氣體漩流凈化中間包鋼液的方法及鋼液凈化裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氣體漩流凈化中間包鋼液的方法，向中間包圓形腔中吹入惰性氣體，使吹入惰性氣體的吹氣方向接近鋼液旋流的水平切向，驅(qū)動(dòng)鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用鋼液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，使鋼液內(nèi)的夾雜物向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域遷移聚集，進(jìn)而使夾雜物相互碰撞長(zhǎng)大并上浮到鋼液表面，從而被渣層吸附去除，同時(shí)使鋼液中溶解的氣體從鋼液內(nèi)部析出并上浮排除。本發(fā)明還公開(kāi)了一種鋼液凈化裝置，采用偏心鋼包水口出口處設(shè)置吹氣系統(tǒng)，使漩流室內(nèi)鋼水呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，本發(fā)明相比于利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)中間包內(nèi)鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)顯著節(jié)省了大量能耗，促使夾雜物及鋼液中氣體的上浮排除，極大地提高了鋼液的凈化效果，工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)設(shè)備投資費(fèi)用低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氣體漩流凈化中間包鋼液的方法及鋼液凈化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中間包冶金工藝及其裝置，特別是涉及一種利用惰性氣體攪拌中間包鋼液的凈化工藝及裝置，應(yīng)用于純凈鋼鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]連鑄技術(shù)因其在連續(xù)性生產(chǎn)方面的巨大優(yōu)勢(shì)在全球范圍得到迅速發(fā)展，連鑄機(jī)的連續(xù)生產(chǎn)以及連鑄坯的質(zhì)量問(wèn)題受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。鋼液的質(zhì)量尤其是鋼液中非金屬夾雜物的含量，因其對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)以及對(duì)連鑄坯質(zhì)量的影響，已經(jīng)成為大家所關(guān)心的重要指標(biāo)。作為鋼液進(jìn)入結(jié)晶器進(jìn)行澆鑄之前的最后一個(gè)耐火材料容器，中間包的外形、結(jié)構(gòu)等參數(shù)會(huì)對(duì)鋼液成分、溫度的混均效果以及鋼液中非金屬夾雜的去除效果產(chǎn)生較大的影響，因此中間包的冶金作用引起了人們的重視。
[0003]在20世紀(jì)80年代初，多倫多大學(xué)教授A.McLean提出“中間包冶金學(xué)”的概念，國(guó)內(nèi)外對(duì)中間包冶金的研究已經(jīng)逐漸成為熱門(mén)論題，研究結(jié)果指出，從冶煉設(shè)備流出鋼液經(jīng)鋼包和中間包，如不加以保護(hù)，則連鑄鋼液中將有約70%的夾雜來(lái)自于中間包，包括內(nèi)在夾雜和外來(lái)夾雜。這些夾雜在中間包內(nèi)如不加以分離，將對(duì)鑄坯質(zhì)量和冶金工藝產(chǎn)生嚴(yán)重危害。為減少中間包鋼液夾雜，為結(jié)晶器提供潔凈的鋼水，國(guó)內(nèi)外一些鋼廠已采取了相當(dāng)多的措施，如設(shè)置堰、壩、多孔擋墻，安裝石灰質(zhì)過(guò)濾器，來(lái)改善中間包鋼液流動(dòng)狀態(tài)，使鋼液夾雜有充分時(shí)間上?。粡闹虚g包底部向鋼液內(nèi)吹氬形成氣幕以促進(jìn)夾雜上??；使用堿性包襯、高堿度中間包覆蓋渣來(lái)減少污染、吸收夾雜；采用長(zhǎng)水口、中包密封技術(shù)減少中間包鋼水二次氧化；加熱中間包鋼液特別是采用感應(yīng)加熱，分離夾雜物等等，雖然都取得了一定效果，但是面對(duì)用戶(hù)對(duì)鋼材質(zhì)量的更高要求以及鋼液二次精煉成本的上升，上述技術(shù)仍然無(wú)法滿(mǎn)足高效率凈化鋼液的要求。
