CN205258523U - 钢包底吹氩防渗钢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢包底吹氩防渗钢系统，包括氩气气源，圆锥台状吹氩装置，吹氩装置通过保护座体设置在钢包底部的内衬中，吹氩装置与钢包内腔相连通，氩气气源通过充氩管路管道连接吹氩装置；还包括设置在钢包底部充氩管路上的储氩容器，设置在氩气气源与储氩容器之间的充氩管路上的单向阀；吹氩装置包括圆锥台状透气砖芯体，设置在透气砖芯体下方具有中空腔体结构气室的垫砖体，包覆在透气砖芯体及垫砖体外周锥面及垫砖体下底面的圆锥台钢壳，设置在透气砖芯体内与气室相连通的吹氩管，设置在钢壳下底面与气室相连通的充氩管路连接管，充氩管路连接管管道连接充氩管路。本实用新型能有效防止钢水渗透到吹氩装置中。

Description

钢包底吹氩防渗钢系统

技术领域

本实用新型涉及金属铸造设备技术领域，具体涉及一种钢包底吹氩防渗钢系统。

背景技术

在炼钢过程中，钢包通常用于承接存储钢水，进行浇注作业。随着炼钢工业的发展，钢包越来越多地被用作精炼钢水容器。钢包内的钢水精练过程中，需要通过吹氩系统以60～100Nm3/h的流速从钢包底部向钢包内吹入氩气。吹入的氩气以气泡的形式上升，搅动钢包内的钢水，使钢包内的钢水在精练过程中保持温度和成分均匀，氩气气泡上浮时，能使钢水中的夹杂上浮至钢水表面钢渣中，对钢水起到净化的作用，吹入钢包内的氩气，最终在钢包的钢水上表面形成一氩气层，该氩气层将钢水和空气隔开。

用于向钢包内吹入氩气的吹氩系统，包括带气体输出管的氩气气源，设置在钢包底部内衬中朝向钢包内腔开口的吹氩装置，氩气气源的气体输出管上设置有充氩控制阀，氩气气源通过充氩管路连接吹氩装置。

钢包精炼结束后，需要关闭充氩控制阀，停止向充氩管路内注入氩气。由于充氩时，氩气流速较快，关闭充氩控制阀的瞬间，充氩管路中的一部分氩气在动能作用下吹入钢包中，充氩管路负压，钢水在自身较大静压力的作用下，被倒吸进吹氩装置中，造成吹氩装置局部甚至全部堵塞，影响到吹氩系统对下一包钢水精炼的吹氩质量，进而影响到钢水精练的质量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种防止钢水渗透到吹氩装置的钢包底吹氩防渗钢系统，从而进一步提高精炼钢水钢包的使用寿命，提高钢水精炼质量。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

钢包底吹氩防渗钢系统，包括氩气气源，圆锥台状吹氩装置，吹氩装置通过保护座体设置在钢包底部的内衬中，吹氩装置与钢包内腔相连通，氩气气源通过充氩管路管道连接吹氩装置；还包括设置在钢包底部的充氩管路上的储氩容器，设置在氩气气源与储氩容器之间的充氩管路上的单向阀；吹氩装置包括圆锥台状透气砖芯体，设置在透气砖芯体下方具有中空腔体结构气室的垫砖体，包覆在透气砖芯体及垫砖体外周锥面及垫砖体下底面的圆锥台钢壳，设置在透气砖芯体内与气室相连通的吹氩管，设置在钢壳下底面与气室相连通的充氩管路连接管，充氩管路连接管管道连接充氩管路。

