CN2841198Y - 带离心旋转的连铸中间包 - Google Patents

Abstract

带离心旋转的连铸中间包，其包括，中间包本体，其为一腔体结构，内部由一隔离墙分隔成第一、二腔室，隔离墙底部设有一通道使两腔室相连通，钢包通过下水口连通第一腔室；第二腔室通过浸入式水口连通结晶器；电磁搅拌器，其为圆弧形结构，设置于中间包本体第一腔室外侧壁；所述的通道与隔离墙成角度α；第一腔室上大下小，侧壁有锥度；第二腔室内设置有挡墙，置于腔壁一侧，其相对于通道的一侧面为一斜面，与隔离墙壁成一角度β。本实用新型结合了钢包冶金和中间包冶金技术，利用电磁场使钢液水平旋转，使密度较低的非金属夹杂物聚集，长大后排出钢液，被覆盖在钢液面上的炉渣吸收。

Description

带离心旋转的连铸中间包

技术领域

本实用新型涉及液体金属的连铸技术，特别涉及炼钢连铸中间包技术。

背景技术

钢中的非金属夹杂物对钢的热加工性能和使用性能有严重影响，特别是那些大颗粒(＞10μm)夹杂。为了生产洁净钢，人们在钢液的制备过程中通过一些冶金手段控制钢液中的氧、硫含量，及氧化物和硫化物夹杂的数量和组成。不过，钢液凝固后，在钢坯上仍然会发现一些大型的非金属夹杂(＞10μm)。虽然有时这些大颗粒夹杂数量可能不多，但是这将是致命的，特别是对一些高纯净度的钢，如锅炉用钢、石油和天然气用钢和汽车用钢等。

在炼钢过程中，连铸中间包上连钢包(存放已精炼完毕的合格钢液)，下接结晶器(与其后的二次冷却，将钢液凝固为合格铸坯)。连铸中间包除了接受钢包中高温金属液体，并将其流入结晶器外，还担任着促使钢液的温度和成分均匀和钢中非金属夹杂物上浮的功能。然而，由于钢液的冲刷会使钢液中产生新的夹杂物，钢包带来的非金属夹杂物，以及钢液二次氧化、钢包渣的卷入等，特别是在非稳态浇铸(连铸开浇、换钢包前后和浇铸结束)，连铸中间包过程会污染钢液，影响钢的质量。

中国专利号03230562.1公开的“金属液体非金属夹杂物清洁器”，该清洁器有两部分组成，一是圆柱体金属液体旋转搅拌区，二是矩形金属液体混均浇注区。在旋转搅拌区内金属液体在外加电磁场作用下，产生水平旋转运动。由于金属与非金属夹杂物密度差异，金属液体作水平旋转时，密度较低的非金属夹杂物就向旋转中心移动，在金属液体的旋转中心处发生相互碰撞，聚集长大，上浮排出钢液。经夹杂物清洁处理后的金属液体流入矩形金属液体混合浇注区，在浇注区内得到充分混合后，从浇注区的另一端流出，进入结晶器。

但是，上述结构的中间包存在如下问题：

1)由于除预制块外，中间包采用粉状耐材整体打结方式砌筑，原结构的没有锥度的圆柱体搅拌区设计不宜脱模。

2)原结构上没有考虑搅拌区的钢液是以切线发向流入浇注区的流动特征，搅拌区与浇注区之间的钢液直通道，由于阻挡了钢液的流动，故比较容易被钢液侵蚀。

3)原结构上没有考虑到浇注区内钢液流动状的非对称性，对称的浇注区挡墙不能有效的控制钢液的流动。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种连铸离心旋转中间包，可以使中间包的精炼区彻底挡住了钢包渣流入混合浇注区，缓冲和稳定了混合浇注区钢流速度、使连铸中间包钢液的流动易于控制，并杜绝钢包渣对连铸坯的污染，大大降低了非稳态浇铸过程对钢质量的危害。

本实用新型通过对连铸电磁搅拌离心中间包系统的水力学模型和大量工业试验研究，创造了一种新型的离心旋转中间包技术。其结合了钢包冶金和中间包冶金技术，即在原来传统的中间包一侧接上带有电磁搅拌的圆桶型钢液精炼区，经精炼的钢液通过底部通道流入矩型钢液混合浇注区。本实用新型利用电磁场向离心旋转中间包的精炼区的钢液施加一个切向力，使钢液水平旋转。利用钢液中的钢液与非金属夹杂物密度上的差异而产生的不同离心力，使密度较低的非金属夹杂物就会向旋转轴方向聚集，并发生相互碰撞，长大后排出钢液，被覆盖在钢液面上的炉渣吸收。在强大的离心搅拌作用下，钢中的大颗粒夹杂物(≥10μm)，无论是钢液的脱氧产物，还是炉渣和耐材等外来夹杂，均得以基本清除。流入混均浇注区的清洁钢液在浇注区内得到充分混合后，从浇注区的另一端流出，进入结晶器。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，带离心旋转的连铸中间包，其包括，中间包本体，其为一腔体结构，内部由一隔离墙分隔成第一、二腔室，隔离墙底部设有一通道使两腔室相连通，钢包通过下水口连通第一腔室；第二腔室通过浸入式水口连通结晶器；电磁搅拌器，其为圆弧形结构，设置于中间包本体第一腔室外侧壁；所述的通道与隔离墙成角度α；第一腔室上大下小，侧壁有锥度，锥度为2～10°，以便于中间包切筑时的脱模。

