CN202658180U - 利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置 - Google Patents

利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置 Download PDF

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王义芳
胡志刚
赵英利
陈文�
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Abstract

本实用新型涉及一种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮和高氮钢的精炼装置,属于冶金行业炼钢精炼设备技术领域。技术方案是包含钢包(4)、水冷炉盖(5)、石墨电极(6)、管道、电极夹持器(8)、电源和气源,水冷炉盖设置在钢包上,石墨电极穿过水冷炉盖进入钢包内,石墨电极为空心结构,具有电极中心通道(7),并设有电极夹持器(8),石墨电极(6)经电极夹持器8与电源连接,电极中心通道通过管道与气源连接。本实用新型通过采用空心电极加热,在常规LF上引入Ar/N2等离子气源,实现等离子可控气氛冶炼,扩充了现有LF的精炼功能,具备冶炼低氮钢(N<30ppm)和高氮钢(N>120ppm)的功能。

Description

利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,属于冶金行业炼钢精炼设备技术领域。
背景技术
[0002]目前应用最广的钢水精炼方法为LF,LF具有钢水合金化、深脱硫、去夹杂、升温、均匀钢水成分和温度等功能,市场上90%以上的钢种都需要经过LF精炼;由于精炼功能强大,冶炼周期灵活,是炼钢与连铸的有效缓冲环节,是冶金领域应用最广的精炼设备。然而,传统的LF在冶炼低氮钢和高氮钢时存在如下缺点:LF在大气环境下工作,由于LF的精炼热源是靠电弧加热,电弧加热使空气中的氮气大量电离,电离的氮离子很容易渗入钢水中,造成钢水增氮和氮的可控性差,氮含量通常在40-90ppm之间波动,不适合冶炼氮含量小于 30ppm的低氮钢,也不能实现高氮钢(N含量>120ppm)的冶炼。
实用新型内容
[0003] 本实用新型发明了ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,在传统LF炉的基础上,通过改造电极等方法,将LF炉的传统电弧改造成具有可控气氛的Ar/N2等离子弧,利用Ar等离子源可以冶炼氮含量小于30ppm以下的低氮钢,利用N等离子源的离子增氮效果,可以冶炼氮含量大于120ppm以上的高氮钢,解决了 LF不易冶炼低氮钢和氮的可控性差等缺点。
[0004] 本实用新型技术方案是:
[0005] ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,能完全兼容目前LF的所有功能,包含钢包、水冷炉盖、石墨电极、管道、电极夹持器、电源、气源,水冷炉盖设置在钢水包上,石墨电极穿过水冷炉盖进入钢包内,石墨电极为空心结构,具有电极中心通道,并设有电极夹持器,石墨电极经电极夹持器与电源连接,电极中心通道通过管道与气源连接。
[0006] 所说的气源是氮气瓶和氩气瓶或者氮气和氩气的外接气源管道。
[0007] 所说的管道上设置止回阀、流量计、减压阀,氮气瓶和氩气瓶连接的出口处分别设置电磁阀;气源的电磁阀分别与减压阀连接,减压阀与流量计连通,流量计与止回阀连接,止回阀与电极中心通道连通。
[0008] 所说的水冷炉盖上设有加料口和测温ロ,加料ロ与加料仓连接。
[0009] 钢包设置在钢包车上。
[0010] 所说的电源为低电压大电流三相交流电源。
[0011] 本实用新型的工作过程:通过控制电磁阀实现氮气或者氩气的气源来源及其闭合,改变电极的等离子气源,以达到不同钢种的冶炼要求。在使用Ar作为等离子源时,精炼气氛为惰性保护性气氛,可避免电极和等离子弧直接与空气接触,避免电弧电离空气中的氮气造成钢水增氮;同时利用Ar等离子源达到类似真空脱气的效果,由Ar气泡构成的微小真空室实现钢水脱氮的目的,能实现钢水的低氮冶炼,可冶炼N含量<30ppm以下的低氮钢。当采用N2作为等离子源吋,则可以充分利用等离子弧对氮气的电离,发挥氮离子对钢水的渗氮能力,实现钢水增氮到120ppm以上,满足ー些需要高氮含量的钢种需求,替代用含氮合金增氮的方式,降低生产成本。
[0012] 本实用新型的特点:本实用新型在传统LF炉的基础上,通过改造电极等方法,将LF炉的传统电弧改造成具有可控气氛的等离子弧,可以完全兼容目前LF炉的所有精炼功能;同吋,由于具备Ar/N2等离子源,可以分别采用Ar离子源冶炼低氮钢,采用N离子源冶炼高氮钢,能拓宽目前LF的精炼钢种范围,改善现有LF冶炼的钢水质量,降低生产成本。采用本精炼装置,利用Ar等离子源可以冶炼氮含量小于30ppm以下的低氮钢,还可利用N等离子源的离子增氮效果,冶炼氮含量大于120ppm以上的高氮钢,较传统冶炼高氮钢的合金增氮方法,采用本实用新型具有低成本的优势,同时能完全兼容炼传统LF的所有功能,具备冶炼低氣钢和闻氣钢的功能。
附图说明
[0013] 图I是本实用新型实施例示意图;
[0014] 图中:1为钢包车,2为滑动水口,3为透气砖,4为钢包,5为水冷炉盖,6为石墨电极,7为电极中心通道,8为电极夹持器,9为接头与密封装置,10为管道,11为止回阀,12为流量计,13为减压阀,14为电磁阀,15为电磁阀,16为氮气瓶,17为氩气瓶,18为加料仓,19为加料ロ,20为测温ロ。
具体实施方式
[0015] 以下通过实施例,对本实用新型作进ー步说明。
[0016] ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,包含钢包4、水冷炉盖
5、石墨电极6、管道、电极夹持器8、电源和起源,水冷炉盖设置在钢水包上,石墨电极穿过水冷炉盖进入钢水包内,石墨电极为空心结构,具有电极中心通道7,并设有电极夹持器8,石墨电极6经电极夹持器8与电源连接,电极中心通道通过管道与气源连接。
[0017] 所说的气源是氮气瓶16和氩气瓶17或者氮气和氩气的外接气源管道。
[0018] 所说的管道上设置止回阀11、流量计12、减压阀13,氮气瓶和氩气瓶连接的出口处分别设置电磁阀;氮气瓶和氩气瓶的电磁阀分别与减压阀13连接,减压阀13经管道与流量计12连通,流量计12与止回阀11连接,止回阀11经管道与电极中心通道连通。所说的水冷炉盖上设有加料ロ 19和测温ロ 20,加料ロ与加料仓18连接。钢水包设置在钢包车上。所说的电源为低电压大电流三相交流电源。
[0019] 本实用新型的具体操作如下:
[0020] 带钢水的钢包4经钢包车I开至精炼エ位,水冷炉盖5降至工作位,测温、取样,将石墨电极6下降至渣面与钢液面之间,接通电源使电极起弧,最初通入小流量的载气,待等离子弧稳定后,増大供气量。可通过调节供电电压、气体流量来调节等离子弧长和加热强度。
[0021] 冶炼低氮钢时,与氩气瓶连接的电磁阀15打开,与氮气瓶连接的电磁阀14关闭,根据钢种成分温度和冶炼要求确定氩气的流量和加热时间。[0022] 冶炼高 氮钢时,与氮气瓶连接的电磁阀14打开,与氩气瓶连接的电磁阀15关闭,根据钢水成分温度和冶炼要求确定氮气流量和加热时间。