进一步，吹氩管为多根，多根吹氩管均与气室相连通。

进一步，多根吹氩管沿透气砖芯体轴线方向环形分布。

进一步，透气砖芯体的狭缝间隙为0.10～0.15mm。

本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统适用于精炼钢水的钢包，同样也适用于其它有色金属的精炼装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统，设置在氩气气源与储氩容器之间充氩管路上的单向阀，单向导通，能有效避免氩气气源气压波动给单向阀后端的充氩管路造成负压，设置在钢包底部的充氩管路上的储氩容器，以其前端充氩管路的高氩气气压储存一定容量的氩气，当其后端充氩管路上气压降低时，及时向其后端充氩管路中补充氩气，确保储氩容器后端充氩管路中的氩气气压保持稳定；单向阀和储氩容器，在技术上相互关联，在功能上相互支持，结合起来使用，共同确保充氩管路中的氩气气压保持稳定，及确保钢包钢水精炼过程中，充氩管路中的氩气气压为正；设置在吹氩装置中的气室，以其前端充氩管路中的气压储存一定容量的氩气，当吹氩管或者透气砖芯体的狭缝间隙的氩气压力下降时，气室及时向吹氩管中补充氩气，确保氩管或者透气砖芯体的狭缝间隙的氩气压力保持稳定，从而大大提高透气砖芯体吹通率和吹氩作业的稳定性，也有效防止透气砖芯体的狭缝间隙出现负压，导致钢水渗透进透气砖芯体的狭缝间隙，从而有效确保钢包钢水精炼质量。

2、本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统，由于采用在透气砖芯体内设置多根和气室相连的多根吹氩管，能有效提高透气砖芯体狭缝的吹通率，及将透气砖芯体表面的残渣、残钢吹出，从而进一步提高钢包精炼钢水的质量，进一步有效降低透气砖芯体的使用损耗；由于采用沿透气砖芯体轴线方向环形分布的多根吹氩，进入钢包钢水中的氩气在分布上更均匀，从而进一步提高钢包钢水精炼的质量。

3、本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统，由于采用透气砖芯体的狭缝间隙为0.10～0.15mm，在不提高透气砖芯体制造成本和使用成本的情况下，有效防止钢包中的钢水渗透进透气砖芯体的狭缝间隙中，从而进一步提高吹氩装置使用的可靠性和经济性。

附图说明

图1为本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统的结构示意图。

图2为本实用新型的吹氩装置组件的安装结构示意图。

图3为具有多根吹氩管的吹氩装置组件的结构示意图。

图1至图3中的附图标记分别表示为：1-吹氩装置，2-保护座体，3-充氩管路，4-氩气气源，5-单向阀，6-储氩容器，7-锁紧装置，8-钢包外壳，101-透气砖芯体，102-垫砖体，103-钢壳，104-气室，105-吹氩管，106-充氩管路连接管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图3所示，本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统，包括氩气气源4，圆锥台状吹氩装置1，吹氩装置1通过保护座体2设置在钢包底部的内衬中，吹氩装置1与钢包内腔相连通，氩气气源4通过充氩管路3管道连接吹氩装置1；还包括设置在钢包底部的充氩管路3上的储氩容器6，设置在氩气气源4与储氩容器6之间的充氩管路3上的单向阀5；吹氩装置1包括圆锥台状透气砖芯体101，设置在透气砖芯体101下方具有中空腔体结构气室104的垫砖体102，包覆在透气砖芯体101及垫砖体102外周锥面及垫砖体102下底面的圆锥台钢壳103，设置在透气砖芯体101内与气室104相连通的吹氩管105，设置在钢壳103下底面与气室104相连通的充氩管路连接管106，充氩管路连接管106管道连接充氩管路3。

本实用新型实施时，还包括设置在氩气气源4的气体输出管上的充氩控制阀，其用于控制氩气气源4是否向充氩管路3中充入氩气，及氩气气源4向充氩管路3充入氩气的流量及流速。充氩控制阀可以是气体管路的通用阀门，也可以是专用阀门。