[0004]近年來(lái)，有研究者為提高中間包鋼液中夾雜物去除效率提出了離心中間包技術(shù)，該技術(shù)的基本原理是利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔中的鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于非金屬夾雜物與鋼液存在很大的密度差異，促使夾雜物往旋轉(zhuǎn)中心遷移，進(jìn)而碰撞長(zhǎng)大上浮被渣層吸附而去除，該技術(shù)對(duì)大尺寸夾雜物有較好的去除效果。然而，離心中間包技術(shù)中，鋼液的轉(zhuǎn)動(dòng)全部由電磁場(chǎng)提供，需要消耗很高的電能；此外，中間包圓形腔底比較容易被鋼包水口沖擊流所侵蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種氣體漩流凈化中間包鋼液的方法，利用吹入惰性氣體低能耗驅(qū)動(dòng)偏心鋼包水口流入中間包的鋼液旋轉(zhuǎn)，不僅促使非金屬夾雜物及鋼液中氣體的上浮排除，極大地提高了鋼液的凈化效果，并且降低了鋼包水口對(duì)中間包底的沖擊損壞程度，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)設(shè)備投資費(fèi)用低。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明構(gòu)思如下:對(duì)現(xiàn)有煉鋼連鑄用中間包做了改進(jìn)，在中間包內(nèi)設(shè)計(jì)一圓形漩流室，將鋼包的水口偏心移置在漩流室邊部，然后在漩流室內(nèi)鋼包水口出口處設(shè)置一有排氣孔的透氣磚，透氣磚與外置供氣系統(tǒng)相連，吹氣口方向沿其在漩流室內(nèi)所在圓的切線方向。當(dāng)中間包漩流室內(nèi)鋼液浸沒(méi)透氣磚后，開(kāi)啟惰性氣體供氣系統(tǒng)，開(kāi)始吹入惰性氣體驅(qū)動(dòng)鋼液在漩流室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力對(duì)于密度不同的鋼液和非金屬夾雜產(chǎn)生不同的效果，密度較小的非金屬夾雜物被排擠到旋轉(zhuǎn)中心聚集，使旋轉(zhuǎn)中心的夾雜物濃度顯著增加，從而促進(jìn)夾雜物碰撞聚合長(zhǎng)大，使夾雜物更快地上浮，進(jìn)入渣層而與鋼液分離。與此同時(shí)，吹入鋼液的大量惰性氣體小氣泡可以吸附較小尺寸的夾雜物，促進(jìn)夾雜物的上浮和鋼液中氣體的排除。偏心鋼包水口流入中間包鋼液的沖擊力也會(huì)被惰性氣體氣泡的浮力大大降低，可以有效的保護(hù)中間包底不被鋼液侵蝕。通過(guò)漩流室充分凈化后的鋼液從擋墻下部與分配室相連的斜向通道進(jìn)入分配室，在分配室中擋壩的阻礙作用下產(chǎn)生指向表面的流動(dòng)，并在分配室上方形成較大的水平環(huán)流，從而延長(zhǎng)了鋼液的平均停留時(shí)間，鋼液在分配室內(nèi)得到進(jìn)一步的凈化后經(jīng)中包水口進(jìn)入結(jié)晶器。
[0007]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種氣體漩流凈化中間包鋼液的方法，包括如下步驟:
a.通過(guò)向中間包圓形腔中吹入惰性氣體,并使向中間包圓形腔中吹入惰性氣體的吹氣方向接近鋼液旋流的水平切向，驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用鋼液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，使中間包圓形腔中鋼液內(nèi)的夾雜物向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域遷移聚集，進(jìn)而使夾雜物相互碰撞長(zhǎng)大并上浮到鋼液表面，從而被渣層吸附去除，同時(shí)使鋼液中溶解的氣體從鋼液內(nèi)部析出并上浮排除；
b.在中間包圓形腔中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液進(jìn)入鋼液分配室中，通過(guò)控制開(kāi)啟鋼液分配室底部的水口使鋼液分配室中的鋼 液注入鑄造容器中進(jìn)行凝固成形。
