一部分为整体浇注或砌筑的台阶式斜面包底，所述斜面包底斜角角度为3°。斜面方向为钢包中心与水口中心连线，向水口方向依次降低包底厚度。

2)在斜面包底上布置有一级阶梯、二级阶梯以及一级和二级阻渣坝。所述一级阶梯、二级阶梯对称布置，一级阶梯与二级阶梯的高度差为150mm，二级阶梯与阻渣区的高度差为100mm。

3)一级阶梯和二级阶梯边线的斜线倾斜角度为140°，一级阶梯的中间水平线长度为2000mm，斜线长度为850，二级阶梯的中间水平线长度为2000mm，斜线长度为1150mm。

4)一级阻渣坝相对于凹坑的高度差为300mm，变径圆弧段包括两段圆弧，半径分别为100mm和200mm，第一直线段的长度为700mm。

5)二级阻渣坝相对于凹坑的高度差为500mm，第三直线段的长度为550mm，所述外凸圆弧段的半径为300mm，所述第四直线段的长度为15mm。

6)进一步的，在砌筑钢包结构时，先砌筑包底，砌筑凹坑，其直径为500mm，在设计位置进行一级阻渣坝和二级阻渣坝的砌筑；通过垫块调整包底倾斜角度，再采用反向模具浇注斜面包底，最后砌筑钢包包壁。

7)实施后，钢包尾期铸余可从8吨左右降低至1.5吨左右，钢包浇铸尾期铸余渣分布情况见图4，钢包浇铸尾期铸余渣流动轨迹分布情况见图5。

Claims (10)

1.用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述钢包包括包壁和斜面包底，所述斜面包底上设有阶梯区和阻渣区，所述水口设于所述阻渣区，所述阶梯区设有朝向水口方向的高度递减的多级斜面阶梯，阻渣区设有与水口同心设置下沉式凹坑，相对于所述凹坑两侧对称设有一级阻渣坝和二级阻渣坝，包底中心、水口中心及一级和二级阻渣坝中心位于同一条直线上。

2.根据权利要求1所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述多级斜面阶梯的各级阶梯中心对正设置，每级阶梯的边线包括中间水平线，所述中间水平线的两端头设有向上倾斜延伸至所述包壁的斜线。

3.根据权利要求2所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述一级阻渣坝的外廓线包括与所述凹坑圆周共线的第一内凹圆弧段，所述第一内凹圆弧段的两端头设有向上倾斜的第一直线段，所述第一直线段端头设有外凸的变径圆弧段，所述变径圆弧段的端头与第二直线段相交，所述第二直线段与多级阶梯面的最后一级阶梯的中间水平线共线设置。

4.根据权利要求3所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述二级阻渣坝的外廓线包括与所述凹坑圆周共线的第二内凹圆弧段，所述第二内凹圆弧段的两端头设有向上倾斜的第三直线段，所述第三直线段端头设有外凸圆弧段，所述外凸圆弧段的端头向下延伸形成于所述包壁相交的第四直线段。

5.根据权利要求1或4所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述斜面包底的倾斜角度为1°～5°。

6.根据权利要求4所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述凹坑的直径为450～700mm。

7.根据权利要求5所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述多级斜面阶梯包括一级阶梯和二级阶梯，所述一级阶梯与二级阶梯的高度差为50～250mm，二级阶梯与所述阻渣区的高度差为50～250mm。

8.根据权利要求7所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述一级阶梯和二级阶梯边线的斜线倾斜角度为110°～160°，一级阶梯的中间水平线长度为1500～2500mm，斜线长度为650～1200mm，二级阶梯的中间水平线长度为1500～2500mm，斜线长度为800～1500mm。

9.根据权利要求8所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构，其特征在于，所述一级阻渣坝相对于所述凹坑的高度差为250～500mm，所述变径圆弧段的半径为25～300mm，所述第一直线段的长度为500～1000mm，所述二级阻渣坝相对于凹坑的高度差为300～700mm，所述第三直线段的长度为400～700mm，所述外凸圆弧段的半径为200～500mm，所述第四直线段的长度为10～40mm。

10.采用上述权利要求4或9所述的用于减少钢包浇铸尾期铸余的复合阻渣结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，先砌筑钢包包底，砌筑凹坑，在设计位置进行一级阻渣坝和二级阻渣坝的砌筑；

步骤b，通过垫块调整包底倾斜角度，再采用反向模具浇注斜面包底，最后砌筑钢包包壁。