專利名稱：鋼鐵澆注方法及下水口磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對鋼鐵鑄模澆注方法及所用滑動下水口磚的改進(jìn)，尤其涉及一種能夠?qū)?現(xiàn)“雨淋式”澆鑄，以進(jìn)一步凈化鋼液、排出鋼液中有害氣體，減少有害氣體殘留在鋼錠中形 成縮孔缺陷的鋼鐵澆注方法及所用下水口磚。
背景技術(shù)：
為了獲得高質(zhì)量的潔凈鋼液，通常做法是向真空爐內(nèi)加入復(fù)合精煉劑，使鋼液中 的脫氧產(chǎn)物和夾雜物形成液相上浮和去除。另外采用真空爐外精煉，不采用中間包和保護(hù) 渣，使耐火材料和液渣等對鋼液的污染降低到最低程度等等。但是所有措施都不能解決有 害氣體的夾雜對鋼錠質(zhì)量產(chǎn)生的影響，鋼液中存在有害氣體殘留，會導(dǎo)致在鋼錠中形成縮 孔缺陷。此外，為防止鋼水澆鑄過程中的二次氧化，還采用真空澆鑄，真空澆鑄僅是與外界 空氣隔絕，并不能排除鋼液中有害氣體。人們?yōu)闇p少鋼液中有害氣體，同樣較多采用類似脫雜方法。通過添加助劑予以去 除，例如中國專利CN1693487脫氧鋼液凈化劑，加入可有效去除鋼液中的有害氣體，可使 鋼中含氧量可降至20ppm以下，可有效地凈化鋼液提高產(chǎn)品的合格率。中國專利CN1786202鋼鐵冶煉用含碳球團(tuán)，加入鋼液中不僅能增碳，而且能減少 鋼中夾雜物，去除有害氣體，并能凈化晶界，細(xì)化晶粒，從而提高鋼的韌性。中國專利CN1329174鋼液凈化劑及凈化鋼液方法，用鐘罩壓入法或包底沖入法將 制成的凈化劑熔塊，加入到鋼液下面，實現(xiàn)自下而上脫氧、脫硫、除氣、去除非金屬夾雜物。采用加入各種凈化劑、脫氧劑化學(xué)處理方法去除氣體雜質(zhì)方法，雖然能夠去除一 些有害氣體雜質(zhì)，然而由于凈化劑、脫氧劑的加入，在凈化去除氣體雜質(zhì)的同時，必然產(chǎn)生 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，這些反應(yīng)產(chǎn)物存在也必然影響鋼液的質(zhì)量，同時此法還增加了成本。中國專利CN1434135鑄造澆注用小鋼包吹氣凈化方法和裝置。通過設(shè)置在鋼液包 底部吹氣裝置向包內(nèi)鋼液中吹入惰性氣體，以此減少液體金屬內(nèi)的有害氣體和雜質(zhì)。通過 鋼包底部吹入惰性氣體，其作用是使鋼液形成“翻騰”效應(yīng)從而使包底渣浮至液面去除，同 時“翻騰”附帶釋出部分氣體，因此排氣難以徹底。中國專利CN101602104中間包及使用該中間包去除非金屬雜物方法，在中間包內(nèi) 設(shè)置一氣幕擋墻，通過氣幕擋墻往鋼液中吹入氬氣彌散成氣泡，吸附鋼液中的N、0等有害 氣體，降低鋼液中這些元素的含量；同時氣泡上浮，起攪拌鋼液作用，帶起鋼液中氧化物、氮 化物、硫化物、硅酸鹽等無機(jī)非金屬夾雜物，使得它們被鋼液面的渣料吸附，鋼液的潔凈度 進(jìn)一步提高。此法同前一樣，向鋼液中吹入氬氣排氣難以徹底，其次，采用中間包和保護(hù)渣 增加了耐火材料和液渣對鋼液污染，并且易產(chǎn)生二次雜質(zhì)。上述不足仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過物理手段，不產(chǎn)生任何 副產(chǎn)物，能簡便有效高質(zhì)量排除熔融鋼液中有害氣體的鋼鐵澆注方法。本發(fā)明另一目的在于提供一種簡便實現(xiàn)上述方法所用下水口磚。本發(fā)明第一目的實現(xiàn)，主要改進(jìn)是在鋼液澆鑄下流過程中，通過向下流鋼液噴吹 對鋼液無害的惰性氣體將鋼液吹散，使?jié)茶T下流鋼液實現(xiàn)“雨淋式”散淋下落澆鑄，使鋼液 中有害氣體溢出得到排除，鋼液的潔凈度進(jìn)一步的提高，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn) 本發(fā)明目的。