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

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

本实用新型涉及一种利用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

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

本实用新型发明了一种利用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。

本实用新型技术方案是：

一种利用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。

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。

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。

所说的水冷炉盖上设有加料口和测温口，加料口与加料仓连接。

钢包设置在钢包车上。

所说的电源为低电压大电流三相交流电源。

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作为等离子源时，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，满足一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。

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；同时，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，具备冶炼低氮钢和高氮钢的功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例示意图；

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为加料口，20为测温口。

具体实施方式

以下通过实施例，对本实用新型作进一步说明。

一种利用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。

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。

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口19和测温口20，加料口与加料仓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。

本实用新型的具体操作如下：

带钢水的钢包4经钢包车1开至精炼工位，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，增大供气量。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。

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。

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)

1.一种利用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1所述之一种利用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所述之一种利用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1或2所述之一种利用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口（19）和测温口（20），加料口与加料仓（18）连接。

5.根据权利要求1或2所述之一种利用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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