[0008]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，在上述步驟a中，通過(guò)向中間包圓形腔中吹入惰性氣體，將偏心鋼包水口流出的鋼液激蕩中間包圓形腔內(nèi)鋼液產(chǎn)生鋼液混流，并使鋼液混流在中間包圓形腔內(nèi)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成接近鋼液旋流的水平切向的沖擊流，從而驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選向中間包圓形腔中吹入的惰性氣體壓力為1.0-3.0大氣壓,優(yōu)選控制惰性氣體流量范圍5(T500L/min。
[0010]本發(fā)明還提供一種實(shí)施本發(fā)明氣體漩流凈化中間包鋼液的方法的鋼液凈化裝置，由鋼液漩流室和鋼液分配室組成中間包容納鋼液的空間，鋼液分配室底部設(shè)有水口，通過(guò)控制開(kāi)啟水口使鋼液分配室中的鋼液注入鑄造容器中。鋼液漩流室的水平截面為圓形，設(shè)置鋼包水口對(duì)應(yīng)鋼液漩流室邊部偏心位置，通過(guò)包裹著低導(dǎo)熱率耐高溫材料的鋯合金輸氣管一端安裝出氣頭，輸氣管的另一端與外置供氣系統(tǒng)相連，當(dāng)鋼液漩流室內(nèi)鋼液浸沒(méi)出氣頭時(shí)，控制外置供氣系統(tǒng)開(kāi)啟，通過(guò)出氣頭向鋼液旋流室內(nèi)的鋼液吹入惰性氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使從出氣頭向中間包圓形腔中吹入惰性氣體氣泡的吹氣方向接近漩流室內(nèi)鋼液漩流的水平切向，從而驅(qū)動(dòng)鋼液漩流室內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用鋼液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，使鋼液漩流室中鋼液內(nèi)的夾雜物向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域遷移聚集，進(jìn)而使夾雜物相互碰撞長(zhǎng)大并上浮到鋼液表面，從而被渣層吸附去除，同時(shí)使鋼液中溶解的氣體從鋼液內(nèi)部析出并上浮排除，在鋼液漩流室和鋼液分配室之間的側(cè)壁擋墻下部設(shè)有液流通道，在鋼液漩流室中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液經(jīng)由側(cè)壁擋墻下部設(shè)有液流通道進(jìn)入鋼液分配室中。
[0011] 作為本發(fā)明鋼液凈化裝置優(yōu)選的技術(shù)方案，出氣頭位于鋼包水口出口處附近，即出氣頭的吹氣口靠近鋼包水口的鋼液出口處，出氣頭的吹氣口方向沿出氣頭在鋼液漩流室內(nèi)鋼液旋流的切線方向設(shè)置，且出氣頭的吹氣口方向面向鋼包水口方向，背向吹氣口的出氣頭一側(cè)為圓弧形，通過(guò)向鋼液漩流室內(nèi)的鋼液中吹入惰性氣體氣泡，使偏心鋼包水口流出的鋼液激蕩中間包圓形腔內(nèi)的鋼液從而產(chǎn)生鋼液混流，并使鋼液混流在鋼液漩流室內(nèi)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成接近鋼液旋流的水平切向的沖擊流，從而驅(qū)動(dòng)鋼液漩流室內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0012]優(yōu)選上述鋼液漩流室和鋼液分配室之間的側(cè)壁擋墻下部的液流通道為斜向直管型通道，液流通道有一個(gè)側(cè)壁與鋼液漩流室的外側(cè)壁表面相切，使在鋼液漩流室中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液經(jīng)由液流通道進(jìn)入鋼液分配室中。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選在上述鋼液分配室內(nèi)的底部豎起設(shè)置擋壩，使擋壩的一個(gè)側(cè)面面向從側(cè)壁擋墻下部的液流通道中流入的鋼液方向，擋壩的上緣高于液流通道的頂部位置。
[0014]要選上述鋼液漩流室為圓臺(tái)形，優(yōu)選鋼液漩流室的下底內(nèi)徑長(zhǎng)度為0.2^0.Sm，優(yōu)選鋼液漩流室的上下底內(nèi)徑比為廣1.5，優(yōu)選鋼液漩流室的高度為0.5~lm。
