專利名稱：一種rh上升管供氣方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領域，特別涉及在爐外精煉過程中，一種驅(qū)動RH上升管鋼水產(chǎn)生旋流式流場的供氣方法及裝置。
背景技術：
RH是一種鋼水真空處理裝置，對于處理超低碳IF鋼、無取向硅鋼等高品質(zhì)鋼種具有重要作用。為了增加鋼水循環(huán)流量來提高RH的脫碳能力，縮短處理時間，提高精煉效率，而采取增加RH下降管及RH上升管內(nèi)徑、驅(qū)動氣體流量、噴嘴數(shù)量等措施，但這些措施受到工況條件限制。
目前使用的RH上升管中噴嘴一般按上下兩環(huán)分布，每環(huán)有4～8個噴嘴。通過噴嘴供氣時，氣體直接吹向RH上升管的軸心，這樣供氣方式使鋼水在RH上升管內(nèi)垂直方向線速度分布不均勻；另外這種供氣方式下的鋼水循環(huán)流量有個“飽和值”，當增加驅(qū)動氣體流量，鋼水循環(huán)流量達到“飽和值”后，繼續(xù)增大驅(qū)動氣體流量，在RH上升管內(nèi)會產(chǎn)生氣泡管道流，不僅鋼水循環(huán)流量下降，氣體有效行程也會縮短，氣泡集中且在RH真空室(以下簡稱“真空室”)內(nèi)滯留時間短，氣泡比表面積減少，表面反應速率降低，此外這種供氣方式使鋼水在RH上升管內(nèi)只產(chǎn)生垂直速度，使鋼水由RH上升管進入真空室后直接流入RH下降管，產(chǎn)生“短路”現(xiàn)象。
水模試驗表明真空室內(nèi)流體由全混流、活塞流和少量死區(qū)組成，死區(qū)鋼水降低了RH精煉效率。
在這種供氣方式的生產(chǎn)實踐中，隨著驅(qū)動氣體流量的增大，易造成真空室內(nèi)鋼水噴濺、粘鋼現(xiàn)象，同時RH上升管內(nèi)襯被鋼水沖刷浸蝕嚴重，影響生產(chǎn)。
東北大學申請的CN200510046936.9“一種改良的循環(huán)式鋼液真空精煉方法和裝置”發(fā)明申請，公開了一種改良的循環(huán)式鋼液真空精煉方法，它的特點是對RH上升管中的鋼液施加外力，使鋼液在向上流動的同時又作旋轉(zhuǎn)運動。外加力即鋼液攪拌器。攪拌器可以有電磁式、機械式和機械—電磁復合式多種結(jié)構(gòu)。它們使鋼液在RH上升管中產(chǎn)生渦旋流動，從而起到更好的脫氣、去夾雜作用，增大鋼液的循環(huán)流量。理論上講上述技術是可行的，但由于現(xiàn)有RH上升管所處的位置和現(xiàn)有技術條件還無法實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種RH上升管的供氣方法及裝置，供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切；此供氣方法驅(qū)動RH上升管內(nèi)鋼水產(chǎn)生旋流式流場，增加鋼水循環(huán)流量，解決了因增大驅(qū)動氣體流量而產(chǎn)生的氣泡管道流及真空室內(nèi)鋼水噴濺問題，同時減少了真空室內(nèi)死區(qū)鋼水量。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在傳統(tǒng)的RH真空精煉法的基礎上，其特點是改變供氣噴嘴供氣方向，沿RH上升管圓周均勻分布的供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切。
本發(fā)明的供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切，同心圓的半徑為r，RH上升管內(nèi)徑為2r0，0.09r0＜r≤0.99r0，最佳的半徑范圍值為0.17r0≤r≤0.95r0。
本發(fā)明裝置包括現(xiàn)有RH上升管和供氣噴嘴，其特點是沿RH上升管圓周均勻分布的供氣噴嘴的軸線方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切。
本發(fā)明獨特的氣體供氣方法，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點無需設備投資費用；鋼水在RH上升管內(nèi)垂直方向的線速度均勻分布，解決了因增大驅(qū)動氣體流量而產(chǎn)生氣泡管道流及真空室內(nèi)鋼水噴濺問題；同時氣泡彌散分布在鋼液內(nèi)，氣泡比表面積增大，提高表面反應速率，強化鋼水自脫碳；提高鋼水循環(huán)流量隨驅(qū)動氣體流量的增加而增加的“飽和值”，鋼水循環(huán)流量隨驅(qū)動氣體流量的增加而增加的效果更顯著，極大提高了反應速率。產(chǎn)生的旋流式流場的鋼水進入真空室內(nèi)以柱狀活塞流向上運行，避免了鋼水由RH上升管進入RH真空室后直接流入RH下降管的“短路”現(xiàn)象。旋流式流場外層既與RH上升管內(nèi)襯接觸部位的鋼水線速度大大降低，減輕RH上升管內(nèi)襯被鋼水沖刷浸蝕程度，提高RH上升管使用壽命，提高RH生產(chǎn)效率。旋流式流場的鋼水進入真空室內(nèi)以柱狀活塞流向上運行，其水平方向速度分量帶動周圍鋼水轉(zhuǎn)動，減少真空室內(nèi)死區(qū)鋼水量，提高RH精煉效率。