如图1、图2所示，氩气气源4通过充氩管路3管道连接吹氩装置1，氩气气源4与吹氩装置1之间的充氩管路3上顺次设置有单向阀5、储氩容器6，其中储氩容器6设置在钢包底部的充氩管路3上。采用钢包钢水精炼时，氩气气源4中的氩气以钢水精炼工艺所要求的流速注入充氩管路3中，氩气流过单向阀5，单向阀5确保流过单向阀5的氩气不产生回流，也即不会出现因氩气气源4端的气压下降，造成单向阀5后的充氩管路3中氩气压力快速下降，充氩管路3中的氩气流入储氩容器6，当储氩容器6中充入一定量的氩气后，氩气沿着储氩容器6后端的充氩管路3行进，经吹氩装置1以一定吹入钢包底部，持续吹入的氩气在钢包底部形成一氩气保护层。这时向钢包中注入钢水，氩气保护层上移，将钢水和空气隔开。钢水注入时，由于氩气气源4持续通过充氩管路3向吹氩装置1供应氩气，吹氩装置1处的氩气气压大于钢水的静压，钢水无法渗透进吹氩装置1中。持续从吹氩装置1吹入钢包中的氩气，在钢水中以气泡形式存在，并不断上浮，氩气气泡上浮过程中搅动钢水，使钢包中的钢水保持温度和成分均匀，同时还将钢水中的夹杂带浮到钢水表面钢渣中，对钢包中的钢水进行净化，浮出钢水的氩气在钢水上表面继续汇聚，确保钢水表面的氩气保护层将空气和钢水有效隔开，降低空气对钢水精炼带来的不利影响。

如图1所示，对钢包中的钢水吹氩过程中，储氩容器6以充氩管路3的气压储存一定容量的氩气，当储氩容器6后端充氩管路3中的管压下降时，储氩容器6及时向后端充氩管路3中补充氩气，确保储氩容器6后端充氩管路3中的氩气压力保持稳定。

由此可见，由氩气气源4、吹氩装置1，顺次设置有单向阀5和储氩容器6的充氩管路3构成的钢包底吹氩防渗钢系统，具有以相对稳定的正气压向钢包的钢水中持续吹入氩气的技术作用；其中，氩气气源4具有持续向充氩管路3提供一定流量和流速的氩气的技术作用；单向阀5，具有确保流入单向阀5后端充氩管中的氩气不回流到单向阀5前端充氩管路3中，进而确保单向阀5后端充氩管中的氩气压力保持相对稳定的技术作用；储氩容器6，具有氩气中转存储，及时向其后端充氩管路3中补充氩气，确保储氩容器6后端充氩管路3中的氩气气压保持稳定，确保钢包钢水精炼过程中吹氩装置1始终保持正压状态的技术作用；吹氩装置1，用于向钢包钢水中吹入氩气。

如图1所示，实施时，本领域的技术人员，根据钢包容量及钢包精炼钢水的容量，确定氩气气源4、储氩容器6、吹氩装置1的规格尺寸；根据氩气气源4、储氩容器6、吹氩装置1的设置位置，同时结合它们的规格尺寸，确定充氩管路3的规格尺寸；根据充氩管路3的规格尺寸，确定单向阀5的规格尺寸；根据钢包、吹氩装置1的规格尺寸确定保护座体2的规格尺寸。其中，氩气气源4可以是氩气管网，也可以是单个氩气钢瓶，还可以是多个氩气钢瓶并联构成的氩气钢瓶组；储氩容器6，可以是储气罐，也可以是具有进口和出口的储气钢瓶；单向阀5，可以是用于液体运输的单向管阀，也可以是用于气体运输的单向管阀；保护座体2，为采用可以制造钢包内衬的耐火材料制成；吹氩装置1，为具有圆锥台状透气砖芯体101的吹氩装置1。

其中，如图2所示，同时参照图1、图3所示，吹氩装置1采用在圆锥台状透气砖芯体101的下方设置具有中空腔体结构气室104的垫砖体102，用钢壳103将透气砖芯体101和垫砖体102的结合体包裹起来，在透气砖芯体101内和钢壳103下底面分别设置与气室104相连通的吹氩管105及充氩管路连接管106的技术方案。采用钢包钢水精炼时，充氩管路3中的氩气经充氩管路连接管106流入气室104，当气室104中充入一定量的氩气后，氩气沿着吹氩管105行进，氩气从透气砖芯体101的狭缝间隙中吹入钢包中。对钢包中的钢水吹氩过程中，气室104以充氩管路3的气压储存一定容量的氩气，当吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气压力下降时，气室104及时向吹氩管105中补充氩气，确保吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气压力保持稳定。

