專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬熔池底吹攪拌技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代煉鋼技術(shù)中，全球鋼產(chǎn)量的1/3是經(jīng)由電爐生產(chǎn)的。電爐是一個(gè)耗電大戶(hù)，如何讓實(shí)現(xiàn)提高電爐的生產(chǎn)率、降底消耗是行業(yè)內(nèi)最求的目標(biāo)。電爐生產(chǎn)時(shí)，利用電弧加熱熔化廢鋼并升溫鋼水，但電弧在加熱廢鋼和鋼水時(shí)，主要靠弧光和等離子體(溫度約4000 6000°C )局部對(duì)廢鋼和鋼水加熱，局部加熱一方面減小了電弧對(duì)廢鋼(或其它金屬、合金)和金屬溶池的傳熱面積，從而影響整個(gè)電爐的電弧加熱的熱效率；另一方面局部金屬溶池的淺表面過(guò)熱，會(huì)造成表面金屬溶池表面金屬液少量汽化并與氧氣燃燒，降底了金屬收得率。行業(yè)內(nèi)解決這個(gè)問(wèn)題的方法之一是在電爐上加裝底吹攪拌裝置和系統(tǒng)，增加電爐冶煉過(guò)程中進(jìn)入固液混合狀態(tài)時(shí)，液態(tài)金屬的流動(dòng)性來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的傳熱和物流變化。 這種技術(shù)是比較成功的，如《電弧爐底吹攪拌技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀》(《鋼鐵研究》第5期(總第80 期)，1994. 9)和《直流電弧爐底吹氣體攪拌加深熔池冶煉技術(shù)》(《上海金屬》第20卷第2 期，1998. 3)均公開(kāi)了現(xiàn)有電弧爐底吹攪拌技術(shù)的現(xiàn)狀和取得的技術(shù)效果。雖然現(xiàn)有的電爐吹氣攪拌技術(shù)在一定程度上有效地克服了金屬熔池?cái)嚢璨蛔闼鶐?lái)的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)率并降低了冶煉能耗和成本，但是，現(xiàn)有的電爐吹氣攪拌技術(shù)并沒(méi)有解決如何實(shí)現(xiàn)提高電爐淺熔池氣體攪拌的效率的技術(shù)問(wèn)題。另外，雖然在《直流電弧爐底吹氣體攪拌加深熔池冶煉技術(shù)》中提出了電爐攪拌底吹的深熔池概念，但深熔池由于結(jié)構(gòu)上的原因，在全量出鋼時(shí)會(huì)導(dǎo)致?tīng)t體傾動(dòng)角度增大，按偏心爐底結(jié)構(gòu)出鋼時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生殘留鋼水量增多并增加出鋼操作難度。鑒于此，本發(fā)明旨在探索一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置及方法，該金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置及方法能夠有效提高電爐的生產(chǎn)效率并優(yōu)化爐型設(shè)計(jì)，還具有提高電爐生產(chǎn)溫度的均勻性、降底電爐生產(chǎn)的電耗、降低底吹氣體的消耗的有益效果，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置及采用該金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置生產(chǎn)電爐鋼的方法，本發(fā)明的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置及方法能夠有效提高電爐的生產(chǎn)效率并優(yōu)化爐型設(shè)計(jì)，還具有提高電爐生產(chǎn)溫度的均勻性、降底電爐生產(chǎn)的電耗、降低底吹氣體的消耗的有益效果，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明首先提出了一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，包括設(shè)置在電爐底部的至少一個(gè)透氣元件和與所述透氣元件相連的攪拌氣體供給裝置，其特征在于所述攪拌氣體供給裝置包括供氣管路系統(tǒng)和與所述透氣元件一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的主管路，所述主管路分別與透氣元件和供氣管路系統(tǒng)相連，所述主管路上設(shè)有主控制閥和脈動(dòng)發(fā)生器，所述脈動(dòng)發(fā)生器包括快速切斷閥和與所述快速切斷閥并聯(lián)設(shè)置的常開(kāi)通道。進(jìn)一步，所述常開(kāi)通道上設(shè)有常開(kāi)調(diào)節(jié)閥；
