CN210163473U - 一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，通过在转炉底部设置带旋向透气孔道的透气砖，在转炉顶部设置带旋向喷嘴的氧枪，使其透气孔道和喷嘴喷孔保持相同旋向，在炼钢过程中喷吹的氧气搅拌钢液，使其产生一定的涡流，不仅能加快转炉内熔池的搅拌，减小死区，快速脱碳，还能使吹氧过程中产生的非金属夹杂物在涡流中不断聚集长大，然后快速上浮，进而提高钢水的洁净度。本申请操作方法简单，改进容易，检修更换快捷，经济实用。
Description
技术领域
本实用新型属于冶金设备领域，具体涉一种冶炼高碳轴承钢用的变角式顶底复吹的转炉炼钢装置。
背景技术
关键基础件是各类装备的核心组成部分，直接决定着装备的性能、水平、质量和可靠性，是现代工业赖以生存和发展的基础。轴承是最重要的关键基础件之一，被称为“高端装备的关节”，由于轴承应具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪声及高耐磨性等特性，这对轴承钢的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布，以及脱碳等要求严格。目前我国高端装备用的高端轴承的国产化一直停滞不前，无法满足中国高端装备国产化的需求，特别是新研发的高端装备完全采用国外轴承。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承，与国外高端轴承和大型轴承等高附加值轴承相比存在较大差距，表现为低端过剩和高端缺乏。特别是在航空航天、高速铁路、高档轿车及其他工业领域用的关键轴承上，中国轴承的使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方而与先进国家存在较大的差距，成为制约中国高端装备制造和战略新兴产业发展的瓶颈。
目前在用转炉冶炼轴承钢的过程中，通常采用复合吹炼，生产的轴承钢中非金属夹杂物和碳化物不均匀等冶金质量缺陷所引起的质量失效数占总失效数的65％。夹杂物对疲劳裂纹产生的影响程度与其化学成分、尺寸、密度、分布位置及形貌相关。在传统轴承钢品质提升的研发方面，日本山阳和瑞典(OVAKO)等国外轴承钢企业相继开发了超高纯的EP钢和IQ钢，其冶金质量和使用性能远远超过了价格昂贵的电渣冶炼的轴承钢，达到了双真空冶炼轴承钢的水平。为了适应未来轴承的复杂使用环境和更高性能的要求，未来高端传统轴承钢的冶金质量与使用性能应该通过冶金设备、工艺与流程的改进，使真空脱气轴承钢达到双真空冶炼的轴承钢的质量和性能水平，着力开发低成本真空脱气轴承钢的超纯化技术，减少和均匀化钢中非金属夹杂物，以达到国外EP钢和IQ钢等真空脱气轴承钢的冶金质量和使用性能。
发明内容
本实用新型针对现有技术的缺点和不足，提供了一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其在吹炼过程中使顶枪和底部透气砖的出气口保持在一定角度，产生旋流充分搅拌钢液，使非金属夹杂物团聚上浮或除去，其操作简单，经济实用。
本实用新型通过以下技术方案实现，具体如下：
一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，包括转炉1和顶吹氧枪2，其特征在于：转炉底部对称偏心设置有多组透气砖3，所述多组透气砖3分布在以炉底中心为圆心的同心圆上，所述透气砖3的透气孔道4保持同一旋向并向上与水平面保持一定夹角，所述顶吹氧枪2的插入时的喷嘴5也偏心布置于以炉底中心为圆心的同心圆上，所述喷嘴5的喷孔6保持同一旋向并向下与水平面保持一定夹角。
进一步地，所述透气砖3可以有2-6组，其在同心圆上的分布间隔相同。
进一步地，所述透气孔道4和喷孔6的水平投影与同心圆相切或沿切线向圆心倾斜。
优选地，透气孔道4和喷孔6的水平投影沿切线向圆心倾斜时与切线的夹角控制在30°以内。
进一步地，所述透气砖3的透气孔道4和所述喷嘴5的喷孔6旋向一致，同为顺时针或逆时针方向。
进一步地，所述透气孔道4和喷孔6与水平面的夹角为30°-60°。
进一步地，所述顶吹氧枪2包括对称设置的多个喷嘴5。
优选的，喷嘴的个数为2-4个。
进一步地，所述顶吹氧枪2的喷嘴5为一个，且在吹氧过程中可匀速旋转。
优选地，所述透气砖3和喷嘴5布置在同一同心圆上。
在用铁水冶炼轴承钢的过程中，需要通过转炉工艺对铁水进行吹氧以脱碳、脱硅、脱磷、脱硫等，其间会产生大量的非金属夹杂物和碳化物，虽然后续镇静和精炼工艺也可以去除上述夹杂物，但提高轴承钢进站钢水的质量，在最初即把夹杂物控制在一定水平，能够有效提高轴承钢的洁净度，特别是容易引起疲劳缺陷的大颗粒夹杂。