由此可见，由具有气室104的垫砖体102，内设有与气室104相连通吹氩管105的透气砖芯体101，包裹在垫砖体102和透气砖芯体101的钢壳103，及设置在钢壳103下底面与气室104相连通的充氩管路连接管106，具有确保吹氩装置1具有较强的结构强度和结构稳定性，使吹氩装置1能以相对稳定的正气压向钢包的钢水中持续吹入氩气技术作用；其中，钢壳103，用于提高透气砖芯体101的结构强度，使透气砖芯体101工作中保持结构稳定性，同时还延长透气砖芯体101的使用寿命；垫砖体102，用于在透气砖芯体101形成气室104；气室104，用于中转存储氩气，及时向吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙补充氩气，确保吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气气压保持稳定，确保钢包钢水精炼过程中透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气气压保持正压状态，从而大大提高透气砖芯体101吹通率和吹氩作业的稳定性。

如图2所示，同时参照图3所示，实施时，本领域的技术人员，根据上述确定的吹氩装置1的规格尺寸，确定透气砖芯体101、垫砖体102、垫砖体102内腔气室104、吹氩管105、钢壳103和充氩管路连接管106的规格尺寸。其中，透气砖芯体101可以采用常规的吹氩装置1的透气砖芯体101制作材料制作，也可以采用刚玉质材料制作透气砖芯体101，垫砖体102，通常采用钢包常用的耐火材料即可，当然还可以采用其他性能更好的耐火材料，吹氩管105通常为陶瓷管、也可以是刚玉材质管，钢壳103采用钢包用的钢壳103材料即可，当然也可采用性能更好的材料制作，钢壳103制作时，包括一个上下两底面开口的钢壳103套，和用于密封钢壳103套的下底封口板，下底封口板上具有充氩管路连接管106设置口。

如图2所示，同时参照图3所示，实施时，本领域的技术人员，在透气砖芯体101内设置吹氩管105，将透气砖芯体101和垫砖体102组装完成后，将吹氩管105与气室104相连通，钢壳103套套设在透气砖芯体101和垫砖体102上，在其下底面焊接连接封口板，确保焊缝具有较好的气体密封性能，在封口板上设置充氩管路连接管106，充氩管路连接管106和封口板密封连接。通过上述步骤制作完成本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统的氩装置。

以上是本实用新型的组件选择和制作实施过程。如图1所示，

采用上述组件制作本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统时，如图1所示，同时参照图2所示，在钢包底部开设保护座体2设置腔，保护座体2设置腔贯穿钢包外壳8；将保护座体2嵌入钢包内衬中，从钢包底部向保护座体2中装入吹氩装置1，并用锁紧装置7将吹氩装置1锁紧；接着在钢包底部设置储氩容器6，如储气罐，将储氩容器6的进口端通过充氩管路3与氩气气源4管道连接，在氩气气源4与储氩容器6之间的充氩管路3上设置单向阀5，为了降低突然关闭氩气气源4对充氩管路3内的氩气气压影响，单向阀5设置在靠近氩气气源4的充氩管路3上；将储氩容器6的出口端通过充氩管路3与吹氩装置1的充氩管路连接管106管道连接。通过上述步骤可以制成本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统。

使用本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统对钢包中的钢水进行吹氩作业时，首先打开充氩控制阀，对钢包中的钢水进行吹氩作业；吹氩作业过程中，单向阀5处于单向导通状态，确保流入单向阀5后端充氩管中的氩气不回流到单向阀5前端充氩管路3中；储氩容器6以充氩管路3的气压储存一定容量的氩气，及时向其后端充氩管路3中补充氩气，确保储氩容器6后端充氩管路3中的氩气气压保持稳定；气室104以充氩管路3的气压储存一定容量的氩气，当吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气压力下降时，气室104及时向吹氩管105中补充氩气，确保氩管或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气压力保持稳定；单向阀5、储氩容器6、吹氩装置1中的气室104在功能上相互支持，确保钢包钢水精炼过程中透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气气压保持正压状态，从而大大提高透气砖芯体101吹通率和吹氩作业的稳定性。

