TWI613019B - 煉鋼連鑄製程澆鑄裝置 - Google Patents

Abstract

一種煉鋼連鑄製程澆鑄裝置包含一盛鋼桶、一鋼液分配器、一氣流輸出環以及一氣流擋環。盛鋼桶用以盛裝融熔鋼液。鋼液分配器連接盛鋼桶以承接鋼液進行連續澆鑄。氣流輸出環圍繞於盛鋼桶與鋼液分配器的連接介面。氣流輸出環之內壁具有複數出氣孔，氣流輸出環用以導入鈍氣經該些出氣孔輸出。氣流擋環包含一環體以及複數掛件。環體置於氣流輸出環之中空區域，且其位置與該些出氣孔對位。複數掛件自氣流擋環延伸而出，而跨接於氣流輸出環上。

Description

煉鋼連鑄製程澆鑄裝置

本發明是有關於一種金屬澆鑄裝置，且特別是有關於一種煉鋼連鑄製程的澆鑄裝置。

煉鋼之連鑄製程中，鋼液由盛鋼桶傳輸至鋼液分配器間多使用長鑄嘴或澆鑄管之裝置，其在澆鑄過程中雖會在管內通入鈍氣(例如氬氣)防止鋼液接觸空氣氧化，但若氣密作業不佳時則已完成精煉之鋼液將有被汙染之疑慮。

一般於連鑄澆鑄作業時操作員會盡量將盛鋼桶底部貼近澆鑄管減少間隙以提高氣密性，但實際操作時，受限於視線角度導致無法貼近而產生間隙，進一步使鋼液汙染而復氮或復氧。此外，也因為操作上安全性的考量，當盛鋼桶底部過於貼近澆鑄管時易產生碰撞而使鋼液分配器傾倒，因此盛鋼桶不宜過於接近澆鑄管。

有鑑於上述的問題，煉鋼廠需要更好的方法來解決氣密作業不佳的問題，進而有效降低鋼液汙染而復氮或復氧的問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，作為連鑄澆鑄作業時氣密作業不佳的解決方案，藉以製造出低復氮或復氧的鋼材。

根據本發明之上述態樣，提出一種煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其包含一盛鋼桶、一鋼液分配器、一氣流輸出環以及一氣流擋環。盛鋼桶用以盛裝融熔鋼液。鋼液分配器連接盛鋼桶以承接鋼液進行連續澆鑄。氣流輸出環圍繞於盛鋼桶與鋼液分配器的連接介面。氣流輸出環之內壁具有複數出氣孔，氣流輸出環用以導入鈍氣經該些出氣孔輸出。氣流擋環包含一環體以及複數掛件。環體置於氣流輸出環之中空區域，且其位置與該些出氣孔對位。複數掛件自氣流擋環延伸而出，而跨接於氣流輸出環上。

依據本發明之一實施例，環體與氣流輸出環之內壁的平均間距為10毫米~30毫米。

依據本發明之一實施例，氣流輸出環更包含一內通道以及一進氣孔，內通道、進氣孔以及該些出氣孔彼此連通。

依據本發明之一實施例，進氣孔位於氣流輸出環之外壁。

依據本發明之一實施例，氣流擋環為一金屬材質的擋環。

依據本發明之一實施例，盛鋼桶之下方具有一 長鑄嘴，且鋼液分配器之上方具有一澆鑄管，長鑄嘴置入澆鑄管而組成連接介面。

依據本發明之一實施例，環體與氣流輸出環的厚度相同。

依據本發明之一實施例，環體的厚度小於氣流輸出環的厚度。

依據本發明之一實施例，環體的厚度大於氣流輸出環的厚度。

依據本發明之一實施例，該些掛件自環體的頂端垂直環體的外側壁延伸而出。

應用本發明之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，能夠改變氣流輸出環及煉鋼澆鑄管內的氣流場，主要藉由一氣流擋環使吹出之鈍氣形成一向上流場，並由間隙處向外流出，而使澆鑄管內維持正壓，進而讓外界之空氣無法進入，即可有效改善間隙存在時之氣密性。使用此裝置可使操作者有較大之操作彈性，無須將盛鋼桶緊貼澆鑄管，避免發生碰撞或造成鋼液分配器傾倒事故，同時又可保持一定之氣密性以維持鋼液品質。

100‧‧‧煉鋼連鑄製程澆鑄裝置

102‧‧‧盛鋼桶

104‧‧‧長鑄嘴

106‧‧‧間隙

108‧‧‧氣流輸出環

108a‧‧‧進氣孔

108b‧‧‧內通道

108c‧‧‧出氣孔

110‧‧‧澆鑄管

112‧‧‧鋼液分配器

114‧‧‧澆鑄嘴

116‧‧‧氣流擋環

116a‧‧‧環體

116b‧‧‧掛件

117‧‧‧間距

T‧‧‧厚度

t‧‧‧厚度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明之一實施例所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置； [圖2]係繪示根據本發明之一實施例所述之(半個)氣流輸出環；[圖3]係繪示根據本發明之一實施例所述之搭配氣流擋環之(半個)氣流輸出環；[圖4]係繪示根據本發明之一實施例所模擬的氣體流場示意圖；[圖5]係繪示根據本發明之另一實施例所模擬的氣體流場示意圖；以及[圖6]係繪示根據本發明之二個實施例的氧濃度數據比較圖。