進(jìn)一步，所述脈動(dòng)發(fā)生器設(shè)置在靠近所述透氣元件的主管路上； 進(jìn)一步，還包括與所述主控制閥和脈動(dòng)發(fā)生器并聯(lián)設(shè)置的備用攪拌旁路，所述備用攪拌旁路上設(shè)有常閉調(diào)節(jié)閥；
進(jìn)一步，還包括控制器，所述控制器分別與所述供氣管路系統(tǒng)、脈動(dòng)發(fā)生器、常閉調(diào)節(jié)閥和主控制閥電連接；
進(jìn)一步，所述透氣元件設(shè)置在所述電爐出鋼口附近和/或設(shè)置在所述電爐電弧加熱區(qū)附件和/或設(shè)置在所述電爐加料落料點(diǎn)附近。本發(fā)明還提出了一種采用如上所述金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法，依次經(jīng)過(guò)所述脈動(dòng)發(fā)生器、主管路和透氣元件后進(jìn)入金屬熔池的攪拌氣體為流量呈周期性波動(dòng)的不間斷氣體，且所述攪拌氣體的最小流量大于等于所述透氣元件不堵塞的最小通氣量。金屬熔池不間斷氣體不間斷氣體攪拌氣體進(jìn)入金屬熔池后在金屬溶液內(nèi)形成氣泡，在氣體壓力和金屬液體壓力釋放時(shí)體積膨脹，另外，金屬液體對(duì)氣體加熱體積膨脹，氣泡上浮并攪拌金屬溶液。進(jìn)一步，所述攪拌氣體的每個(gè)脈動(dòng)周期中流量大于所述脈動(dòng)氣體流量平均值的時(shí)間區(qū)域與所述周期的比值為0. 1-0. 9 ；
進(jìn)一步，所述攪拌氣體流量最大值與最小值的比值為2-200 ；
進(jìn)一步，當(dāng)所述透氣元件的數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，通過(guò)每個(gè)所述透氣元件的攪拌氣體的脈動(dòng)相位通過(guò)所述脈動(dòng)發(fā)生器單獨(dú)控制，并由所述控制器實(shí)現(xiàn)矩陣控制。本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置通過(guò)在與透氣元件相連的主管路上設(shè)置脈動(dòng)發(fā)生器，且脈動(dòng)發(fā)生器包括快速切斷閥和與所述快速切斷閥并聯(lián)設(shè)置的常開(kāi)通道，用于攪拌金屬熔池的攪拌氣體包括兩部分組成一小部分為經(jīng)由常開(kāi)通道的不間斷氣體，且不間斷氣體的最小流量大于等于透氣元件的最小通氣量，防止透氣元件因斷氣而堵塞，另一大部分為經(jīng)由快速切斷閥的脈動(dòng)氣體，利用快速切斷閥的快速開(kāi)閉功能，使得脈動(dòng)氣體按一定周期規(guī)律脈動(dòng)，不間斷氣體和脈動(dòng)氣體匯合后形成連續(xù)不間斷且呈周期脈動(dòng)的攪拌氣體， 攪拌氣體經(jīng)透氣元件進(jìn)入電爐內(nèi)的金屬溶液形成氣泡，在氣體壓力和金屬液體壓力釋放時(shí)體積膨脹，金屬液體對(duì)氣體加熱體積膨脹，氣泡并上浮，在金屬熔池內(nèi)產(chǎn)生出脈動(dòng)的攪拌效
: O采用呈周期脈動(dòng)的攪拌氣體并對(duì)攪拌氣體選用合適的脈動(dòng)周期和脈動(dòng)比、對(duì)脈動(dòng)氣體選用合適的脈寬比，即使是對(duì)較淺的電爐而言，在同樣的攪拌氣體消耗前提下，攪拌效果以金屬溶液獲得的動(dòng)能評(píng)估可以提高30% 50%以上，并可以取得與現(xiàn)有技術(shù)中在深熔池中連續(xù)攪拌相接近的攪拌效果，這對(duì)電爐爐型設(shè)計(jì)、電爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電爐鋼生產(chǎn)工藝操作帶來(lái)重大影響，克服了要提高現(xiàn)有電爐底吹攪拌效果必須增加電爐深度的技術(shù)限制。 此處，本文所指的淺熔池電爐指金屬溶池的高徑比在0. 2^0. 25的電爐；較淺熔池電爐指金屬溶池的高徑比在0. 25、. 3的電爐；較深熔池電爐是指金屬溶池高徑比在0. 3^0. 4的電爐。


