钢水中夹杂物快速去除装置与方法
【专利摘要】一种钢水中夹杂物快速去除的方法与装置，涉及高品质钢材生产领域。其基本原理为，通过在钢水容器底部喷吹高纯氩气，并经过按要求布置的一定量的特定透气元件，在初炼后或精炼中的钢水中产生大量微小气泡区，对钢水进行净化处理，高效快速促进钢水中夹杂物被捕捉上浮进入顶渣中而被去除。该装置由盛钢水容器（钢包或中间包）(1)、多个特定圆锥形底吹元件（2）、护砖（6）、底吹气体调节系统（7）等组成。装置具有底部供气在钢水中产生的弥散气泡覆盖区域大、夹杂物去除速率快、气体利用率高、特定供气元件具有可更换性等功能。满足高品质钢种精炼需要。
【专利说明】钢水中夹杂物快速去除装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炼钢设备【技术领域】，特别是涉及一种钢水中夹杂物快速去除装置与方法，对初炼钢水进行快速去除夹杂物的精炼装置与方法，该装置与方法去除钢水中夹杂物快速高效，适用于高品质钢生产。
【背景技术】
[0002]钢水中的夹杂物的大小、数量、分布、种类等等对钢材质量的影响都很大，最大程度地降低钢水中各种夹杂物的数量已成为提高钢水质量的重要努力方向之一。目前国内外钢水精炼的方式与装置主要有普通钢包底吹氩、CAS/CAS-0B精炼炉，LF钢包精炼炉、RH真空循环精炼炉、VD/V0D真空精炼炉等，这些传统精炼炉去除钢水中夹杂物的速度均很慢，效率不是很高。夹杂物特别是细小夹杂物在钢水中均通过气泡或钢液流带动上浮到钢渣或钢液与耐火材料接触的界面，然后被钢水顶部的熔渣吸收或与钢水接触的耐火材料粘附而被去除。在常规的钢包底吹氩、CAS-OB精炼装置、LF精炼炉、VD/V0D真空精炼等精炼装置中，钢水搅拌运动依靠底吹氩气，一般采用单或双底吹供气元件，为了防止二次氧化，一般底吹氩气流量比较小，底吹供气元件单一，气泡直径比较大数量少，钢水包内气泡覆盖区域比较小，从而钢水中夹杂物特别是细小夹杂物被气泡捕捉几率较小，部分被气泡和钢液流带到顶渣或耐火材料表面的夹杂物由于液流作用易被卷回进入钢水内部中，使得钢水中夹杂物去除速度和效率均比较低。为了获得较好的去除夹杂物效果，大多精炼装置和生产工艺采用依靠弱搅拌或慢速循环钢水方法将钢水中夹杂物带到钢水表面的渣层中去除，使得精炼时间很长，钢水温降较大，冶炼成本和生产节奏都受到较大影响。随着现代工业和高速列车、远洋轮船、航空运输等等对高品质钢材需要大幅度增加，目前传统生产超低夹杂物含量钢材的装置与方法在产量、质量等方面上已不能满足不断增长的市场需要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种钢水中夹杂物快速去除装置与方法，可快速高效去除钢水中夹杂物，适合大批量生产夹杂物数量很低的钢水，满足高效低成本生产高品质钢的要求。
[0004]钢水中夹杂物快速去除装置与方法的基本原理就是:利用气泡粘附夹杂物和带动夹杂物上浮规律，加大钢水中细小气泡覆盖区，大幅度提高去除夹杂物速度和效率。
[0005]本发明在盛钢水容器I底部多位置布置特定供气元件2，通过底吹氩气(惰性气体)在钢水较大区域范围内产生大量上浮微小气泡，在很短的时间内尽可能多地捕捉钢水中夹杂物并带到钢水顶部熔渣中去除，实现快速高效去除夹杂物提高钢水质量的目的。
[0006]本发明的装置包括:盛钢水容器1、特定供气元件2、护砖6、底吹气体调节系统7等。在盛钢水容器I底部安装特定供气元件2，通过底吹惰性气体在被处理的钢水3中产生大范围的弥散微小气泡4上升区，通过大量分布在钢水中的微小气泡最大程度地捕捉夹杂物，促进其上浮到顶渣5中被去除而净化钢水；特定供气元件2外围安装有护砖6，底吹气体调节系统7通过管道13与特定供气元件2连接，控制底吹气体流量大小。