传统的转炉炼钢常采用顶吹、底吹或顶底复吹，其主要目的在于搅拌钢液使其快速脱碳，未对夹杂物的去除进行考虑。而本实用新型公开的变角式顶底复吹转炉炼钢装置正是在钢水生产源头对其夹杂物进行控制的一种炼钢设备。通过旋流吹氧可以使钢液产生旋转搅动，产生涡流，非金属夹杂物会在涡流中聚集长大，进而快速上浮。当单独采用底吹时，由于钢液密度较大、粘度高，熔池下层钢液旋转速度大于上层钢液，也就是说下层钢液搅拌较充分，夹杂物聚集快，而熔池上层钢液较平稳，存在死区，夹杂物难以聚集长大。当然可以通过增加吹气流量来提高钢液的底层旋转速度，进而带动上层钢液的搅动，但这样会使下层钢液的旋转速度大大增加，进而会加快对转炉炉衬的侵蚀，并且转炉下层炉衬的侵蚀速度大于上层炉衬，大大缩短了转炉的使用寿命。反之亦然，并且只采用顶吹时，除侵蚀之外，还会造成卷渣和溅渣严重。
本实用新型的底部透气砖至少设置2组，对称布置，便于产生以转炉中心线为中心的旋流，当设置奇数组时，优选使其分布间隔相同，避免产生偏心涡流，造成对炉衬的侵蚀程度不均。透气砖设置组数没有上限，但优选6组以下，6组透气砖已经能够很好的产生较均匀的旋流，并且管路布置简单，更换容易，成本较低。对于透气砖透气孔道和所述喷嘴喷孔的气流方向，优选与同心圆的切线方向一致，也可以根据透气砖离转炉中心的距离适当调整其角度，使其水平投影沿切线向圆心倾斜，优选与切线的夹角控制在30°以内，这样可以使透气砖在较外沿布置时，也能通过较小的气量和气流速度便可产生较充分的旋流。
本实用新型中透气孔道和喷孔与水平面的夹角优选保持在30°-60°，这样既可以保证旋流速度，也可以保证旋流高度。当透气孔道和喷孔与水平面的夹角为45°时，氧枪和透气砖吹氧搅拌熔池的功率最大，但其具体角度需根据转炉炼钢过程中使用的炉型宽高比和填装量进行确定，以保证旋气吹氧产生的涡流在转炉宽度和高度方向上均能产生一定旋转。
本实用新型中的顶吹氧枪喷嘴同样可以像底部透气砖一样布置多个，但由于转炉炉口较小，带多组喷嘴的氧枪升降不便，并且氧枪的拉乌尔喷嘴材质较贵，因此本实用新型提供了另一种方案，将氧枪喷嘴段设计成可以单独旋转的模式，在吹氧过程中，其保持匀速旋转，可以起到尤如单根搅拌棒的作用，与设置多组旋流喷嘴的功效一样。
本实用新型通过顶底复吹配合产生同向旋流，即同为顺时针或逆时针，能够以较小的气量和气体流速带动整个上下层钢液的旋转，使夹杂物汇聚于中心涡流处，不仅可以节省氧气量，还降低了对炉衬的侵蚀以及卷渣和溅渣。本实用新型优选将透气砖和喷嘴布置在同一同心圆上，可以通过控制气量产生上下层相同程度的钢液旋转，便于下层夹杂物的持续团聚和上浮，还可以避免上下两层不同涡流汇聚产生紊流而导致的夹杂物的杂乱扩散。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过设置顶吹氧枪和底部透气砖，使其透气孔和喷嘴喷孔保持相同旋向，喷吹的氧气搅拌钢液，使其产生一定的涡流，不仅能加快转炉内熔池的搅拌，减小死区，快速脱碳，还能使吹氧过程中产生的非金属夹杂物在涡流中不断聚集长大，然后快速上浮，进而提高钢水的洁净度。本申请操作方法简单，改进容易，检修更换快捷，经济实用。
附图说明
图1为本实用新型变角式顶底复吹转炉炼钢装置的示意图；
图2为本实用新型变角式顶底复吹转炉炼钢装置的俯视图。
其中，1.转炉，2.顶吹氧枪，3.透气砖，4.透气孔道，5.喷嘴，6.喷孔。
具体实施方式
为了更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
实施例1：
如附图1所示，一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，包括转炉1和顶吹氧枪2，其特征在于：转炉底部对称偏心设置有多组透气砖3，所述多组透气砖3分布在以炉底中心为圆心的同心圆上，所述透气砖3的透气孔道4保持同一旋向并向上与水平面保持45°夹角，所述顶吹氧枪2包括2个喷嘴5，插入时的喷嘴5也偏心布置于以炉底中心为圆心的同心圆上，所述喷嘴5的喷孔6保持同一旋向并向下与水平面保持45°夹角。透气砖有2组，对称设置在转炉底部。所述透气孔道4和喷孔6的水平投影与同心圆相切。透气砖3的透气孔道4和所述喷嘴5的喷孔6旋向一致，同为顺时针，透气砖3和喷嘴5布置在同一同心圆上。
实施例2：
一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，包括转炉1和顶吹氧枪2，其特征在于：转炉底部对称偏心设置有多组透气砖3，所述多组透气砖3分布在以炉底中心为圆心的同心圆上，所述透气砖3的透气孔道4保持同一旋向并向上与水平面保持30°夹角，所述顶吹氧枪2包括3个喷嘴5，等夹角分布，插入时的喷嘴5也偏心布置于以炉底中心为圆心的同心圆上，所述喷嘴5的喷孔6保持同一旋向并向下与水平面保持60°夹角。透气砖有3组，等间隔分布在转炉底部。所述透气孔道4和喷孔6的水平投影沿切线向圆心倾斜时与切线的夹角控制在30°。透气砖3的透气孔道4和所述喷嘴5的喷孔6旋向一致，同为逆时针，透气砖3和喷嘴5不是布置在同一同心圆上，喷嘴所处的同心圆半径大于透气砖所处的同心圆半径。
实施例3：