圖1為現(xiàn)有的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為現(xiàn)有的連續(xù)氣體攪拌方法中的攪拌氣體波形示意圖； 圖4為采用本發(fā)明金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法的攪拌氣體波形示意圖； 圖5為現(xiàn)有的連續(xù)氣體攪拌方法中的連續(xù)底吹的鋼液速度分布圖； 圖6為采用本發(fā)明金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法中的脈沖底吹的鋼液速度分布圖，可看成高脈動(dòng)比下的淺熔池脈動(dòng)攪拌效果；
圖7為采用本發(fā)明金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法中的脈動(dòng)底吹的鋼液速度分布圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，為本發(fā)明的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，包括設(shè)置在電爐2底部的至少一個(gè)透氣元件3和與所述透氣元件3相連的攪拌氣體供給裝置，所述攪拌氣體供給裝置包括供氣管路系統(tǒng)9和與所述透氣元件3 —一對(duì)應(yīng)設(shè)置的主管路，所述主管路分別與透氣元件3和供氣管路系統(tǒng)9相連，所述主管路上設(shè)有主控制閥8和脈動(dòng)發(fā)生器5，所述脈動(dòng)發(fā)生器包括快速切斷閥fe和與所述快速切斷閥如并聯(lián)設(shè)置的常開(kāi)通道。如圖2所示，本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置的供氣管路系統(tǒng)9與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相同，供氣管路系統(tǒng)9對(duì)攪拌氣體4的流量、溫度和壓力等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并提供攪拌氣體4高底壓切換和攪拌氣體4切斷等常規(guī)功能。主控制閥8用于對(duì)攪拌氣體4的總流量進(jìn)行控制。本發(fā)明的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置通過(guò)在與透氣元件3相連的主管路上設(shè)置脈動(dòng)發(fā)生器5，且脈動(dòng)發(fā)生器5包括快速切斷閥fe和與所述快速切斷閥fe并聯(lián)設(shè)置的常開(kāi)通道，用于攪拌金屬熔池1的攪拌氣體4包括兩部分組成一小部分為經(jīng)由常開(kāi)通道的不間斷氣體，且不間斷氣體的最小流量大于等于透氣元件3的最小通氣量，防止透氣元件3因斷氣而堵塞，另一大部分為經(jīng)由快速切斷閥fe的脈動(dòng)氣體，利用快速切斷閥的快速開(kāi)閉功能，使得脈動(dòng)氣體按一定周期規(guī)律脈動(dòng)，不間斷氣體和脈動(dòng)氣體匯合后形成連續(xù)不間斷且呈周期脈動(dòng)的攪拌氣體4，攪拌氣體4經(jīng)透氣元件3進(jìn)入電爐2內(nèi)的金屬溶液形成氣泡，在氣體壓力和金屬液體壓力釋放時(shí)體積膨脹，金屬液體對(duì)氣體加熱體積膨脹，氣泡并上浮，在金屬熔池1內(nèi)產(chǎn)生出脈動(dòng)的攪拌效果。通過(guò)數(shù)值仿真證明，采用呈周期脈動(dòng)的攪拌氣體4并對(duì)攪拌氣體4選用合適的脈動(dòng)周期和脈動(dòng)比、對(duì)脈動(dòng)氣體選用合適的脈寬比，對(duì)較淺的金屬熔池1而言，在同樣的攪拌氣體4消耗前提下，攪拌效果以金屬溶液獲得的動(dòng)能評(píng)估可以提高30% 50%以上，并可以取得與現(xiàn)有技術(shù)中在深熔池電爐中連續(xù)攪拌相接近的攪拌效果，這對(duì)電爐爐型設(shè)計(jì)、電爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電爐鋼生產(chǎn)工藝操作帶來(lái)重大影響，克服了要提高現(xiàn)有電爐底吹攪拌效果必須較大增加金屬熔池深度的技術(shù)限制。進(jìn)一步，所述常開(kāi)通道上設(shè)有常開(kāi)調(diào)節(jié)閥恥，由于不同的透氣元件3的不堵塞最小通氣量是不同的，且在實(shí)際生產(chǎn)中還有需要調(diào)節(jié)通過(guò)常開(kāi)通道的不間斷氣體流量的需要，在常開(kāi)通道上設(shè)置常開(kāi)調(diào)節(jié)閥恥用于調(diào)節(jié)不間斷氣體的最小流量，不間斷氣體的流量可以通過(guò)常開(kāi)調(diào)節(jié)閥恥離線(xiàn)設(shè)定。