[0015]優(yōu)選上述鋯合金輸氣管外部包裹的低導(dǎo)熱率耐高溫材料為陶瓷纖維材料、鎂質(zhì)耐高溫材料或ZS-1021高溫封閉涂層材料。
[0016]優(yōu)選述鋼包水口為偏心浸入式水口。
[0017]優(yōu)選上述出氣頭為孔式透氣磚。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):
1.采用本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)行煉鋼連鑄生產(chǎn)工藝極為簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，在低的設(shè)備投資成本下高效去除鋼液中的非金屬夾雜物以及氣體；
2.本發(fā)明在中間包漩流室采用偏心鋼包水口出口處設(shè)置吹氣系統(tǒng)，使漩流室內(nèi)鋼水呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，相比于利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔中的鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)節(jié)省了上萬(wàn)瓦功率的能耗；
3.本發(fā)明采用吹入惰性氣體驅(qū)動(dòng)鋼液作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，可顯著增強(qiáng)中間包去除夾雜的效率，特別是有利于去除鋼液中微小的夾雜物，與此同時(shí)還能進(jìn)一步去除鋼液中的氣體；
4.本發(fā)明在偏心鋼包水口處設(shè)置吹氣系統(tǒng)，偏心鋼包水口流入中間包鋼液的沖擊力被惰性氣體氣泡的浮力大大降低，避免了中間包底部被鋼液侵蝕。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例鋼液凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖。
[0021]圖3是沿圖1中B-B線的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下:
在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1~圖3，在本實(shí)施例中，氣體漩流凈化中間包鋼液的方法的鋼液凈化裝置，由鋼液旋流室I和鋼液分配室8組成中間包10容納鋼液的空間，鋼液分配室
8底部設(shè)有水口 14，通過(guò)控制開(kāi)啟水口 14使鋼液分配室8中的鋼液注入鑄造容器中，鋼液鏇流室I為圓臺(tái)形，鋼液鏇流室I的下底內(nèi)徑長(zhǎng)度為0.5m，鋼液鏇流室I的上下底內(nèi)徑比為1.2，鋼液漩流室I的高度為0.8m，鋼包水口 2為偏心浸入式水口，設(shè)置鋼包水口 2對(duì)應(yīng)鋼液漩流室I邊部偏心位置，包裹著低導(dǎo)熱率耐高溫材料的鋯合金輸氣管4 一端安裝出氣頭3,出氣頭3為孔式透氣磚,錯(cuò)合金輸氣管4外部包裹的低導(dǎo)熱率耐高溫材料為鎂質(zhì)高溫耐火材料，鋯合金輸氣管4的另一端與外置供氣系統(tǒng)相連，孔式透氣磚位于鋼包水口 2出口處附近，即孔式透氣磚的吹氣口靠近鋼包水口 2的鋼液出口處，孔式透氣磚的吹氣口方向沿孔式透氣磚在鋼液漩流室I內(nèi)鋼液旋流的切線方向設(shè)置，且孔式透氣磚的吹氣口方向面向鋼包水口 2方向，背向吹氣口的孔式透氣磚一側(cè)為圓弧形，降低了旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的鋼液對(duì)孔式透氣磚的沖刷侵蝕，也降低了孔式透氣磚對(duì)鋼液旋流的阻力，當(dāng)鋼液漩流室I內(nèi)鋼液浸沒(méi)孔式透氣磚時(shí)，控制外置供氣系統(tǒng)開(kāi)啟，通過(guò)孔式透氣磚向鋼液旋流室I內(nèi)的鋼液吹入惰性氣體氣泡11來(lái)驅(qū)動(dòng)鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使從孔式透氣磚向中間包圓形腔中吹入惰性氣體氣泡11的吹氣方向接近鋼液旋流室I內(nèi)的鋼液旋流的水平切向，使偏心鋼包水口 