CN202849479U - 一种真空精炼装置 - Google Patents

Abstract

一种真空精炼装置，涉及炉外精炼技术领域。主要由钢包、真空室、浸入管组成，浸入管分为上升管与下降管，浸入管的个数可以为两个或者两个以上。该装置有两种设计形式，一种为各下降管的截面面积之和小于各上升管的截面面积之和，另一种为各下降管的截面面积之和与各上升管的截面面积之和相等，与此同时各浸入管中均设置有气体吹入装置，由此在精炼的过程中各个管子可以周期性地轮流作为上升管和下降管。这种真空精炼装置的主要优点在于能够有效的改变钢包内钢液的流动状态，增大对钢液的搅拌作用，促进钢液温度和成分的混合，从而缩短钢液的混匀时间，提高精炼效率。

Description

一种真空精炼装置

技术领域

本实用新型涉及炉外精炼技术领域，具体是给出了一种真空精炼装置。

背景技术

随着经济社会的发展，市场上对钢铁产品纯净度的要求越来越高，这直接带动了炉外精炼技术的发展。在众多的炉外精炼技术中，DH和RH真空精炼技术以其精炼效率高、适于批量处理、装备投资少、易操作等特点，均逐渐发展为现代化钢铁企业的重要二次精炼设备。

DH真空精炼装置主要由真空室、提升机构、加热装置、合金加入装置以及抽气系统等组成。在精炼的过程中，将真空室下部的吸嘴（浸入管）插入到钢液中，当真空室被抽成真空后，钢液将沿吸嘴上升浸入到真空室内进行脱气。当钢包下降或真空室相对提升时，脱气后的钢液会重新返回到钢包内；当钢包上升或真空室下降时，又会有一批新的钢液进入到真空室内进行脱气，这样钢液将一次又一次地反复进入真空室内，直到全部钢液处理结束为止。

RH真空精炼装置主要由钢包、上升管、真空室和下降管组成。在对钢液进行循环脱气处理时，先将与真空室下部相通的上升管和下降管插入到钢包内的钢液中，之后对真空室内进行抽真空，在真空室内产生的压差的作用下，钢液将从两个浸入管上升到与压差相对应的高度。与此同时，从上升管吹入驱动气体（通常为氩气），上升管内钢液由于含有气泡而比重降低，加之高速上升的气泡会带动钢液向上运动，上升管内钢液将如喷泵一样涌入真空室内，真空室内的平衡状态因而也受到了破坏。为了保持平衡状态，一部分钢液将从下降管回到钢包中，由此便产生了钢液的循环流动。在这种作用下，钢包内的钢液将分批进入真空室内进行精炼处理。

从DH和RH的工作原理可以看出，这两种精炼过程的关键在于将钢液的循环流动与精炼处理相结合，通过对循环进入真空室中的钢液进行精炼，从而实现对整个钢包内钢液的精炼。但是在这两种精炼装置中，浸入管只是浸入到钢液中一定深度，钢包中仅仅是位于浸入管附近的钢液能够进入真空室内进行精炼处理，由此钢包中必然会存在着一定的死区，其中的钢液将不能进入真空室进行精炼，在这种情况下只能通过钢包内钢液的相互作用完成温度和成分的均匀化，这便导致在精炼过程中存在着一个钢液混匀时间的问题。然而只有整个钢包内钢液的成分和温度都达到了精炼的要求才能完成精炼过程，因此钢液的混匀时间直接影响着DH和RH真空精炼过程的精炼效率。

在现代化钢铁生产中，转炉的大型化已经成为了一种趋势，钢包的容量也随着增大，混匀时间对精炼效率的影响显得越来越显著。在这种情况下，通过对钢包内流场进行优化，从而缩短钢液的混匀时间，提高真空精炼装置的精炼效率也显得越来越重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种真空精炼装置，对精炼过程中钢包内部钢液的流动行为进行优化，从而缩短钢液的混匀时间，提高精炼效率。

本实用新型主要由钢包、真空室、浸入管（包括上升管和下降管）组成，钢包与真空室通过浸入管相连接，其中浸入管的个数可以为两个或者两个以上。

当浸入管的个数为三个时，其中一个为上升管、另外两个为下降管，这三个浸入管均匀布置在以钢包圆面圆心为中心的正三角形的三个顶点上。通过这种布置，可以有效改变钢包内流场的形态，缩短钢液成分和温度的混匀时间，提高精练效率。在DH情况下，由于只有一个浸入管，只有浸入管附近的钢液能够进入到真空室中受到精炼；在RH情况下，两个浸入管是布置在钢包圆面的直径上的，二者的中心轴线处于同一平面内，精炼时只是在这个平面附近的钢液能够进行循环流动，而远离这一平面尤其是垂直于两个管中心连线的位置的钢液却很难进入到循环流动当中。由此可见这两种精炼装置的精炼效率都受到了钢包内流动行为的限制。通过将浸入管设置为三个，这些浸入管将处于立体空间之内，在精炼过程中能够使得更多的钢液进入到循环流动当中，并能显著增大钢包内的钢液流动，从而大大提高了精炼效率。

