專利名稱：一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼連鑄技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代國(guó)防、交通、能源等工業(yè)對(duì)鋼材性能的要求越來(lái)越高，為滿足這一要求，潔凈鋼技術(shù)研究已成為鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題。提高鋼水的潔凈度是提高鋼材質(zhì)量的基礎(chǔ)，對(duì)鋼材性能有較大負(fù)面影響的鋼中的、[H]、[N]及非金屬夾雜物等雜質(zhì)的脫除，成為煉鋼工序中生產(chǎn)高質(zhì)量鋼種的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，改進(jìn)和提升煉鋼流程中轉(zhuǎn)爐-二次精煉-連鑄各環(huán)節(jié)的冶煉水平具有重要的 現(xiàn)實(shí)意義。鋼鐵企業(yè)及科研院所十分注重鋼水潔凈化冶煉新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)，目前已形成一定的潔凈鋼冶煉的生產(chǎn)和管理技術(shù)。通過(guò)鐵水預(yù)處理、RH處理過(guò)程加入脫硫劑或噴粉脫硫、LF爐深脫硫等協(xié)作形成超低硫鋼生產(chǎn)技術(shù)，可使鋼水硫含量穩(wěn)定達(dá)到IOppm以下；采用轉(zhuǎn)爐脫磷預(yù)處理鐵水與脫碳爐中渣量工藝，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)平均磷含量可達(dá)到58ppm以下，滿足防止冷脆高級(jí)管線鋼的生產(chǎn)需求，為生產(chǎn)超低磷鋼的有效工藝；鋼終氮對(duì)冷軋板的深沖性能影響極大，其含量過(guò)高將導(dǎo)致時(shí)效硬化、硬度增大而延展性變差，通過(guò)轉(zhuǎn)爐低氮冶煉控制氮含量在15ppm以下和防止鋼水增氮技術(shù)將增氮量控制在I. 5ppm以內(nèi)，可形成[N] ( 20ppm的低氮鋼生產(chǎn)技術(shù)；通過(guò)RH脫碳技術(shù)、保護(hù)渣低碳高粘度化、耐火材料堿性化、無(wú)碳化實(shí)現(xiàn)超低碳鋼生產(chǎn)；通過(guò)防止卷渣、擋渣出鋼、鋼包渣改質(zhì)、控制RH中F
濃度和純脫氣時(shí)間、中間包Ar封技術(shù)等，減少鋼水中夾雜物和降低鋼中總氧含量，形成基本的低氧鋼生產(chǎn)技術(shù)；鋼中非金屬夾雜物含量過(guò)多不僅影響鋼表面質(zhì)量，降低鋼的機(jī)械性能，特別是降低塑性、韌性及疲勞極限，還會(huì)導(dǎo)致鋼易發(fā)生脆性斷裂，一些先進(jìn)鋼鐵企業(yè)通過(guò)科技攻關(guān)和技術(shù)改造，鑄坯中夾雜物直徑99%以上〈50 μ m，潔凈度得到一定提高。然而，高質(zhì)量鋼產(chǎn)品對(duì)氧化物夾雜顆粒尺寸具有很苛刻的要求，如厚度為O. 2^0. 3mm的DI罐用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，為防止沖罐時(shí)產(chǎn)生裂紋，要求鋼中夾雜物顆粒尺寸小于40 μ m ;發(fā)動(dòng)機(jī)閥門彈簧鋼則要求夾雜物尺寸小于15 μ m，但目前還未能高效穩(wěn)定地達(dá)到上述目標(biāo)。隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄中間包作為鋼水成材之前控制鋼中夾雜的最后機(jī)會(huì)，人們研究出了各種中間包冶金技術(shù)，如改變中間包的結(jié)構(gòu)，在中間包內(nèi)設(shè)置各種擋墻、湍流控制器、高鈣過(guò)濾器等控流手段，以及近年來(lái)開(kāi)發(fā)的中間包氣幕擋墻技術(shù)，在提高非金屬夾雜物去除率方面都取得了一定的進(jìn)步。