2流出的鋼液激蕩鋼液旋流室I內(nèi)的鋼液從而產(chǎn)生鋼液混流，并使鋼液混流在鋼液漩流室I內(nèi)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成接近鋼液旋流的水平切向的沖擊流，從而驅(qū)動(dòng)鋼液漩流室I內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用鋼液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，使鋼液旋流室I中鋼液內(nèi)的非金屬夾雜物12向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域遷移聚集，進(jìn)而使非金屬夾雜物12相互碰撞長(zhǎng)大并上浮到鋼液表面，從而被渣層13吸附去除，同時(shí)使鋼液中溶解的氣體從鋼液內(nèi)部析出并上浮排除，在鋼液漩流室I和鋼液分配室8之間的側(cè)壁擋墻5下部設(shè)有液流通道7，液流通道7為斜向直管型通道，液流通道7有一個(gè)側(cè)壁與鋼液漩流室2的外側(cè)壁表面相切，使在鋼液漩流室I中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液經(jīng)由液流通道7進(jìn)入鋼液分配室8中，在鋼液分配室8內(nèi)的底部豎起設(shè)置擋壩6，使擋壩6的一個(gè)側(cè)面面向從側(cè)壁擋墻5下部的液流通道7中流入的鋼液方向，擋壩6的上緣高于液流通道7的頂部位置。
[0023]本實(shí)施例以生產(chǎn)304不銹鋼進(jìn)行中間包凈化處理，參見(jiàn)圖1?圖3，在鋼包水口 2的出口處設(shè)置一孔式透氣磚，連鑄進(jìn)行時(shí)，當(dāng)鋼液漩流室I內(nèi)鋼液浸沒(méi)孔式透氣磚時(shí)，開(kāi)啟外置供氣系統(tǒng)輸送IS氣，供氣壓力為1.0個(gè)大氣壓,孔式透氣磚的IS氣吹出流量100L/min。通過(guò)孔式透氣磚向鋼液吹入惰性氣體氣泡11，驅(qū)動(dòng)了鋼液漩流室I中的鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，將鋼包水口 2沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成近似水平切向沖擊流，利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力使密度較小的非金屬夾雜物12被排擠到旋轉(zhuǎn)中心聚集上浮到鋼液表面，從而被渣層13所吸附去除；同時(shí)吹入鋼液漩流室I的惰性氣體氣泡11也能有效地促進(jìn)鋼液中的氣體及較小尺寸的非金屬夾雜物12從鋼液內(nèi)部上浮排除?？傊?，吹入鋼液的大量惰性氣體氣泡11加速了較小尺寸非金屬夾雜物的上浮速度以及鋼液中溶解氣體的析出速度，極大地提高了中間包10內(nèi)鋼液的凈化效率，旋轉(zhuǎn)流動(dòng)使鋼液在中間包10內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，這也促進(jìn)了鋼液的凈化效果。此外，鋼包水口 2流入鋼液漩流室I的鋼液的沖擊力也會(huì)被吹入惰性氣體氣泡11的浮力大大降低，可以有效的保護(hù)中間包底不被鋼液侵蝕。隨著鋼液面在中間包10內(nèi)的增高，逐漸增大供氣壓力和氬氣流量，當(dāng)鋼液面達(dá)到預(yù)設(shè)穩(wěn)定高度時(shí)，供氣壓力為2.0個(gè)大氣壓，孔式透氣磚氬氣吹出流量為300L/min。經(jīng)過(guò)凈化后的鋼液經(jīng)側(cè)壁擋墻5下部的連接斜向液流通道7進(jìn)入鋼液分配室8，斜向液流通道7入口方向接近旋轉(zhuǎn)流鋼液速度的切向方向，降低了鋼液對(duì)鋼液漩流室I的沖刷，并且使鋼液流動(dòng)更加穩(wěn)定地進(jìn)入鋼液分配室8。由斜向液流通道7進(jìn)入鋼液分配室8的鋼液，經(jīng)擋壩6的阻擋，則鋼液在鋼液分配室8中形成指向鋼液表面的流動(dòng)，然后在鋼液分配室8上方形成水平的低速環(huán)流，從而也使鋼液在鋼液分配室8中具有更長(zhǎng)的停留時(shí)間，這將有利于非金屬夾雜物12進(jìn)一步上浮進(jìn)入渣層13，經(jīng)凈化后的鋼液在塞棒9的控流作用下由中間包水口 14進(jìn)入連鑄結(jié)晶器，凝固后即可獲得高潔凈度的304不銹鋼鑄坯。