進(jìn)一步，所述脈動(dòng)發(fā)生器5設(shè)置在靠近所述透氣元件3的主管路上，在靠近透氣元件3的主管路上設(shè)置脈動(dòng)發(fā)生器5可獲得更好的脈動(dòng)攪拌效果。本實(shí)施例的脈動(dòng)發(fā)生器5 設(shè)置在主控制閥8和透氣元件3之間。進(jìn)一步，本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置還包括與所述主控制閥8和脈動(dòng)發(fā)生器5并聯(lián)設(shè)置的備用攪拌旁路7，所述備用攪拌旁路7上設(shè)有常閉調(diào)節(jié)閥，備用攪拌旁路7用于在流量控制閥8故障時(shí)提供備用。進(jìn)一步，本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置還包括控制器6，所述控制器6分別與所述供氣管路系統(tǒng)9、脈動(dòng)發(fā)生器5、常閉調(diào)節(jié)閥和主控制閥8電連接，通過(guò)設(shè)置控制器 6可控制攪拌氣體的脈動(dòng)參數(shù)，如脈寬比、周期、各攪拌點(diǎn)脈動(dòng)相位等。常開(kāi)調(diào)節(jié)閥恥和主控制閥8可以由控制器6控制，并調(diào)節(jié)攪拌氣體的脈動(dòng)比，控制器6為工業(yè)控制機(jī)，如PLC。進(jìn)一步，所述透氣元件3設(shè)置在所述電爐2出鋼口附近和/或設(shè)置在所述電爐2 電弧加熱區(qū)附近和/或設(shè)置在所述電爐2加料落料點(diǎn)附近，在生產(chǎn)中，金屬熔池1內(nèi)可能產(chǎn)生的冷區(qū)冷點(diǎn)或過(guò)熱點(diǎn)均是透氣元件3需要加強(qiáng)攪拌的主要區(qū)域，如加料落料點(diǎn)附近和出鋼口附近等處的低溫區(qū)，以及電弧加熱區(qū)附近的高溫區(qū)，加強(qiáng)高溫區(qū)與低溫區(qū)的攪拌，能夠有效增強(qiáng)熔池的對(duì)流熱傳導(dǎo)，加快金屬熔化。綜上，與采用現(xiàn)有的連續(xù)氣體攪拌的金屬熔池相比，在相同攪拌氣體消耗下，采用本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法后，對(duì)連續(xù)廢鋼加料型的電爐而言，提高了落料區(qū)廢鋼的熔化和漂移速度，加快了電弧能對(duì)廢鋼的傳熱效率，提高了電爐系統(tǒng)的熱效率，節(jié)省電能；在電弧區(qū)采用脈動(dòng)的攪拌氣體4攪拌后，攪拌效果提高，加速等離子體加熱的過(guò)熱金屬液的擴(kuò)散，提高熔池傳熱并降底金屬在超高溫度下的揮發(fā)，提高金屬收得率；在出鋼口附近安裝脈動(dòng)氣體攪拌后，提高該冷區(qū)的與熱區(qū)的對(duì)流，降底出鋼口堵塞事故的發(fā)生概率。另外，從電爐操作和電爐裝備的開(kāi)發(fā)考慮，采用脈動(dòng)攪拌氣體攪拌后，在相同攪拌強(qiáng)度下，對(duì)同樣的設(shè)計(jì)目的，如側(cè)壁加料需要較深熔池的連續(xù)型生產(chǎn)爐型，爐型可以做得較淺，爐型設(shè)計(jì)得到改善，這樣，電爐傾動(dòng)出鋼時(shí)傾角等可以較小，改善了對(duì)整個(gè)電爐設(shè)備的安全、維護(hù)、可靠度，并使得電爐操作性較為便利，電爐傾角在幾何結(jié)構(gòu)上與熔池深度成正比的。下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本實(shí)施例采用如上所述金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法為，依次經(jīng)過(guò)所述脈動(dòng)發(fā)生器5、主管路和透氣元件3后進(jìn)入金屬熔池1的攪拌氣體4為流量呈周期性波動(dòng)的不間斷氣體，且所述攪拌氣體4的最小流量大于等于所述透氣元件3 不堵塞的最小通氣量。優(yōu)選的，所述攪拌氣體4流量大于所述攪拌氣體4的每個(gè)脈動(dòng)周期中流量平均值的時(shí)間區(qū)域與所述周期的比值為0. 1-0. 9，所述攪拌氣體4流量最大值與最小值的比值為2-200，采用這樣的攪拌氣體4能夠獲得更好的脈動(dòng)攪拌效果。