在三个浸入管的基础上，本装置有两种设计方案：

一种方案为上升管的截面面积大于两个下降管的截面面积之和。根据连续性方程可知，当下降管的截面面积减小后，从下降管中流出的钢液的流速将增大，从而使钢液能够冲击到钢包中更深的部位，这可以增大对钢包内钢液的搅拌作用，从而可以加快钢包中钢液成分和温度的混匀，缩短混匀时间，提高精练效率。

另一种方案为上升管截面面积分别与两个下降管的截面面积相等，各浸入管中均设置有气体吹入装置，由此在精炼过程中可以使三个浸入管周期性地轮流作为上升管使用，与此同时其他两个管子作为下降管。通过这种周期性的变化，可以是钢包内流场呈周期性变化，有效消除传统固定上升管和下降管情况下存在的一些死区，提高对钢液的搅拌作用，从而缩短混匀时间，提高精炼效率。

当浸入管的个数为两个时，两管均匀布置在钢包圆面的直径上，其中一个为上升管，另一个为下降管。相对于传统的RH精炼炉，本实用新型主要有两种改进方案，一是使下降管的截面面积小于上升管的截面面积，二是使上升管与下降管的截面面积相等，并在两个管中均设有气体吹入装置，从而可以实现上升管与下降管的周期性变化。

当浸入管的个数为三个以上时，各浸入管均匀布置在以钢包圆面圆心为中心的正多边形的各个顶点上，正多边形的边数与浸入管的个数相同，各浸入管中可以有一个或一个以上的上升管和一个或一个以上的下降管。在这种情况下，有两种设计方案，一为使各上升管的截面面积之和大于各上升管的截面面积之和，二是使各上升管的截面面积之和等于各下降管的截面面积之和，同时各个浸入管中都设置有气体吹入装置，从而实现上升管与下降管的周期性变化。

本实用新型的主要优点在于，可以对钢包内的流场进行优化，加速钢液成分和温度的混合均匀，有效缩短混匀时间，提高精炼效率。

附图说明

图1、3为本实用新型的两个具体实施例。

图2、4分别为图1、3在A-A处的断面图。

图中1为钢包，2为真空室，3为第一浸入管，4为第二浸入管，5为第三浸入管。

具体实施方式

图1、2、3、4为本实用新型的两个具体实施例。

在这两个实施例中，本实用新型的装置都具有三个浸入管，装置主要由钢包1、真空室2、第一浸入管3、第二浸入管4、第三浸入管5组成，三个浸入管在钢包内呈正三角形分布。在精炼过程中，将三个浸入管浸入到钢液中一定深度，从其中一个浸入管输入驱动气体作为上升管，钢液由上升管进入到真空室2，之后由其他两个浸入管回到钢包1中。在这种三个浸入管的作用下，钢包内钢液的流动将比传统的两个浸入管的情况更加剧烈，发生对流的范围更广，将有更多的钢液进入到循环流动当中，从而可以大大缩短钢液混匀时间，提高精炼效率。

在实施例一中，如图1、2所示，第一浸入管3作为上升管，第二浸入管4和第三浸入管5作为下降管，两个下降管的截面面积之和小于上升管，根据连续性原理，下降管截面面积减小后，下降管内的钢液流速将增大，这使得回到钢包中的钢液能够冲击到更深的部位，从而可以增强对钢液的搅拌作用，缩短混匀时间，提高精炼效率。

在实施例二中，如图3、4所示，三个浸入管的截面面积相同，且各浸入管中均设置有气体吹入装置。在这种情况下，可以在精炼的过程中使这三个浸入管周期性地轮流作为上升管，与此同时剩余的其他两个管子作为下降管。这种工艺可以改变原有的钢包内流场形态，使其周期性变化，增大对钢液的搅拌作用，从而提高精炼效率。

Claims (10)

1.一种真空精炼装置，由钢包、真空室和浸入管组成；其特征在于：钢包与真空室通过浸入管相连接，所述的浸入管为两个或两个以上浸入管，有一个或一个以上的上升管和一个或一个以上的下降管。

2.如权利要求1所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的浸入管均匀布置在以钢包圆面圆心为中心的正多边形的各个顶点上，正多边形的边数与浸入管的个数相同。

3.如权利要求1所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的上升管的截面面积之和大于各下降管的截面面积之和。

4.如权利要求1所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的上升管的截面面积之和等于所述的下降管的截面面积之和，各浸入管中均设有气体吹入装置。

5.如权利要求1所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的浸入管为两个浸入管，其中一个为上升管，一个为下降管。

6.如权利要求5所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的两个浸入管，上升管截面面积大于下降管截面面积。

7.如权利要求5所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的两个浸入管，上升管截面面积与下降管截面面积相同，两个浸入管设有气体吹入装置。

8.如权利要求1所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的浸入管为三个浸入管，一个为上升管，另外两个为下降管；所述的三个浸入管均匀布置在以钢包圆面圆心为中心的正三角形的三个顶点上。

9.如权利要求8所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的上升管截面面积大于两个下降管截面面积之和。

10.如权利要求8所述的真空精炼装置，其特征在于：所述的上升管截面面积与两个下降管截面面积分别相等，所述的三个浸入管都有气体吹入装置。

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