Claims (5)

1. ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,包含钢包(4)、水冷炉盖(5)、石墨电极(6)、管道、电极夹持器(8)、电源和气源,水冷炉盖设置在钢水包上,石墨电极穿过水冷炉盖进入钢水包内,石墨电极为空心结构,具有电极中心通道(7),并设有电极夹持器(8),石墨电极(6)经电极夹持器(8)与电源连接,电极中心通道通过管道与气源连接。
2.根据权利要求I所述之ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,所说的气源是氮气瓶(16)和氩气瓶(17)或者氮气和氩气的外接气源管道。
3.根据权利要求2所述之ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,其特征在于所说的管道上设置止回阀(11)、流量计(12)、减压阀(13),氮气瓶和氩气瓶连接的出口处分别设置电磁阀;氮气瓶和氩气瓶的电磁阀分别与减压阀(13)连接,减压阀(13)经管道与流量计(12)连通,流量计(12)与止回阀(11)连接,止回阀(11)经管道与电极中心通道连通。
4.根据权利要求I或2所述之ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,其特征在于所说的水冷炉盖上设有加料ロ( 19)和测温ロ(20),加料ロ与加料仓(18)连接。
5.根据权利要求I或2所述之ー种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮钢和高氮钢的精炼装置,其特征在于钢水包设置在钢包车上,所说的电源为低电压大电流三相交流电源。
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