為解決此上述問題，本發明提出具有改變澆鑄管內氣流場之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，使其可在盛鋼桶與鋼液分配器有間隙存在之情況下依舊維持良好之絕氣效果；主要藉由一氣流擋環使氣流輸出環吹出之鈍氣形成一向上流場，並由間隙處向外流出，使澆鑄管內維持正壓進而讓外界之空氣無法進入，即可有效改善間隙存在時之氣密性。

使用此煉鋼連鑄製程澆鑄裝置可使澆鑄操作者有較大之操作彈性，無須將盛鋼桶緊貼澆鑄管，避免發生碰撞或造成鋼液分配器傾倒事故，同時又可保持一定之氣密性以維持鋼液品質。

請參照[圖1]，其係繪示根據本發明之一實施例所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置。煉鋼連鑄製程澆鑄裝置100 包含一盛鋼桶102、一鋼液分配器112以及一氣流輸出環108。盛鋼桶102用以盛裝融熔鋼液。鋼液分配器112連接盛鋼桶102以承接鋼液，並藉其下方的澆鑄嘴114進行連續澆鑄。氣流輸出環108圍繞於盛鋼桶102與鋼液分配器112的連接介面。上述的「連接介面」係指盛鋼桶102之長鑄嘴104置入鋼液分配器112之澆鑄管110而組成。如圖中所繪示，盛鋼桶102之下方具有一長鑄嘴104，而鋼液分配器112之上方具有一澆鑄管110，兩者可組成上述的「連接介面」。然而，盛鋼桶與鋼液分配器的連接介面並不侷限於此，只要能將盛鋼桶之鋼液傳輸至鋼液分配器的設計均可適用。

請參照[圖2]，其係繪示根據本發明之一實施例所述之(半個)氣流輸出環。為了能更清楚繪示氣流輸出環108之整體結構，[圖2]只繪示被截斷的(半個)氣流輸出環，完整的氣流輸出環108為一個環形。氣流輸出環108用以將鈍氣導入上述的盛鋼桶與鋼液分配器的連接介面。氣流輸出環108之內壁具有複數出氣孔108c，導入鈍氣(例如氬氣)經該些出氣孔108c輸出，而使鈍氣能環繞於盛鋼桶與鋼液分配器的連接介面的周圍，進而達到阻隔空氣進入的功能。氣流輸出環108更包含一內通道108b以及一進氣孔108a，內通道108b延伸於整個氣流輸出環108內，且內通道108b、進氣孔108a以及該些出氣孔108c彼此連通。出氣孔108c位於氣流輸出環108之外壁，方便鈍氣輸入管連接。因此，當鈍氣從進氣孔108a注入後，經內通道108b傳輸至該些出氣孔108c輸出。

請參照[圖3]，其係繪示根據本發明之一實施例所述之搭配氣流擋環之(半個)氣流輸出環。為了使氣流輸出環108發揮最大效果，另設計一氣流擋環116搭配氣流輸出環108使用。氣流擋環116包含一環體116a以及複數掛件116b。環體116a置於氣流輸出環108之中空區域，且其位置與氣流輸出環108之內壁的該些出氣孔108c對位，使出氣孔108c輸出的氣流直接遇上環體116a。複數掛件116b自環體116a延伸而出，而跨接於氣流輸出環108上(即跨接於氣流輸出環108的頂面)，藉以將環體116a定位於氣流輸出環108之中空區域內。該些掛件116b自環體116a的頂端垂直環體的外側壁延伸而出，使環體116a定位於氣流輸出環108內時，環體116a的頂端與氣流輸出環108的頂端大致上是切齊的。只要環體116a的位置與氣流輸出環108之該些出氣孔108c對位，環體116a的厚度(t)可以大於、等於或小於氣流輸出環108的厚度(T)。在本實施例中，氣流擋環可以是一金屬材質的擋環，但並不以此為限。

當氣流擋環116置於氣流輸出環108之中空區域內時，其環體116a與氣流輸出環108之內壁應保持一間距117。間距117可依該些出氣孔108c的強弱調整，但間距117的平均值較佳為10毫米~30毫米。

請參照[圖4]，其係繪示根據本發明之一實施例所模擬的氣體流場示意圖。此模擬的氣體流場係以不搭配氣流擋環116的氣流輸出環108所作的氣體流場模擬。因未加氣流擋環116之緣故，可以發現當存在間隙106時，氣流輸 出環108之內壁面產生一向下之流場，容易在間隙106處形成負壓區而傾向於將外界空氣吸入。