当钢包中的钢水精炼结束后，关闭充氩控制阀，单向阀5前端充氩管路3中的氩气气压快速降低，但由于单向阀5的单向导通功能，该段充氩管路3中的氩气气压降低不回影响到单向阀5后端充氩管路3中的氩气气压；吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气在动能作用下，继续向钢包内运动，吹氩管105的氩气气压降低，气室104及时向吹氩管105中补充氩气，确保吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙保持正压，同时气室104气压降低，储氩容器6与气室104之间的充氩管路3中的氩在压力差的作用下向气室104补充氩气，储氩容器6也在压力差作用下向该段充氩管路3中补充氩气，从而确保吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气气压保持正压。因此，钢包中的钢水无法渗透到透气砖芯体101的狭缝间隙中，也就不会造成透气砖芯体101的狭缝间隙堵塞。

以上是本实用新型的基础实施方式。从上述实施过程可以看出，设置在氩气气源4与储氩容器6之间充氩管路3上的单向阀5，单向导通，能有效避免氩气气源4气压波动给单向阀5后端的充氩管路3造成负压，设置在钢包底部的充氩管路3上的储氩容器6，以其前端充氩管路3的高氩气气压储存一定容量的氩气，当其后端充氩管路3上气压降低时，及时向其后端充氩管路3中补充氩气，确保储氩容器6后端充氩管路3中的氩气气压保持稳定；单向阀5和储氩容器6，在技术上相互关联，在功能上相互支持，结合起来使用，共同确保充氩管路3中的氩气气压保持稳定，及确保钢包钢水精炼过程中，充氩管路3中的氩气气压为正；设置在吹氩装置1中的气室104，以其前端充氩管路3中的气压储存一定容量的氩气，当吹氩管105或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气压力下降时，气室104及时向吹氩管105中补充氩气，确保氩管或者透气砖芯体101的狭缝间隙的氩气压力保持稳定，从而大大提高透气砖芯体101吹通率和吹氩作业的稳定性，也有效防止透气砖芯体101的狭缝间隙出现负压，导致钢水渗透进透气砖芯体101的狭缝间隙，从而有效确保钢包钢水精炼质量。

通过透气砖芯体101底吹进钢包钢水中的氩气流量，直接关系到钢包钢水精炼的质量，在氩气气源4提供的氩气流量一定的情况下，透气砖芯体101狭缝的吹通率，直接关系到进入钢包钢水中的氩气流量。

为了提高透气砖芯体101狭缝的吹通率，本实用新型在基础实施方式的基础上作进一步改进，如图3所示，本实用新型的第一优选实施方式为，吹氩管105为多根，多根吹氩管105均与气室104相连通。

在透气砖芯体101内设置多根和气室104相连的多根吹氩管105，底吹氩气时，也就有多根吹氩管105为透气砖芯体101狭缝间隙正压氩气，透气砖芯体101狭缝间隙的正气压较大，一是有效提高透气砖芯体101狭缝的吹通率，进一步提高钢包精炼钢水的质量，二是增大将透气砖芯体101表面的残渣、残钢吹出，从而进一步有效降低透气砖芯体101的使用损耗，降低吹氩装置1和钢包的维护成本。

进入钢包钢水中的氩气在分布上更均匀，那么氩气气泡对钢水的搅拌也就更均匀，更能确保钢水在精练过程中保持温度和成分均匀，上浮氩气气泡也可以从钢水中带出更多的杂质。

为了使进入钢包钢水中的氩气在分布上更均匀，本实用新型在第一优选实施方式的基础上作进一步改进，本实用新型的第二优选实施方式为，多根吹氩管105沿透气砖芯体101轴线方向环形分布。