进一步，第一腔室和第二腔室之间用预制的挡墙隔开，挡墙的第一腔室侧是一上下有锥度的半圆，而挡墙的第二腔室侧是平板结构，挡墙的底部设由通道；隔离墙中部上沿的厚度为50-200mm。

所述的通道与隔离墙成角度α小于45°。

所述的通道的截面积是钢包下水口截面积的2-8倍。

所述的通道的形状为矩形、方形、圆形或椭圆形。

第一腔室底部安装圆型、表面呈弧型的耐钢液冲击填块，冲击块的直径是第一腔室底部内直径D的1/2-3/4，该冲击填块一方面能承受钢包钢液对精炼区底部耐材的冲刷，另一方面引导新进入精炼区的钢液向上作水平旋转运动，而不直接流入到钢液混均浇注区。

通道的上边沿低于安装在精炼区中部的冲击填块，以防止从钢包流入钢液未经离心搅拌处理直接进入混均浇注区。

所述第二腔室内设置有挡墙，其相对于通道的一侧面为一斜面，与隔离墙壁成一角度β，角度β小于20°。

所述的挡墙的长度为第二腔室底部宽度W的1/2-3/4；高度为中间包正常钢液高度H的1/3-2/3；其距离隔离墙L为30-80mm；所述的挡墙正对钢液流入面的倾角γ为小于30°，以控制钢液在混均浇注区的流动，保证钢液成分和温度的均匀性、促使钢液中非金属夹杂物充分上浮，净化钢液。

离心旋转连铸中间包以第一腔室作为钢液精炼区，第二腔室钢液混合浇注区，精炼过的钢液通过底部通道流入矩型钢液混合浇注区，并在该混合区的另一侧流出，进入结晶器。由于挡墙被置于对应于钢液流入的混均浇注区一侧，其相对于通道的一侧面为一斜面，使从通道流入的经离心搅拌处理的钢液以与混均浇注区隔离挡墙成一定角度的方向流入混合浇注区。

本实用新型的优点在于：

1)能有效地钢液中的大颗粒夹杂物(≥10μm)，无论是钢液的脱氧产物，还是炉渣和耐材等外来夹杂，均得以基本清除。

2)离心中间包砌筑简单，使用寿命不低于相同质量耐材的中间包。

3)搅拌区中钢液的搅拌速度可以简单地通过电流频率调节。

4)浇注区的钢液的搅拌强度可以通过在电流强度调节，当中间包液面降低时，可以适当降低电流强度。

5)电磁搅拌区是脱卸式的。

附图说明

图1为本实用新型离心旋转中间包的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型电磁搅拌器的结构示意图；

图4为图3的俯视图。

具体实施方案

参见图1、图2，本实用新型的带离心旋转的连铸中间包，其包括，中间包本体1，其为一腔体结构，内部由一隔离墙2分隔成第一腔室101、第二腔室102，隔离墙2底部设有一通道21使两腔室101、102相连通，钢包通过下水口连通第一腔室101；第二腔室102通过浸入式水口连通结晶器；电磁搅拌器3，其为圆弧形结构，设置于中间包本体1第一腔室101外侧壁；所述的通道21与隔离墙2成角度α，角度α小于45°，其角度方向与钢液水平旋转方向一致，以避免底部钢液流股对通道壁的冲刷；第一腔室101上大下小，侧壁有锥度，锥度为2～10°；所述的通道21的截面积是钢包下水口截面积的2-8倍；所述的通道21的形状为矩形、方形、圆形或椭圆形。中间包本体104为流渣槽，第一腔室钢液上部的炉渣可以通过流渣槽流出。中间包105为耐火材料，由粉状打结料和涂层等组成。

第一腔室101底部安装圆型、表面呈弧型的耐钢液冲击填块4，冲击填块4的直径是第一腔室101底部内直径D的1/2-3/4，该冲击填块4一方面能承受钢包钢液对精炼区底部耐材的冲刷，另一方面引导新进入精炼区的钢液向上作水平旋转运动，而不直接流入到钢液混均浇注区。

通道21的上边沿低于安装在精炼区中部的冲击填块4，以防止从钢包流入钢液未经离心搅拌处理直接进入混均浇注区。

所述第二腔室102内设置有挡墙5，其相对于通道21的一侧面为一斜面51，与隔离墙2壁成一角度β，角度β小于20°。

所述的挡墙5的长度为第二腔室102底部宽度W的1/2-3/4；高度为中间包正常钢液高度H的1/3-2/3；其距离隔离墙2的距离L为30-80mm；所述的挡墙5正对钢液流入面的倾角γ为小于30°，以控制钢液在混均浇注区的流动，保证钢液成分和温度的均匀性、促使钢液中非金属夹杂物充分上浮，净化钢液。