[0024]本實(shí)施例采用氬氣惰性氣體驅(qū)動(dòng)鋼包水口 2注入的鋼液旋轉(zhuǎn)，將鋼包水口 2沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成近似水平切向沖擊流，利用非金屬夾雜物12與鋼液密度的差異，使夾雜物向心遷移，進(jìn)而碰撞聚合長(zhǎng)大快速上?。煌瑫r(shí)吹入中間包10的惰性氣體小氣泡也能有效地促進(jìn)非金屬夾雜物12從鋼液內(nèi)部上浮到表面，從而被渣層13所吸附去除。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)設(shè)備投資費(fèi)用低，相比于利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔中內(nèi)鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)節(jié)省了上萬(wàn)瓦功率的能耗。
[0025]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明氣體漩流凈化中間包鋼液的方法及鋼液凈化裝置的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體漩流凈化中間包鋼液的方法，其特征在于，包括如下步驟: a.通過(guò)向中間包圓形腔中吹入惰性氣體,并使向中間包圓形腔中吹入惰性氣體的吹氣方向接近鋼液旋流的水平切向，驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用鋼液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，使中間包圓形腔中鋼液內(nèi)的夾雜物向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域遷移聚集，進(jìn)而使夾雜物相互碰撞長(zhǎng)大并上浮到鋼液表面，從而被渣層吸附去除，同時(shí)使鋼液中溶解的氣體從鋼液內(nèi)部析出并上浮排除； b.在中間包圓形腔中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液進(jìn)入鋼液分配室中，通過(guò)控制開(kāi)啟鋼液分配室底部的水口使鋼液分配室中的鋼液注入鑄造容器中進(jìn)行凝固成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣體漩流凈化中間包鋼液的方法，其特征在于:在上述步驟a中，通過(guò)向中間包圓形腔內(nèi)的鋼液中吹入惰性氣體，使偏心鋼包水口流出的鋼液激蕩中間包圓形腔內(nèi)的鋼液從而產(chǎn)生鋼液混流，并使鋼液混流在中間包圓形腔內(nèi)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成接近鋼液旋流的水平切向的沖擊流，從而驅(qū)動(dòng)中間包圓形腔內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述氣體漩流凈化中間包鋼液的方法，其特征在于:在上述步驟a中，向中間包圓形腔中吹入的惰性氣體壓力為1.0-3.0大氣壓，控制惰性氣體流量范圍50~500L/min。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1 所述氣體漩流凈化中間包鋼液的方法的鋼液凈化裝置，由鋼液旋流室(I)和鋼液分配室(8)組成中間包(10)容納鋼液的空間，所述鋼液分配室(8)底部設(shè)有水口( 14)，通過(guò)控制開(kāi)啟所述水口( 14)使所述鋼液分配室(8)中的鋼液注入鑄造容器中，其特征在于:所述鋼液旋流室(I)的水平截面為圓形，設(shè)置所述鋼包水口(2)對(duì)應(yīng)所述鋼液旋流室(I)邊部偏心位置，通過(guò)包裹著低導(dǎo)熱率耐高溫材料的鋯合金輸氣管(4) 