CN219886123U - 基于洁净钢冶炼的合金加料系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种基于洁净钢冶炼的合金加料系统，包括合金熔化炉和精炼炉，所述合金熔化炉设置有用于合金进行真空碳脱氧的合金熔化炉真空室，所述精炼炉设置用于对钢液进行真空碳脱氧的精炼炉真空室，所述合金熔化炉与钢包真空精炼炉之间设置有加料通道，所述合金熔化炉中的熔融合金在经过真空碳脱氧后通过加料通道兑入精炼炉内并与真空碳脱氧处理后钢液中实现钢液合金化；本实用新型的合金加料系统通过在初炼炉的出钢过程中不加合金脱氧，而是在合金熔化炉和精炼炉中分别进行熔融合金与钢液的真空碳脱氧，以从源头消减钢液夹杂物数量，进而提升钢液中的合金收得率。
Description
技术领域
本实用新型属于冶金技术领域，涉及一种基于洁净钢冶炼的合金加料系统。
背景技术
当前的高品质洁净钢冶炼通常采用的冶炼流程是：铁水预处理→初炼炉(转炉/电弧炉等)→炉外精炼(LF/RH/VD/VOD/CAS等)→连铸，但是在真空精炼过程中，缺少有效的无污染升温手段，不具备大批量调整合金成分的功能，因此合金加料通常是在初炼炉出钢时，加入Mn/Si/Al等进行合金化，并沉淀脱氧，再到炉外精炼工序微调。但是这种方式存在以下问题：
1)在初炼炉冶炼终点钢水中的溶解氧含量通常在400ppm以上，脱氧合金与氧结合(沉淀脱氧)生成的MnO/SiO2/Al2O3等产物，是钢水内生夹杂物最大的源头，精炼过程中，去除非常困难，处理不当会严重影响钢材质量；同时大多数钢种本来就要求含有Mn、Si、Al等元素，沉淀脱氧过程造成了合金元素的大量浪费；
2)为保持上连铸的钢水温度达标，通常采用提升初炼炉出钢温度、LF钢包加热的方式，但是提升初炼炉出钢温度，会加重钢水过氧化，且存在安全隐患，而LF的电极加热过程会导致钢水增氮；
3)不同合金的块度大小不同，有可能影响真空加料过程中，微合金调整的精确度；
因此，需要对现有的高品质洁净钢的冶炼工艺进行改进，以有效解决上述存在的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于洁净钢冶炼的合金加料系统，通过在初炼炉的出钢过程中不加合金脱氧，而是在合金熔化炉和精炼炉中分别进行熔融合金与钢液的真空碳脱氧，以从源头消减钢液夹杂物数量，进而提升钢液中的合金收得率。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于洁净钢冶炼的合金加料系统，包括合金熔化炉和精炼炉，所述合金熔化炉设置有用于合金进行真空碳脱氧的合金熔化炉真空室，所述精炼炉设置用于对钢液进行真空碳脱氧的精炼炉真空室，所述合金熔化炉与钢包真空精炼炉之间设置有加料通道，所述合金熔化炉中的熔融合金在经过真空碳脱氧后通过加料通道兑入精炼炉内并与真空碳脱氧处理后钢液中实现钢液合金化。
进一步，所述合金熔化炉真空室和精炼炉真空室内均设置有真空脱气装置，所述真空脱气装置用于对合金熔化炉内的熔融合金和精炼炉内的钢液进行真空碳脱氧工艺。
进一步，所述合金熔化炉真空室和精炼炉真空室内还设置用于补充吹氧的氧枪；当炉内的熔融合金或钢液碳过量时，所述氧枪对炉内补充吹氧并进行真空吹氧脱碳工艺。
进一步，所述合金熔化炉真空室的上部设置固态合金溜料管，所述固态合金溜料管用于合金熔化或真空处理期间将固态合金添加进合金熔化炉。
进一步，所述合金熔化炉上设置有感应加热装置，所述感应加热装置用于使合金熔化炉内固态合金加热。
进一步，所述加料通道一端与设置在合金熔化炉底部的出液口连接，另一端与精炼炉连接，所述加料通道的两端均设置有开闭装置。
进一步，所述加料通道及其开闭装置两端设有惰性气体密封保护。
进一步，还包括在线称重装置，所述在线称重装置用于熔融合金兑入钢液时实时监测熔融合金的加入重量。
进一步，所述真空碳脱氧工艺所需的真空度为3500～4500Pa。
本实用新型的具有以下有益效果：
1.本实用新型的合金加料系统在初炼炉的出钢过程中不加入合金，进而提升真空精炼进站温度，可降低化学升温操作的可能性，延长的真空精炼的处理周期；
2.本实用新型的合金加料系统通过将合金在合金熔融炉熔化后再兑入钢液中，使得在真空精炼装置在未配备无污染加热装置前提下，可大幅调整合金成分；