沿透气砖芯体101轴线方向环形分布的多根吹氩，在底吹氩气时，能使透气砖芯体101的狭缝间隙都充满正压氩气，氩气会从透气砖芯体101上表面的所有狭缝间隙涌入钢包钢水中，从钢包钢水底部从更多的方向对钢水进行搅拌，及通过氩气气泡上浮带出钢水中的杂质，从而进一步提高钢包钢水精炼的质量。

为了从透气砖芯体101本身结构上有效防止钢包中的钢水渗透进透气砖芯体101的狭缝间隙中，本实用新型在基础实施方式、第一优选实施方式、第二优选实施方式中任意一个实施方式的基础上作进一步改进，本实用新型的第三优选实施方式为，透气砖芯体101的狭缝间隙为0.10～0.15mm。

经多次实验证明：透气砖芯体101的狭缝间隙大于0.15mm，钢包中的钢水可能渗透进透气砖芯体101的狭缝间隙中，小于0.15mm，钢包中的钢水很难渗透进透气砖芯体101的狭缝间隙中；但是当透气砖芯体101的狭缝间隙小于0.10mm时，为了保证底吹进钢包钢水中的氩气流量，需要使透气砖芯体101内具有更多的狭缝间隙，一是极大提高透气砖芯体101的制造成本，二是极大降低透气砖芯体101的结构强度，造成透气砖芯体101容易损坏。

本第三优选实施方式采用狭缝间隙为0.10～0.15mm的透气砖芯体101的技术方案，在不提高透气砖芯体101制造成本和使用成本的情况下，有效防止钢包中的钢水渗透进透气砖芯体101的狭缝间隙中，从而进一步提高吹氩装置1使用的可靠性和经济性。

以上是本实用新型的钢包底吹氩防渗钢系统的实施过程。从上述实施过程可以看出，本实用新型实现了在钢水精炼过程中，充氩管路3和吹氩装置1的狭缝间隙内的氩气气压保持相对稳定的正压状态，从而提高钢包精炼钢水的质量；在钢水精炼结束后，充氩管路3和吹氩装置1的狭缝间隙内的氩气气压保持正压状态，从而杜绝钢包中的钢水进入透气砖芯体101的狭缝间隙，确保下次精炼钢水时，吹氩装置1能够提供高质量的吹氩作业。

Claims (4)

1.钢包底吹氩防渗钢系统，包括氩气气源(4)，圆锥台状吹氩装置(1)，所述吹氩装置(1)通过保护座体(2)设置在钢包底部的内衬中，所述吹氩装置(1)与钢包内腔相连通，所述氩气气源(4)通过充氩管路(3)管道连接吹氩装置(1)；其特征在于，

还包括设置在钢包底部的充氩管路(3)上的储氩容器(6)，设置在氩气气源(4)与储氩容器(6)之间的充氩管路(3)上的单向阀(5)；

所述吹氩装置(1)包括圆锥台状透气砖芯体(101)，设置在透气砖芯体(101)下方具有中空腔体结构气室(104)的垫砖体(102)，包覆在透气砖芯体(101)及垫砖体(102)外周锥面及垫砖体(102)下底面的圆锥台钢壳(103)，设置在透气砖芯体(101)内与气室(104)相连通的吹氩管(105)，设置在钢壳(103)下底面与气室(104)相连通的充氩管路连接管(106)，所述充氩管路连接管(106)管道连接充氩管路(3)。

2.根据权利要求1所述的钢包底吹氩防渗钢系统，其特征在于，所述吹氩管(105)为多根，多根所述吹氩管(105)均与气室(104)相连通。

3.根据权利要求2所述的钢包底吹氩防渗钢系统，其特征在于，多根所述吹氩管(105)沿透气砖芯体(101)轴线方向环形分布。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的钢包底吹氩防渗钢系统，其特征在于，所述透气砖芯体(101)的狭缝间隙为0.10～0.15mm。