一端安裝出氣頭(3)，所述鋯合金輸氣管(4)的另一端與外置供氣系統(tǒng)相連，當(dāng)所述鋼液漩流室(O內(nèi)鋼液浸沒(méi)所述出氣頭(3)時(shí)，控制外置供氣系統(tǒng)開(kāi)啟，通過(guò)所述出氣頭(3)向所述鋼液旋流室(I)內(nèi)的鋼液吹入惰性氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使從所述出氣頭(3)向中間包圓形腔中吹入惰性氣體氣泡(11)的吹氣方向接近所述鋼液旋流室(I)內(nèi)的鋼液旋流的水平切向，從而驅(qū)動(dòng)所述鋼液旋流室(I)內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用鋼液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，使所述鋼液旋流室(I)中鋼液內(nèi)的非金屬夾雜物(12)向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)域遷移聚集，進(jìn)而使非金屬夾雜物(12)相互碰撞長(zhǎng)大并上浮到鋼液表面，從而被渣層(13)吸附去除，同時(shí)使鋼液中溶解的氣體從鋼液內(nèi)部析出并上浮排除，在所述鋼液漩流室(I)和所述鋼液分配室(8 )之間的側(cè)壁擋墻(5 )下部設(shè)有液流通道(7 )，在所述鋼液漩流室(I)中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液經(jīng)由所述側(cè)壁擋墻(5 )下部設(shè)有液流通道(7 )進(jìn)入所述鋼液分配室(8 )中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋼液凈化裝置，其特征在于:所述出氣頭(3)位于鋼包水口(2)出口處附近，即所述出氣頭(3)的吹氣口靠近所述鋼包水口(2)的鋼液出口處，所述出氣頭(3)的吹氣口方向沿所述出氣頭(3)在所述鋼液漩流室(I)內(nèi)鋼液旋流的切線方向設(shè)置，且所述出氣頭(3 )的吹氣口方向面向所述鋼包水口( 2 )方向，背向吹氣口的所述出氣頭(3 ) —側(cè)為圓弧形，通過(guò)向所述鋼液漩流室(I)內(nèi)的鋼液中吹入惰性氣體氣泡(11)，使鋼包水口(2)流出的鋼液激蕩所述鋼液漩流室(I)內(nèi)的鋼液從而產(chǎn)生鋼液混流，并使鋼液混流在所述鋼液漩流室(I)內(nèi)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)換成接近鋼液旋流的水平切向的沖擊流，從而驅(qū)動(dòng)所述鋼液漩流室(I)內(nèi)的鋼液產(chǎn)生接近水平的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋼液凈化裝置，其特征在于:所述鋼液漩流室(I)和所述鋼液分配室(8)之間的側(cè)壁擋墻(5)下部的液流通道(7)為斜向直管型通道，所述液流通道(7)有一個(gè)側(cè)壁與所述鋼液漩流室(2)的外側(cè)壁表面相切，使在所述鋼液漩流室(I)中經(jīng)過(guò)凈化的鋼液經(jīng)由所述液流通道(7)進(jìn)入所述鋼液分配室(8)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋼液凈化裝置，其特征在于:在所述鋼液分配室(8)內(nèi)的底部豎起設(shè)置擋壩(6)，使所述擋壩(6)的一個(gè)側(cè)面面向從所述側(cè)壁擋墻(5)下部的液流通道(7)中流入的鋼液方向，所述擋壩(6)的上緣高于所述液流通道(7)的頂部位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋼液凈化裝置，其特征在于:所述鋼液漩流室(I)為圓臺(tái)形，所述鋼液漩流室(I)的下底內(nèi)徑長(zhǎng)度為0.2^0.Sm，所述鋼液漩流室(I)的上下底內(nèi)徑比為廣1.5，所述鋼液漩流室(I)的高度為0.5~lm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋼液凈化裝置，其特征在于:所述鋯合金輸氣管(4)外部包裹的低導(dǎo)熱率耐高溫材料為陶瓷纖維材料、鎂質(zhì)耐高溫材料或ZS-1021高溫封閉涂層材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋼液凈化裝置，其特征在于:所述鋼包水口(2)為偏心浸入式水口。
11.根 據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋼液凈化裝置，其特征在于:所述出氣頭(3)為孔式透氣磚。
【文檔編號(hào)】B22D11/117GK103894571SQ201410121388
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】鐘云波, 王懷, 方貽鵬, 王迎彬, 李強(qiáng), 黃靖文, 任光宇, 任忠鳴 申請(qǐng)人:上海大學(xué), 江蘇瑞博豪泰金屬材料股份有限公司