3.本实用新型中的合金在合金熔化炉内已经过真空碳脱氧，减少了因合金自身氧位污染钢液的可能性；
4.本实用新型中的合金溶液兑入钢液合金化时，由于二者均已经过真空碳脱氧，因此从源头上大幅削减了夹杂物的生成，提升了合金收得率，提升钢液品质。
附图说明
图1为本实用新型中基于洁净钢冶炼的合金加料系统示意图；
其中附图标记为：1-合金熔化炉；2-感应加热装置；3-合金熔化炉真空室；4-固态合金溜料管；5-合金熔化炉氧枪；6-加料通道；7-精炼炉；8-精炼炉真空室；9-精炼炉真空室氧枪。
具体实施方式
如图所示，本实用新型提供的一种基于洁净钢冶炼的合金加料系统，包括合金熔化炉1和精炼炉7，所述合金熔化炉1设置有用于合金进行真空碳脱氧的合金熔化炉真空室3，所述精炼炉7设置用于对钢液进行真空碳脱氧的精炼炉真空室8，所述合金熔化炉1与钢包真空精炼炉7之间设置有加料通道6，所述合金熔化炉1中的熔融合金在经过真空碳脱氧后通过加料通道6兑入精炼炉7内并与真空碳脱氧处理后钢液中实现钢液合金化；其中合金熔化炉1的公称容量及座数基于产品大纲中，钢种冶炼连铸浇次所需的合金加入量的倍数设置；合金熔化炉1内的脱氧熔融合金通过加料通道进入精炼炉内与真空碳脱氧后的钢液融合，使得在精炼炉在未配备无污染加热装置前提下，可大幅调整合金成分，同时脱氧后的熔融合金减少了因自身氧位污染钢液的可能性，进而源头上大幅削减了夹杂物的生成，提升了合金收得率，提升钢液品质。
本实施例中，所述所述合金熔化炉真空室3和精炼炉真空室8内均设置有真空脱气装置，所述真空脱气装置用于对合金熔化炉1内的熔融合金和精炼炉7内的钢液进行真空碳脱氧工艺；其中真空室包括合金熔化炉真空室3和精炼炉真空室8，而合金熔化炉1的熔融合金和精炼炉7的钢液分别在合金熔化炉真空室3和精炼炉真空室8内进行真空碳脱氧；真空碳脱氧工艺是利用低一氧化碳分压，促使钢液或合金液中碳与氧的反应向生成一氧化碳方向进行的工艺，常用于洁净钢等高品质钢的冶炼，属于现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，所述合金熔化炉真空室和精炼炉真空室内还设置用于补充吹氧的氧枪；当炉内的熔融合金或钢液碳过量时，所述氧枪对炉内补充吹氧并进行真空吹氧脱碳工艺；合金熔化炉真空室3和精炼炉真空室8内的氧枪分别为合金熔化炉氧枪5和精炼炉真空室氧枪9。
本实施例中，所述合金熔化炉真空室3的上部设置固态合金溜料管4，所述固态合金溜料管4用于将合金熔化或真空处理期间固态合金添加进合金熔化炉；在非冶炼期间，固态合金一般通过合金熔化炉1顶部料仓下料溜管直接加入合金熔化炉1内，而在合金熔化及真空处理期间，固态合金通过合金熔化炉真空室3上方的固态合金溜料管4加入。
本实施例中，所述合金熔化炉1上设置有感应加热装置2，所述感应加热装置2用于使合金熔化炉1内固态合金加热；当常温合金加入合金熔化炉1后，通电感应加热装置2进行加热，待合金完全熔化后，再进行后续真空操作；其中在整个钢种冶炼过程中，感应加热装置2都处于通电状态，对熔融合金加热或保温。
本实施例中，所述加料通道6一端与设置在合金熔化炉1底部的出液口连接，另一端与精炼炉7连接，所述加料通道6的两端均设置有开闭装置；所述加料通道6及其开闭装置两端设有惰性气体密封保护；加料通道6为常规的输送用管道，为了便于控制熔融合金的流出，在加料通道的两端均设置有开闭装置，以达到精确控制熔融合金的流出量，同时在加料通道6及其开闭装置两端设有惰性气体密封保护，从而防止熔融合金被氧化。
本实施例中，还包括在线称重装置，所述在线称重装置用于熔融合金兑入钢液时实时监测熔融合金的加入重量；在线称重装置既可设置在合金熔化炉1上，也可设置在精炼炉7上，主要用于实时称量加入钢液的熔融合金重量，以实现钢液中熔融合金含量的精确控制。
本实施例中的合金加料系统应用于洁净钢冶炼方法，包括以下步骤：
S1初炼，出钢至盛钢容器中并做扒渣处理，出钢过程不加入合金脱氧；
S2熔融合金制备，固态合金在合金熔化炉中达到熔融状态，再进行真空碳脱氧后备用；
S3精炼，对精炼炉内钢液进行真空碳脱氧后处理，再加入已脱氧的熔融合金实现钢液合金化；
S4铸造。