一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，包括转炉1和顶吹氧枪2，其特征在于：转炉底部对称偏心设置有多组透气砖3，所述多组透气砖3分布在以炉底中心为圆心的同心圆上，所述透气砖3的透气孔道4保持同一旋向并向上与水平面保持60°夹角，所述顶吹氧枪2包括4个喷嘴5，等夹角分布，插入时的喷嘴5也偏心布置于以炉底中心为圆心的同心圆上，所述喷嘴5的喷孔6保持同一旋向并向下与水平面保持30°夹角。透气砖有6组，等间隔分布在转炉底部。所述透气孔道4和喷孔6的水平投影沿切线向圆心倾斜时与切线的夹角控制在15°。透气砖3的透气孔道4和所述喷嘴5的喷孔6旋向一致，同为逆时针，透气砖3和喷嘴5不是布置在同一同心圆上，喷嘴所处的同心圆半径小于透气砖所处的同心圆半径。
实施例4：
一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，包括转炉1和顶吹氧枪2，其特征在于：转炉底部对称偏心设置有多组透气砖3，所述多组透气砖3分布在以炉底中心为圆心的同心圆上，所述透气砖3的透气孔道4保持同一旋向并向上与水平面保持60°夹角，所述顶吹氧枪2只有1个喷嘴5，在吹氧过程中可匀速旋转，插入时的喷嘴5也偏心布置于以炉底中心为圆心的同心圆上，所述喷嘴5的喷孔6保持同一旋向并向下与水平面保持30°夹角。透气砖有6组，等间隔分布在转炉底部。所述透气孔道4和喷孔6的水平投影沿切线向圆心倾斜时与切线的夹角控制在15°。透气砖3的透气孔道4和所述喷嘴5的喷孔6旋向一致，同为逆时针，透气砖3和喷嘴5不是布置在同一同心圆上，喷嘴所处的同心圆半径小于透气砖所处的同心圆半径。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种变角式顶底复吹转炉炼钢装置，包括转炉(1)和顶吹氧枪(2)，其特征在于：转炉底部对称偏心设置有多组透气砖(3)，所述多组透气砖(3)分布在以炉底中心为圆心的同心圆上，所述透气砖(3)的透气孔道(4)保持同一旋向并向上与水平面保持一定夹角，所述顶吹氧枪(2)的插入时的喷嘴(5)也偏心布置于以炉底中心为圆心的同心圆上，所述喷嘴(5)的喷孔(6)保持同一旋向并向下与水平面保持一定夹角。
2.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述透气砖(3)可以有3-6组，其在同心圆上的分布间隔相同。
3.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述透气孔道(4)和喷孔(6)的水平投影与同心圆相切或沿切线向圆心倾斜。
4.根据权利要求3所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：透气孔道(4)和喷孔(6)的水平投影沿切线向圆心倾斜时与切线的夹角控制在30°以内。
5.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述透气砖(3)的透气孔道(4)和所述喷嘴(5)的喷孔(6)旋向一致，同为顺时针或逆时针方向。
6.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述透气孔道(4)和喷孔(6)与水平面的夹角为30°-60°。
7.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述顶吹氧枪(2)包括对称设置的多个喷嘴(5)。
8.根据权利要求7所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：喷嘴的个数为2-4个。
9.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述顶吹氧枪(2)的喷嘴(5)为一个，且在吹氧过程中可匀速旋转。
10.根据权利要求1所述的变角式顶底复吹转炉炼钢装置，其特征在于：所述透气砖(3)和喷嘴(5)布置在同一同心圆上。
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Cited By (2)
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| CN115466814A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-13 | 北京科技大学 | 一种提升熔池动力学特性的转炉及方法 |
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| CN115466814A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-13 | 北京科技大学 | 一种提升熔池动力学特性的转炉及方法 |
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