以下表一係以上述[圖4]之實施例所模擬的氣體流場在不同間隙(單位mm)與通入之保護氣氛(氮氣)流量(單位LPM)下所測得澆鑄管內之氧濃度(%)變化列表。由表一變化趨勢可知，在間隙106大於40mm時，氧濃度約在6%上下且與保護氣氛流量無相關性；而在間隙106介於10mm~30mm時，可見澆鑄管內氧濃度(%)與保護氣氛流量(LPM)成正比，此情況證實保護氣氛流量越大，由間隙106吸入之外界空氣越多所致。此與習知的「通入保護氣氛流量越大越能降低空氣濃度(例如氧氣)」技術概念是違背的。當間隙106為0mm時，由於氣氛保護良好，因此氧濃度皆維持於小於0.1%，但此狀況在實際操作狀況下很難達成，較無參考價值。上述實驗結果顯示在間隙106存在之情況下，若僅以氣流輸出環108環繞於澆鑄管的周圍，在一般操作狀況下(即間隙106介於10mm~30mm時)，澆鑄管內氣氛保護效果皆不佳，鋼液極容易產生復氮或復氧之汙染。

請參照[圖5]，其係繪示根據本發明之另一實施 例所模擬的氣體流場示意圖。此氣體流場模擬係搭配氣流擋環116的氣流輸出環108所作出的氣體流場模擬。因氣流輸出環108之出氣孔108c所輸出之氣流直接撞擊氣流擋環116而產生向上之流場，可在間隙106處造成向外之氣流(正壓)而能防止外界空氣吸入。

以下表二、三係以上述[圖5]之實施例所模擬的氣體流場在不同間隙(單位mm)、間距(單位mm)與通入之保護氣氛(氮氣)流量(單位LPM)下所測得澆鑄管內之氧濃度(%)變化列表。表二之保護氣氛(氮氣)流量為600LPM，而表三之保護氣氛(氮氣)流量為1000LPM。表二、三中的「間隙」係指[圖5]中之間隙106(即盛鋼桶102與氣流輸出環108之間隙)，而間距係指[圖3]中之間距117(即環體116a與氣流輸出環108內壁之間距)。由表二、三的測試結果可知，間距117在10mm~30mm範圍內對澆鑄管內之內流場或氧濃度(%)影響不大；而使用氣流擋環116後，可在間隙106維持20mm以下的條件下，使澆鑄管內內氧濃度小於1%，實驗數據顯示與先前模擬結果吻合。

請參照[圖6]，其係繪示根據本發明之二個實施例的氧濃度數據比較圖。圖6係將「有」「無」搭配氣流擋環116的氣流輸出環108的實施例在相同條件下(相同間隙106與氣體流量)所量得的氧濃度數據(%)作成比較圖，由圖中可獲知，加裝氣流擋環116後可使氧濃度有效降低1~2%不等，將可允許現場作業人員有較大操作自由度，同時尚能確保澆鑄鋼液之品質。

應用本發明之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，能夠改變氣流輸出環及煉鋼澆鑄管內的氣流場，主要藉由一氣流擋環使吹出之鈍氣形成一向上流場，並由間隙處向外流出，而使澆鑄管內維持正壓，進而讓外界之空氣無法進入，即可有效改善間隙存在時之氣密性。使用此裝置可使操作者有較大之操作彈性，無須將盛鋼桶緊貼澆鑄管，避免發生碰撞或造成鋼液分配器傾倒事故，同時又可保持一定之氣密性以維持鋼液品質。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧煉鋼連鑄製程澆鑄裝置

102‧‧‧盛鋼桶

104‧‧‧長鑄嘴

106‧‧‧間隙

108‧‧‧氣流輸出環

110‧‧‧澆鑄管

112‧‧‧鋼液分配器

114‧‧‧澆鑄嘴

Claims (10)

1. 一種煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，包含：一盛鋼桶，用以盛裝融熔鋼液；一鋼液分配器，連接該盛鋼桶以承接鋼液進行連續澆鑄；一氣流輸出環，圍繞於該盛鋼桶與該鋼液分配器的連接介面，該氣流輸出環之內壁具有複數出氣孔，該氣流輸出環用以導入鈍氣經該些出氣孔輸出；以及一氣流擋環，包含：一環體，置於該氣流輸出環之中空區域，且其位置與該些出氣孔對位；以及複數掛件，自該環體延伸而出，而跨接於該氣流輸出環上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該環體與該氣流輸出環之內壁的平均間距為10毫米~30毫米。
3. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該氣流輸出環更包含一內通道以及一進氣孔，該內通道、該進氣孔以及該些出氣孔彼此連通。
4. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中一進氣孔位於該氣流輸出環之外壁。
5. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該氣流擋環為一金屬材質的擋環。
6. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該盛鋼桶之下方具有一長鑄嘴，且該鋼液分配器之上方具有一澆鑄管，該長鑄嘴置入該澆鑄管而組成該連接介面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該環體與該氣流輸出環的厚度相同。
8. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該環體的厚度小於該氣流輸出環的厚度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該環體的厚度大於該氣流輸出環的厚度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之煉鋼連鑄製程澆鑄裝置，其中該些掛件自該環體的頂端垂直該環體的外側壁延伸而出。