尤其是中間包氣幕擋墻技術(shù)，能夠通過(guò)小氣泡去除鋼水中50 μ m以下的微小夾雜物,但局限于產(chǎn)生氣泡大小和分布,小于50 μ m的細(xì)小非金屬夾雜物排除率仍較低且穩(wěn)定性不夠，仍無(wú)法滿足薄DI罐和發(fā)動(dòng)機(jī)閥門彈簧鋼等高質(zhì)量鋼的生產(chǎn)要求；同時(shí)，該技術(shù)雖能部分代替擋渣堰和擋渣壩，減少耐火材料損毀對(duì)鋼液的二次污染，但卻是以犧牲凈化效果為代價(jià)。因此，進(jìn)一步穩(wěn)定提高細(xì)小非金屬夾雜物的去除率，有效降低耐火材料的消耗和污染，并充分發(fā)揮連鑄中間包在鋼水精煉中的作用，在潔凈鋼的生產(chǎn)中具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種投資少、操作簡(jiǎn)單，能長(zhǎng)效脫除雜質(zhì)氣體和大量排除細(xì)小非金屬夾雜物的連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在中間包的底部設(shè)置有透氣磚，透氣磚為2 4個(gè)，透氣磚的間距為5(T500mm，透氣磚位于中間包入水口與出水口之間，靠近出水口的透氣磚與出水口的中心間距為30(T600mm。中間包開(kāi)燒前,先通過(guò)透氣磚通入気氣，吹気流量為5 10Nl/min,壓力為O. 02
O. 05MPa ;中間包開(kāi)澆時(shí)，調(diào)整吹氬流量為7 20Nl/min，壓力為O. 08^0. 15MPa。所述透氣磚中f 2個(gè)為傾斜面型，Γ2個(gè)為平面型；透氣磚為彌散式透氣磚、直通孔式透氣磚、組合式透氣磚中的2種或3種。彌散式透氣磚的氣孔孔徑分布為>100 μ m為5 10%，50 100 μ m 為 10 20%，20 50 μ m 為 10 20%，〈20 μ m 為 55 75%。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在氣幕擋墻中間包的基礎(chǔ)上，優(yōu)化配置多個(gè)不同類型的透氣磚，不需增加其它設(shè)備，也無(wú)需搭配其它控流耐火材料，故投資少、操作簡(jiǎn)單、耐火材料消耗低且污染小；連鑄中間包在澆鋼過(guò)程中要求鋼水平穩(wěn)，沒(méi)有較大的速度梯度，應(yīng)用氣幕擋墻原理很難具備形成大量微小氣泡的條件而大量去除細(xì)小夾雜物，同時(shí)氣幕擋墻透氣分布在服役中無(wú)法改變，導(dǎo)致氣泡間隙大、捕獲夾雜物概率低，且?jiàn)A雜物由于單一氣幕的帶動(dòng)而很可能與氣泡呈相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)無(wú)法被粘附去除。而采用多重氣泡幕，通過(guò)傾斜透氣和平面透氣協(xié)作作用，一則利用透氣面上氣孔的緊密分布在傾斜面上形成連續(xù)的微米級(jí)間隙氣泡幕，二則利用傾斜面部分較大初速度的氣泡進(jìn)入到平面氣泡幕中在打破夾雜物和氣泡的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)同時(shí)加密氣泡幕，最終共同形成具有微米級(jí)間隙的依靠多重氣泡壁粘附去除細(xì)小非金屬夾雜物的軟性過(guò)濾系統(tǒng)，也避免了高鈣過(guò)濾器易吸附飽和而失效問(wèn)題，具有長(zhǎng)效機(jī)制；同時(shí)，氣流量非常小，避免了氣幕擋墻等易帶來(lái)的鋼液降溫和卷渣問(wèn)題。因此，本發(fā)明用于中間包潔凈鋼冶煉，投資少、操作簡(jiǎn)單，能長(zhǎng)效脫除雜質(zhì)氣體和大量排除細(xì)小非金屬夾雜物，可全面排除鋼水中>15 μ m的夾雜物，并顯著提高〈15 μ m的夾雜物去除率；且能有效降低耐火材料的消耗和污染，冶煉過(guò)程鋼液無(wú)卷渣和溫度均勻穩(wěn)定，鋼種質(zhì)優(yōu)且穩(wěn)定。