离心旋转连铸中间包本体1以第一腔室101作为钢液精炼区，第二腔室102钢液混合浇注区，精炼过的钢液通过底部通道流入矩型钢液混合浇注区，并在该混合区的另一侧流出，进入结晶器。

本实用新型的第一腔室101钢液精炼区具有电磁搅拌功能，在精炼区的一侧装置了半弧型的电磁搅拌器3，使钢液作水平旋转运动。电磁搅拌器输入电流强度0～1200安培，频率2～14赫兹。搅拌器高度低于圆桶型钢液精炼区，上下各有两个固定桩与中间包本体1第一腔室101外壳用螺拴连接，搅拌器是可卸式的。冷却水从搅拌器一侧下部输入，另一侧上部输出。搅拌器的外壳用不锈钢组成，相应的，安装电磁搅拌器一侧的中间包外壳用不锈钢材料制作。

参见图3、图4，电磁搅拌器3外型为是半弧型，通过接线盒31与外界电性连接，进水管32位于电磁搅拌器3底部，出水管33位于电磁搅拌器3上部。搅拌区产生的电磁场集中在内弧侧，最大限度的提高电磁搅拌效率和尽可能低的电磁向外泄漏。

电磁搅拌器需要水冷，以免内部绝缘线圈和铁芯发热。电磁搅拌器是外置可卸式的，电磁搅拌器可以直接安置在与中间包相连的底部法兰座上，并用上下螺拴连接。为了防止浇铸过程钢液和炉渣对电磁搅拌器的损坏，中间包上沿外侧设置一法兰圈，遮住电磁搅拌器。

本实用新型所述的电磁搅拌器可以固定式地安装在精炼区的一侧。

本实用新型中间包本体1第一腔室101上部安装炉渣槽104，精炼区内钢液上部的炉渣可以通过炉渣槽流出，以便流出成分不符合精炼要求的炉渣，添加新的渣料，提高精炼效果。

搅拌器既可以设计成外置可卸的，也可以设计成嵌装在精炼区耐火材料外侧固定式的。一个可卸式的搅拌器可以用于不同的中间包，但功率利用系数低于固定式的搅拌器。

钢液从钢包，通过长水口流入中间包电磁搅拌精炼区的中部，长水口插入精炼区钢液，以防钢液的二次氧化和吸氮。流入的钢液在精炼区经过离心搅拌处理，大颗粒(≥10μm)的钢中非金属夹杂物被排除出钢液进入钢液上面的炉渣内，清洁的钢液通过精炼区下部的通道流入中间包的混均浇注区。由于流入的钢液具有较大的动能，能带动混均浇注区中的钢液流动，以获得钢液成分和温度的均匀。本实用新型的中间包挡墙设计，并配合合适的挡板、隔墙和堰坝等，可以控制钢液的流动，不产生卷渣，不存在明显的钢液旋流和滞流区，延长钢液在中间包的停留时间，进一步排除钢中非金属夹杂物。

本实用新型所述的离心旋转中间包，在以上发明基础上还可以在混均浇注区设置挡板、隔墙和堰坝等，以进一步控制钢液的流动状态，不产生卷渣，不存在明显的钢液旋流和滞流，延长钢液在中间包的停留时间。

Claims (12)

1.带离心旋转的连铸中间包，设置于钢包与结晶器之间，其包括，中间包本体，其为一腔体结构，其一端为圆弧形，腔体内部由一隔离墙分隔成第一、二腔室，隔离墙底部设有一通道使两腔室相连通；钢包通过下水口连通第一腔室；第二腔室通过浸入式水口连通结晶器；

电磁搅拌器，其为圆弧形结构，设置于中间包本体第一腔室外侧壁；其特征是，

所述的通道与隔离墙成角度α；第一腔室上大下小，侧壁有锥度；第二腔室内设置有挡墙。

2.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，第一腔室和第二腔室之间用预制的隔离墙隔开，隔离墙的第一腔室侧是一上下有锥度的半圆，而隔离墙的第二腔室侧是平板结构，隔离墙中部上沿的厚度为50-200mm。

3.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的通道与隔离墙成角度α小于45°。

4.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的通道的截面积是钢包下水口截面积的2-8倍。

5.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的通道的形状为矩形、方形、圆形或椭圆形。

6.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的锥度为2～10°。

7.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，第一腔室底部安装圆型、表面呈弧型的耐钢液冲击填块，冲击块的直径是第一腔室底部内直径D的1/2-3/4。

8.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，通道的上边沿低于安装在精炼区中部的冲击填块。

9.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述第二腔室内设置有挡墙，其相对于通道的一侧面为一斜面，与隔离墙壁成一角度β。

10.如权利要求8所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的角度β小于20°。

11.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的挡墙的长度为第二个腔室底部宽度W的1/2-3/4；高度为中间包正常钢液高度H的1/3-2/3；其距离隔离墙L为30-80mm。

12.如权利要求1所述的带离心旋转的连铸中间包，其特征是，所述的挡墙正对钢液流入面的倾角γ为小于30°。

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