具體說，本發(fā)明鋼鐵澆注方法，包括在真空室內(nèi)鋼液下流澆注，其特征在于鋼 液下流澆注過程中，通過向下流鋼液噴吹對鋼液無害惰性氣體，使下流鋼液呈雨淋狀下落。本發(fā)明向下流鋼液噴吹對鋼液無害惰性氣體，使?jié)茶T下流鋼液呈雨淋狀下落，從 而使得鋼液中所含有害氣體得到釋放溢出，達(dá)到降低和排除目的。噴吹惰性氣體使下流鋼 液呈雨淋狀下落，其中一種較好噴吹惰性氣體，是在下水口中進(jìn)行，由于下水口與鑄模間存 在一定空間，從而有利于溢出有害氣體的散出，此外，下水口接近鑄模不易造成新的卷吸外 界氣體；其中更好為下水口周面同時向下落鋼液噴吹對鋼液無害惰性氣體，可以使下落澆 鑄鋼液充分發(fā)散實現(xiàn)全截面雨淋狀下落，使鋼液中有害氣體徹底散出?？紤]到下落鋼液因噴吹形成發(fā)散，為方便使發(fā)散鋼液收縮注入鑄模?？?，一種較 好方式是下水口下方、鑄?？谏戏?下水口與鑄模口間)設(shè)置有耐鋼液、且對鋼液基本無污 染的匯流環(huán)，例如石墨匯流環(huán)，使雨淋發(fā)散鋼液收斂。由于澆鑄是在真空室內(nèi)進(jìn)行，通過調(diào) 節(jié)真空度、鋼液下流量等，也可以省略匯流環(huán)。本發(fā)明所說對鋼液無害惰性氣體，為技術(shù)人員所知，例如氬氣、氮氣、氖氣，此屬于 現(xiàn)有技術(shù)。鋼鐵澆鑄普遍采用滑動水口磚來控制鋼流速度，為使鋼液下落雨淋狀效果更好， 較好噴吹是在下水口內(nèi)進(jìn)行。因此優(yōu)化實現(xiàn)本發(fā)明方法用下水口磚，包括下水口本體，其特 征在于下水口厚度內(nèi)有連通外供氣的中空氣室，下水口鑄孔內(nèi)壁面分布有多個連通氣室的 吹氣通道。外供氣進(jìn)入下水口氣室，通過各吹氣通道向下流鋼液噴吹對鋼液無害的惰性氣 體，將下落鋼液吹散呈雨淋狀，使得內(nèi)含有害氣體得以溢出，從而達(dá)到排除熔融鋼液中的有 害氣體目的。本發(fā)明中下水口壁厚度內(nèi)中空氣室，主要用于向各吹氣通道供氣，以減化各吹氣通道直接 外連供氣，以及均勻各吹氣通道吹氣壓力?？紤]到下水口尺寸體積較小，以及下水口磚厚度 有限，從既有利于提高吹氣均勻性，又避免全環(huán)形中空氣室影響強(qiáng)度，一種較好是中空氣室 呈二段或三段弧形結(jié)構(gòu)，各段弧形氣室分別外連供氣，并連接若干吹氣通道，例如不少于3 個。根據(jù)下水口大小，吹氣通道設(shè)計數(shù)量不同，一個優(yōu)選原則是較好內(nèi)周面分布間隔越小越 好，可以更好提高吹散均勻性。周面各吹氣通道出口，一種較好出口大致在同平面，有利于雨淋狀鋼液不偏斜；其 中更好是出氣口位于下水口下部，例如最下排出口距水口出口 3-8cm以內(nèi)，這樣噴吹離出 鋼口近更有利于吹散鋼液，以及有害氣體溢出。吹氣通道，一種較好為采用直通孔結(jié)構(gòu)，既方便制作，又可以減小吹氣阻力；直通 吹氣通道較好呈向下斜置，向下斜噴更容易形成雨淋式下落，其中斜度可以為15 85度，其中更好為30-50度。每個直通通氣孔的孔徑，較好為1 5mm，此孔徑范圍具有較好吹散 效果。吹氣通道，一種更好為上下有若干層，可以更好使鋼液發(fā)散呈雨淋式下落。然而，應(yīng)當(dāng)理解技術(shù)人員通過對本發(fā)明技術(shù)方案的理解，實現(xiàn)使下落鋼液呈雨淋 狀，并非唯一只有采用下水口噴吹惰性氣體才能夠?qū)崿F(xiàn)，只是相對于下流鋼液在其他部位 噴吹，下水口位置更好。