圖I為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限 制
本具體實(shí)施方式
中的彌散式透氣磚的氣孔孔徑分布為>100μπι為5 10%，5(Γ 00μπι為10 20%，20 50 μ m為10 20%，〈20 μ m為55 75%。為避免重復(fù)，實(shí)施例中不再贅述。
實(shí)施例I
一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法。如圖I所示，在中間包2的底部5設(shè)置有2個(gè)透氣磚4，透氣磚4的間距為30(T500mm，透氣磚4均位于中間包入水口 I與出水口3之間，靠近出水口 3的透氣磚4與出水口 3的中心間距為50(T600mm。中間包2開(kāi)燒前,先通過(guò)透氣磚4通入IS氣，吹IS流量為5 8Nl/min,壓力為O. 02 O. 03MPa ;中間包2開(kāi)澆時(shí)，調(diào)整吹氬流量為7 15Nl/min，壓力為O. 08^0. IlMPa0本實(shí)施例2個(gè)透氣磚4中I個(gè)為傾 斜面型，I個(gè)為平面型；其中I個(gè)為彌散式透氣磚，I個(gè)為直通孔式透氣磚。實(shí)施例2
一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法。如圖I所示，在中間包2的底部5設(shè)置有3個(gè)透氣磚4，透氣磚4的間距為10(T300mm，透氣磚4均位于中間包入水口 I與出水口3之間，靠近出水口 3的透氣磚4與出水口 3的中心間距為40(T500mm。中間包2開(kāi)燒前，先通過(guò)透氣磚4通入気氣，吹IS流量為6、Nl/min,壓力為O. 03 O. 04MPa ;中間包2開(kāi)澆時(shí)，調(diào)整吹氬流量為l(Tl8Nl/min，壓力為O. 10 0· 13MPa。本實(shí)施例所述3個(gè)透氣磚4中2個(gè)為傾斜面型、I個(gè)為平面型；其中I個(gè)為彌散式透氣磚，2個(gè)為組合式透氣磚。實(shí)施例3
一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法。如圖I所示，在中間包2的底部5設(shè)置有4個(gè)透氣磚4，透氣磚4的間距為5(Tl00mm，透氣磚4均位于中間包入水口 I與出水口 3之間，靠近出水口 3的透氣磚4與出水口 3的中心間距為30(T400mm。中間包2開(kāi)燒前，先通過(guò)透氣磚4通入気氣，吹気流量為7 10Nl/min,壓力為O. 04
O.05MPa ;中間包2開(kāi)澆時(shí)，調(diào)整吹氬流量為13 20Nl/min，壓力為O. 12 O. 15MPa。本實(shí)施例所述4個(gè)透氣磚4中，2個(gè)為傾斜面型、2個(gè)為平面型；其中I個(gè)為彌散式透氣磚、I個(gè)為直通孔式透氣磚，2個(gè)為組合式透氣磚。本具體實(shí)施方式
在氣幕擋墻中間包的基礎(chǔ)上，優(yōu)化配置多個(gè)不同類型的透氣磚4，不需增加其它設(shè)備，也無(wú)需搭配其它控流耐火材料，故投資少、操作簡(jiǎn)單、耐火材料消耗低且污染??；連鑄中間包在澆鋼過(guò)程中要求鋼水平穩(wěn)，沒(méi)有較大的速度梯度，應(yīng)用氣幕擋墻原理很難具備形成大量微小氣泡的條件而大量去除細(xì)小夾雜物，同時(shí)氣幕擋墻透氣分布在服役中無(wú)法改變，導(dǎo)致氣泡間隙大、捕獲夾雜物概率低，且?jiàn)A雜物由于單一氣幕的帶動(dòng)而很可能與氣泡呈相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)無(wú)法被粘附去除。