進(jìn)一步，當(dāng)所述透氣元件3的數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，通過(guò)每個(gè)所述透氣元件3的攪拌氣體的脈動(dòng)相位通過(guò)在控制器6控制下的脈動(dòng)發(fā)生器5單獨(dú)控制，并由所述控制器6實(shí)現(xiàn)矩陣控制。當(dāng)金屬熔池1內(nèi)采用多點(diǎn)脈動(dòng)攪拌時(shí)，對(duì)各攪拌氣體的脈動(dòng)波形可以選擇不同相位以實(shí)現(xiàn)攪拌效果的進(jìn)一步優(yōu)化；當(dāng)金屬熔池1內(nèi)脈動(dòng)點(diǎn)足夠多并布置合理時(shí)，攪拌氣體4可以在控制器6的作用下實(shí)現(xiàn)矩陣相位控制的脈動(dòng)攪拌，并可以適度控制金屬熔池 1的攪拌流動(dòng)，如形成熔池波動(dòng)或旋流。本文所述的脈動(dòng)相位不同是指通過(guò)各個(gè)透氣元件3 的攪拌氣體4脈動(dòng)周期之間的時(shí)間差。下面結(jié)合具體的對(duì)比對(duì)本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖3為現(xiàn)有的連續(xù)攪拌方法中的攪拌氣體波形示意圖，在電爐2的不同工作期內(nèi)， 現(xiàn)有的電爐底吹選擇了不同的吹氣攪拌流量，但在每個(gè)工作周期內(nèi)，通過(guò)每個(gè)透氣元件3 的攪拌氣體4的流量是相對(duì)穩(wěn)定的，稱(chēng)為可調(diào)的連續(xù)吹氣攪拌。圖4為采用本發(fā)明金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法的攪拌氣體波形示意圖，在電爐2 的不同工作期內(nèi)，也選擇了不同的攪拌氣體4流量，但在每個(gè)工作期內(nèi)，通過(guò)每個(gè)透氣元件 3的攪拌氣體4的流量是按一定周期規(guī)律脈動(dòng)的，在脈谷區(qū)，攪拌氣體排氣速度低于平均值，在脈峰區(qū)，攪拌氣體排氣速度高于平均值，稱(chēng)為脈動(dòng)氣體攪拌。如圖所示，在某個(gè)工作期內(nèi)，攪拌氣體4的脈動(dòng)周期T 一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作期的時(shí)間長(zhǎng)度，且本文中所述的脈寬比是指脈峰區(qū)平均時(shí)間寬度Tl與周期T的比值，即T1/T或 Tl ‘ /T ‘；本文種所述的脈動(dòng)比是指脈波峰值V2與脈波谷值Vl之比，即V2/V1或V2丨 /Vl ‘。當(dāng)脈動(dòng)比為1時(shí)就是傳統(tǒng)的連續(xù)吹氣攪拌，當(dāng)脈動(dòng)比為無(wú)窮大時(shí)為脈沖氣體攪拌， 本文中當(dāng)脈動(dòng)比大于等于200時(shí)，攪拌效果接近于脈沖氣體攪拌。需要指出的是，盡管附圖中脈動(dòng)波形是矩形的，但不僅僅限于矩形波，事實(shí)上，由于快速切斷閥fe開(kāi)閉需要時(shí)間，以及閥后管路容積的緩沖效應(yīng)等，波形會(huì)有一定變形，如變?yōu)樘菪蔚?；而快速切斷閥如是指能夠?qū)怏w通路進(jìn)行切斷的機(jī)構(gòu)裝置。值得注意的是，在本發(fā)明中脈動(dòng)吹氣攪拌中脈波谷值決不能為0值，即攪拌氣體4 的流量大于零，這是由于電爐2的生產(chǎn)工況要求的，如果攪拌氣體4的流量為0，電爐溶池1 內(nèi)的金屬液容易在重力作用下滲入透氣元件3的細(xì)導(dǎo)氣管，會(huì)使得透氣元件3堵塞而導(dǎo)致系統(tǒng)失效。下面通過(guò)仿真設(shè)計(jì)對(duì)本實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法進(jìn)行分析。對(duì)實(shí)施例的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法評(píng)估基于數(shù)值仿真分析，分析時(shí)，通過(guò)對(duì)爐型進(jìn)行簡(jiǎn)化，假設(shè)電爐2上設(shè)有兩個(gè)透氣元件3，并分別對(duì)該金屬熔池1模型進(jìn)行不間斷氣體攪拌、脈動(dòng)氣體攪拌、脈沖氣體攪拌，并以不同的電爐2深度進(jìn)行分析，仿真數(shù)據(jù)如下表
權(quán)利要求