[0007]该特定供气元件2上部为耐火材料(镁碳质、刚玉质、镁铬等)10布满直通或弯曲微孔11，微孔11间距5-30mm内径0.5-1.5mm。下部为气室(12)分配各微孔11进气，气室与进气管13连接。
[0008]在盛钢水容器I底部安装的特定供气元件2具有可更换性。安装时通过盛钢水容器I外侧向预安装有护砖6的底部插入特定供气元件2。底部特定供气元件2直径为30-300mm，特定供气元件2个数为3_24个，边部间距大于IOOmm (注明:从寿命上考虑只对最小间距有要求)。
[0009]本发明的钢水中夹杂物快速去除方法是在盛钢水容器I底部避开水口区8和钢水冲击区9安装多个能产生大量微小气泡的特定供气元件2，通过底吹惰性气体在被处理的钢水3中产生大范围的弥散微小气泡4上升区，通过大量分布在钢水中的微小气泡最大程度地捕捉夹杂物，促进其上浮到顶渣5中被去除而净化钢水。底吹惰性气体气体总流量为每吨钢水0.001-0.03m3/min。每个特定供气元件底吹流量采用单独或组合控制。
[0010]本发明的创新之处是:
[0011]在盛钢容器I底部安装多个特定供气元件2。在精炼期间，从特定供气元件2向钢水中吹入惰性气体产生大量微小气泡，在盛钢容器I内的钢水中形成大范围的夹杂物捕捉去除区，有效快速地去除夹杂物。为了实现在盛钢容器I的钢水中最大程度形成微小气泡覆盖区，首先设计出一种具有一定间距分布的微小气孔的特定供气元件2，微小气孔直径0.5-1.5_，可在不底吹气体时，防止钢水进入微小气孔中，底吹气体时在钢水中产生微小气泡。在特定供气元件进气部分有气室12，气室作用是将从外通入的惰性气体均匀地分配到每个微小气孔中，特定供气元件2内部的微气孔11有直通型和弯曲型。特定供气元件2在盛钢容器I布置的位置按照避开水口区8、出钢时钢液流冲击区条件下均匀分布，特定供气元件2之间的间隔大于100_，使其产生的微小气泡覆盖区域尽可能大。在生产过程中，特定供气元件2的出气面受钢水冲刷搅动很严重，其寿命与其他部位很难同步，为此，采用在线快速更换方式(液压或电动或人工等)，在某个特定供气元件2端部侵损比较严重后，可迅速更换，确保生产正常进行。每个特定供气元件2底吹流量即可单独调节控制也可多个特定供气元件组合在一起进行调节。
[0012]本发明的有益效果是:采用本发明的去除钢水中夹杂物的装置和方法，可在精炼钢水的盛钢容器(I)内产生大范围的微小气泡钢水净化区，夹杂物去除速度快效率高，夹杂物去除效率在6-8分钟内可达到95%，而普通底吹氩则需要20-30分钟以上才能达到该效果，本发明的装置和方法有利于高品质特殊钢高效快速生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为钢水中夹杂物快速去除装置。
[0014]图2为典型特定供气元件分布。
[0015]图3为特定供气元件与护砖装配。
[0016]图中:盛钢水容器1、特定供气元件2、钢水3、弥散微小气泡4、顶渣5、护砖6、底吹气体调节系统7、水口 8、钢水冲击区9、耐火材料(镁碳质、刚玉质、镁铬等)10、直通或弯曲微孔11、气室12、进气管13。【具体实施方式】
[0017] 本发明的装置包括:盛钢水容器1、特定供气元件2、护砖6、底吹气体调节系统7等。在盛钢水容器I底部安装特定供气元件2，通过底吹惰性气体在被处理的钢水3中产生大范围的弥散微小气泡4上升区，通过大量分布在钢水中的微小气泡最大程度地捕捉夹杂物，促进其上浮到顶渣5中被去除而净化钢水；特定供气元件2外围安装有护砖6，底吹气体调节系统7通过管道13与特定供气元件2连接，控制底吹气体流量大小。