圖1為本發(fā)明的RH上升管示意圖，圖2為附圖1S1-S1剖面示意圖，圖3為現(xiàn)有技術RH上升管垂直剖面流場分布示意圖，圖4為本發(fā)明的RH上升管垂直剖面流場分布示意圖，圖5為本發(fā)明的RH上升管水平剖面流場分布示意圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的具體實施方案是，它的裝置包括現(xiàn)有RH上升管2、供氣噴嘴1，其特點是，沿RH上升管2圓周均勻布置的供氣噴嘴1的軸線方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切。
本發(fā)明的方法是由原來的指向RH上升管軸心的徑向吹氣，改變成偏離RH上升管軸心方向吹氣方向，使噴嘴吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切。
本發(fā)明供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切，其同心圓的半徑為r；供氣噴嘴的吹氣方向也可以與在RH上升管軸線垂直平面有一定的夾角。
當r＝0、供氣噴嘴的吹氣方向與在RH上升管軸線垂直平面的夾角為零時，即現(xiàn)有技術的供氣方法，其流場分布見圖3，由圖3可以看出它的流場中心和邊緣局部線速度大，使垂直方向上線速度分布不均勻。
當r＝0.09r0、供氣噴嘴的吹氣方向與在RH上升管軸線垂直平面的夾角為零時，進入真空室內(nèi)以柱狀活塞流向上運行的鋼水外沿水平方向速度分量較小，難以帶動周圍鋼水轉(zhuǎn)動，降低真空室內(nèi)死區(qū)鋼水量及噴濺的效果不明顯，循環(huán)流量隨驅(qū)動氣體流量增加而增加的效果不顯著。
當r＝r0、供氣噴嘴的吹氣方向與在RH上升管軸線垂直平面的夾角為零時，進入真空室內(nèi)以柱狀活塞流向上運行的鋼水外沿水平方向速度分量太大，帶動周圍鋼水轉(zhuǎn)動，降低真空室內(nèi)死區(qū)鋼水量及噴濺的效果顯著，同時鋼液的循環(huán)流量隨驅(qū)動氣體流量增加而增加；但是，旋流式流場外層既與RH上升管內(nèi)襯接觸部位的鋼水線速度太大，增加了RH上升管內(nèi)襯被鋼水沖刷浸蝕程度。
當r＝0.5r0、供氣噴嘴的吹氣方向與在RH上升管軸線垂直平面的夾角為零時，產(chǎn)生的流場分布如圖4、圖5所示，采用這種供氣方法，減輕RH上升管內(nèi)襯被鋼水沖刷浸蝕程度，可使RH上升管使用壽命提高1.5倍，使RH循環(huán)流量提高1.2倍，縮短RH處理周期5min，極大地提高生產(chǎn)率。
實驗數(shù)據(jù)證明，本發(fā)明的供氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切，相切圓的半徑范圍為0.09r0＜r≤0.99r0，最佳的半徑范圍值為0.17r0≤r≤0.95r0；供氣噴嘴的吹氣方向也可以與在RH上升管軸線垂直平面有一定的夾角，角度范圍值為0°～10°。
權(quán)利要求
1.一種RH上升管供氣方法，其特征在于，沿RH上升管圓周布置的供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RH上升管供氣方法，其特征在于，供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切，其同心圓的半徑為r，RH上升管內(nèi)徑為2r0，使0.09r0＜r≤0.99r0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RH上升管供氣方法，其特征在于，供氣噴嘴的吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成相切的同心圓的最佳半徑范圍值為0.17r0≤r≤0.95r0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RH上升管供氣方法，其特征在于，供氣噴嘴的吹氣方向與RH上升管軸線垂直平面有一定的夾角，角度范圍值為0°～10°。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的一種RH上升管供氣方法的裝置，它的裝置包括現(xiàn)有RH上升管(2)、供氣噴嘴(1)，其特征在于，沿RH上升管(2)圓周均勻布置的供氣噴嘴(1)的軸線方向在RH上升管(2)軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切。
全文摘要
本發(fā)明公開一種RH上升管供氣方法及裝置，其裝置有RH上升管、供氣噴嘴，它的特點是供氣噴嘴的軸線方向，即吹氣方向是沿RH上升管圓周布置的供氣噴嘴吹氣方向在RH上升管軸線垂直平面的投影與其平面形成的同心圓相切，該相切的同心圓半徑為r；本發(fā)明的鋼水在RH上升管內(nèi)垂直方向線速度分布均勻，解決了RH真空室內(nèi)鋼水噴濺問題，提高RH上升管使用壽命；同時氣泡彌散分布在鋼液內(nèi)，氣泡比表面積增大，強化自脫碳；提高鋼水循環(huán)流量隨驅(qū)動氣體流量的增加而增加的“飽和值”，極大提高了反應速率；鋼水在RH上升管內(nèi)形成了水平速度，當鋼水進入RH真空室后，其水平方向速度分量帶動周圍鋼水轉(zhuǎn)動，減少RH真空室內(nèi)死區(qū)鋼水量，提高RH生產(chǎn)效率。
文檔編號C21C7/10GK101070560SQ20061004656
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者呂志升, 常桂華, 修國濤, 曹東, 關勇, 王文仲, 李德剛, 吳世龍 申請人:鞍鋼股份有限公司