在步骤S2中，由于合金熔化炉1配备操作过程控制模型，可对全操作提供指导，因此在钢种冶炼前，先对合金加料进行计算，按该钢种冶炼的合金成分及单个连铸浇次所需的合金加入总量，选择合金种类和用量，加入合金熔化炉1(如单个连铸浇次所需加入的合金量过多，可配置多台合金熔化炉)；当常温合金加入合金熔化炉1后，通电感应加热装置2进行加热，待合金完全熔化后，进行真空操作，将合金熔化炉真空室3的真空度控制在3500～4500Pa，利用合金自身配备的碳将合金中的氧脱掉；随后打开合金熔化炉底部1的开闭装置，通过加料通道6将熔融合金兑入钢液中，此时可通过在线称重装置实时监测熔融合金的加入量；
在步骤S3中，由于步骤S1的初炼炉(转炉、电弧炉)出钢过程中不加合金脱氧，所以在扒渣后直接进入真空精炼单元，由于真空精炼配置有冶金过程控制模型，因此可对全过程操作提供计算指导；当钢液进入真空精炼站时，对钢液进行测温、取样、定氧，随后启动冶金过程控制模型中的碳氧计算模块，随后开启真空脱气功能。当钢液中的碳过量，需要将真空度控制在6500～7500Pa，再根据模型提供的补充吹氧量，下精炼炉真空室氧枪9，进行真空吹氧脱碳工艺，直至待吹氧结束后，再将精炼炉真空室6内的真空度调整至3500～4500Pa，进行真空碳脱氧工艺(如钢液中的氧过量，根据模型提供的增碳剂补入量，直接启动真空碳脱氧工艺)；待真空碳脱氧结束，兑入熔融合金，继续开启真空精炼下步操作。
本实施例中，在进行步骤S2熔融合金制备时，需要定期对合金熔化炉1内合金熔液测温取样，以判断是否需要调整；如合金熔液成分不合适或超标，在合金熔化炉1内兑入脱氧钢液稀释合金熔液；如合金熔液碳含量超标，在合金熔化炉1内使用合金熔化炉氧枪5吹氧或加入少量的精铁矿脱碳。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：包括合金熔化炉和精炼炉，所述合金熔化炉设置有用于合金进行真空碳脱氧的合金熔化炉真空室，所述精炼炉设置用于对钢液进行真空碳脱氧的精炼炉真空室，所述合金熔化炉与钢包真空精炼炉之间设置有加料通道，所述合金熔化炉中的熔融合金在经过真空碳脱氧后通过加料通道兑入精炼炉内并与真空碳脱氧处理后钢液中实现钢液合金化。
2.根据权利要求1所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述合金熔化炉真空室和精炼炉真空室内均设置有真空脱气装置，所述真空脱气装置用于对合金熔化炉内的熔融合金和精炼炉内的钢液进行真空碳脱氧工艺。
3.根据权利要求2所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述合金熔化炉真空室和精炼炉真空室内还设置用于补充吹氧的氧枪；当炉内的熔融合金或钢液碳过量时，所述氧枪对炉内补充吹氧并进行真空吹氧脱碳工艺。
4.根据权利要求3所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述合金熔化炉真空室的上部设置固态合金溜料管，所述固态合金溜料管用于合金熔化或真空处理期间将固态合金添加进合金熔化炉。
5.根据权利要求1所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述合金熔化炉上设置有感应加热装置，所述感应加热装置用于使合金熔化炉内固态合金加热。
6.根据权利要求5所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述加料通道一端与设置在合金熔化炉底部的出液口连接，另一端与精炼炉连接，所述加料通道的两端均设置有开闭装置。
7.根据权利要求6所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述加料通道及其开闭装置两端设有惰性气体密封保护。
8.根据权利要求1所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：还包括在线称重装置，所述在线称重装置用于熔融合金兑入钢液时实时监测熔融合金的加入重量。
9.根据权利要求2所述的基于洁净钢冶炼的合金加料系统，其特征在于：所述真空碳脱氧工艺所需的真空度为3500～4500Pa。
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