[0018]在钢水包中底部，在避开水口 8区和钢水冲击区9的条件下，均匀分布安装11个特定供气元件2，这样既可防止特定供气元件寿命过短，又能使水口 8不受到钢液流冲刷，同时最大程度在钢水包内形成尽可能大范围的钢水微小气泡净化区，大大提高钢水中夹杂物去除速率和效率。特定供气元件2外围安装有护砖6，既起到对特定供气元件2保护作用，又能在特定供气元件2侵损严重需要更换时不损坏底部。转炉或电弧炉冶炼完毕出钢，在对钢水进行合金化、初脱氧、深脱氧脱硫等操作时，先通过I到两个特定供气元件2按每吨钢水0.008m3/min的气体流量底吹搅拌钢水6min，混匀钢水中成分和温度，促进钢渣反应，然后采用通过包底安装装的所有特定供气元件2按每个特定供气元件2的底吹流量为每吨钢水0.001m3/min吹入气体，产生大气量微小气泡，对钢水进行IOmin的夹杂物净化处理，将钢水中夹杂物迅速降低到满足高品质钢的要求，同时由于每个特定供气元件2出口惰性气体速度很小，只产生大量微小气泡群，对钢水搅动较弱，钢渣界面很平稳，钢水在渣表面裸露很小，从而钢水温降也很小。
【权利要求】
1.一种钢水中夹杂物快速去除装置，其特征在于:包括:盛钢水容器(I)、特定供气元件(2)、护砖(6)、底吹气体调节系统(7);在盛钢水容器(I)底部安装特定供气元件(2)，通过底吹惰性气体在被处理的钢水(3)中产生大范围的弥散微小气泡(4)上升区，通过大量分布在钢水中的微小气泡最大程度地捕捉夹杂物，促进其上浮到顶渣(5)中被去除而净化钢水；特定供气元件(2 )外围安装有护砖(6 )，底吹气体调节系统(7 )通过管道(13 )与特定供气元件(2)连接，控制底吹气体流量大小。 所述的特定供气元件(2)上部为耐火材料(10)布满直通或弯曲微孔(11)，微孔(11)间距5-30mm内径0.5-1.5mm ;下部为气室(12)分配各微孔(11)进气，气室与进气管(13)连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的特定供气元件(2)安装在盛钢水容器(I)底部，并避开水口区(8)和钢水冲击区(9)。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于:特定供气元件(2)安装时通过盛钢水容器(I)外侧向预安装有护砖(6)的底部插入特定供气元件(2);底部特定供气元件(2)直径为30-300mm，特定供气元件(2)个数为3_24个，边部间距大于100mm。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的耐火材料(10)为镁碳质、刚玉质或镁铬。
5.一种钢水中夹杂物快速去除的方法，其特征在于:在盛钢水容器(I)底部避开水口区(8)和钢水冲击区(9)安装 多个能产生大量微小气泡的特定供气元件(2)，通过底吹惰性气体在被处理的钢水(3)中产生大范围的弥散微小气泡(4)上升区，通过大量分布在钢水中的微小气泡最大程度地捕捉夹杂物，促进其上浮到顶渣(5)中被去除而净化钢水；底吹惰性气体气体总流量为每吨钢水0.001-0.03m3/min，每个特定供气元件底吹流量采用单独或组合控制。
【文档编号】C21C7/072GK103555889SQ201310507231
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】何平, 杨虎林 申请人:钢铁研究总院