而采用多重氣泡幕，通過(guò)傾斜透氣和平面透氣協(xié)作作用，一則利用透氣面上氣孔的緊密分布在傾斜面上形成連續(xù)的微米級(jí)間隙氣泡幕，二則利用傾斜面部分較大初速度的氣泡進(jìn)入到平面氣泡幕中在打破夾雜物和氣泡的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)同時(shí)加密氣泡幕，最終共同形成具有微米級(jí)間隙的依靠多重氣泡壁粘附去除細(xì)小非金屬夾雜物的軟性過(guò)濾系統(tǒng)，也避免了高鈣過(guò)濾器易吸附飽和而失效問(wèn)題，具有長(zhǎng)效機(jī)制；同時(shí)，氣流量非常小，避免了氣幕擋墻等易帶來(lái)的鋼液降溫和卷渣問(wèn)題。本具體實(shí)施方式
用于中間包潔凈鋼冶煉，不僅具有投資少、操作簡(jiǎn)單、能長(zhǎng)效脫除雜質(zhì)氣體和大量排除細(xì)小非金屬夾雜物的特點(diǎn)，能全面排除鋼水中>15 μ m的夾雜物，并顯著提高〈15 μ m的夾雜物去除率；且能有效降低耐火材料的消耗和污染，冶煉過(guò)程鋼液無(wú)卷渣和溫度均勻穩(wěn)定，鋼種質(zhì)優(yōu)且穩(wěn)定
權(quán)利要求
1.一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法，其特征在于在中間包(2)的底部(5)設(shè)置有透氣磚(4)，透氣磚(4)為2 4個(gè)，透氣磚(4)的間距為5(T500mm，透氣磚(4)位于中間包入水口(I)與出水口(3)之間，靠近出水口(3)的透氣磚(4)與出水口(3)的中心間距為 30(T600mm ； 中間包⑵開(kāi)燒前，先通過(guò)透氣磚⑷通入IS氣，吹IS流量為5"l0Nl/min,壓力為O. 02O. 05MPa ;中間包(2)開(kāi)澆時(shí)，調(diào)整吹氬流量為7 20Nl/min，壓力為O. 08^0. 15MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法，其特征在于所述透氣磚(4)中f 2個(gè)為傾斜面型，f 2個(gè)為平面型；透氣磚(4)為彌散式透氣磚、直通孔式透氣磚、組合式透氣磚中的2種或3種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法，其特征在于所述彌散式透氣磚的氣孔孔徑分布是>100μπι為5 10%，5(Γ 00μπι為10 20%，20 50 μ m為10 20%，〈20 μ m 為 55 75%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連鑄中間包多重氣泡幕潔凈鋼液的方法。其技術(shù)方案是在中間包(2)底部(5)的入水口(1)與出水口(3)間設(shè)置有2~4個(gè)透氣磚(4)，透氣磚(4)間距為50~500mm，靠近出水口(3)的透氣磚(3)與出水口(3)的中心間距為300~600mm。中間包(2)開(kāi)澆前，先通過(guò)透氣磚(4)通入氬氣，吹氬流量為5~10Nl/min，壓力為0.02~0.05MPa；中間包(2)開(kāi)澆時(shí)，調(diào)整吹氬流量為7~20Nl/min，壓力為0.08~0.15MPa。透氣磚(4)為傾斜面型和平面型；透氣磚(4)為彌散式透氣磚、直通孔式透氣磚、組合式透氣磚中的一種以上。本發(fā)明不僅具有投資少、操作簡(jiǎn)單、能長(zhǎng)效脫除雜質(zhì)氣體和大量排除細(xì)小非金屬夾雜物的特點(diǎn)；且能有效降低耐火材料的消耗和污染，冶煉過(guò)程鋼液無(wú)卷渣和溫度均勻穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B22D11/117GK102642004SQ201210159889
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者張美杰, 顧華志, 黃奧 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)