1.一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，包括設(shè)置在電爐底部的至少一個(gè)透氣元件和與所述透氣元件相連的攪拌氣體供給裝置，其特征在于所述攪拌氣體供給裝置包括供氣管路系統(tǒng)和與所述透氣元件一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的主管路，所述主管路分別與透氣元件和供氣管路系統(tǒng)相連，所述主管路上設(shè)有主控制閥和脈動(dòng)發(fā)生器，所述脈動(dòng)發(fā)生器包括快速切斷閥和與所述快速切斷閥并聯(lián)設(shè)置的常開(kāi)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，其特征在于所述常開(kāi)通道上設(shè)有常開(kāi)調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，其特征在于所述脈動(dòng)發(fā)生器設(shè)置在靠近所述透氣元件的主管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，其特征在于還包括與所述主控制閥和脈動(dòng)發(fā)生器并聯(lián)設(shè)置的備用攪拌旁路，所述備用攪拌旁路上設(shè)有常閉調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，其特征在于還包括控制器，所述控制器分別與所述供氣管路系統(tǒng)、脈動(dòng)發(fā)生器、常閉調(diào)節(jié)閥和主控制閥電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，其特征在于所述透氣元件設(shè)置在所述電爐出鋼口附近和/或設(shè)置在所述電爐電弧加熱區(qū)附件和/或設(shè)置在所述電爐加料落料點(diǎn)附近。
7.一種采用如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法，其特征在于依次經(jīng)過(guò)所述脈動(dòng)發(fā)生器、主管路和透氣元件后進(jìn)入金屬熔池的攪拌氣體為流量呈周期性波動(dòng)的不間斷氣體，且所述攪拌氣體的最小流量大于等于所述透氣元件不堵塞的最小通氣量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法，其特征在于所述攪拌氣體的每個(gè)脈動(dòng)周期中流量大于所述攪拌氣體流量平均值的時(shí)間區(qū)域與所述周期的比值為 0. 1-0. 9。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法，其特征在于所述攪拌氣體流量最大值與最小值的比值為2-200。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法，其特征在于當(dāng)所述透氣元件的數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，通過(guò)每個(gè)所述透氣元件的攪拌氣體的脈動(dòng)相位通過(guò)所述脈動(dòng)發(fā)生器單獨(dú)控制，并由所述控制器實(shí)現(xiàn)矩陣控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌裝置，包括設(shè)置在電爐底部的至少一個(gè)透氣元件和與透氣元件相連的攪拌氣體供給裝置，攪拌氣體供給裝置包括供氣管路系統(tǒng)和與所述透氣元件一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的主管路，主管路分別與透氣元件和供氣管路系統(tǒng)相連，主管路上設(shè)有主控制閥，所述主管路上還設(shè)有脈動(dòng)發(fā)生器，所述脈動(dòng)發(fā)生器包括快速切斷閥和與所述快速切斷閥并聯(lián)設(shè)置的常開(kāi)通道。還公開(kāi)了一種金屬熔池脈動(dòng)氣體攪拌方法，分別通過(guò)所述常開(kāi)通道的不間斷氣體和通過(guò)所述快速切斷閥的脈動(dòng)氣體匯聚后形成攪拌氣體，所述攪拌氣體通過(guò)所述透氣元件進(jìn)入金屬熔池，所述不間斷氣體的最小流量大于等于所述透氣元件不堵塞的最小通氣量，所述脈動(dòng)氣體的流量呈周期性波動(dòng)。
文檔編號(hào)F27D27/00GK102559993SQ201210015429
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉向東, 劉春霆, 廖遠(yuǎn), 楊寧川, 鐘渝, 黃其明 申請(qǐng)人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司