本發(fā)明通過向澆鑄下流鋼液噴吹對鋼液無害的惰性氣體，同時控制下流鋼液流 量，以及噴吹氣量、氣速，可以使下流鋼液在下落過程中形成類似雨淋狀液滴下落注入鋼錠 模，鋼液呈雨淋狀下落，發(fā)散的鋼液使存在于鋼液中的有害氣體得以溢出得到排除，從而簡 便有效實現(xiàn)使鋼液中有害氣體排出，避免有害氣體夾雜在澆鑄鋼錠中形成縮孔缺陷。經(jīng)實 澆對比試驗，采用本發(fā)明方法澆鑄鋼錠探傷基本未發(fā)現(xiàn)縮孔。本發(fā)明方法較現(xiàn)有技術(shù)采用 向鋼液中加入“吸氣或反應(yīng)劑”，物理方法排氣不產(chǎn)生反應(yīng)物雜質(zhì)，從而不會造成新的污染。 本發(fā)明較佳實現(xiàn)鋼液雨淋狀所用下水口，使向鋼液噴吹惰性氣體在下水口鑄孔內(nèi)內(nèi)進(jìn)行， 通過同時控制下流鋼液流量，以及噴吹氣量、氣速，可以達(dá)到最優(yōu)排除鋼液中有害氣體，控 制簡單容易實現(xiàn)，同時因下水口更接近澆鑄口，不易造成新的卷吸外界氣體，并且也不需增 加附屬設(shè)備。下水口壁厚內(nèi)設(shè)置氣室以及連通的噴吹通道，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，基本不改 變下水口制造工藝。向下傾斜直通噴吹孔，以及噴吹孔出口設(shè)置在下水口下部，更容易使鋼 液形成雨淋式下落。以下結(jié)合一個優(yōu)化具體實施例，示例性說明及幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明實質(zhì)，但實 施例具體細(xì)節(jié)僅是為了說明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù)方案，因此不應(yīng)理解 為對本發(fā)明總的技術(shù)方案限定，一些在技術(shù)人員看來，不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實質(zhì)性增加 和/或改動，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡單改變或替換，均屬本發(fā)明保 護(hù)范圍。


圖1為本發(fā)明一種實現(xiàn)雨淋式澆鑄下水口磚結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明雨淋式澆鑄示意圖。
具體實施例方式實施例參見圖1、2，本發(fā)明實現(xiàn)鋼液雨淋式下落用下水口 4，形狀結(jié)構(gòu)、尺寸同相 同規(guī)格的現(xiàn)有技術(shù)下水口。下水口下部壁厚內(nèi)有一定高度的環(huán)形連通氣室1(也可以是間 斷二至三個弧段)，氣室1與外供氣管3連通，下水口鑄孔內(nèi)周面均勻分布有若干相間、上下 4層多個向下傾斜45度的直通通氣道2，通氣道進(jìn)氣口與環(huán)形連通氣室連通，各層出氣口平 面大致齊平，最下層出氣口接近下水口出口，例如距出口端面3-5cm。澆注時，按現(xiàn)有技術(shù)真空澆注方式，中間包5下方通過滑板機(jī)構(gòu)連接實施例下水 口 4，下水口下方有石墨導(dǎo)流環(huán)支架7定位的石墨導(dǎo)流環(huán)6，導(dǎo)流環(huán)下方為鑄錠模8。中間 包5下部至鑄錠模8設(shè)置在真空室9內(nèi)。澆鋼時，通過進(jìn)氣管3吹入0. 2-0. 3Mpa氬氣，使 下落鋼液呈“雨淋式”下落，通過石墨導(dǎo)流環(huán)匯集注入鑄錠模8。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本專利構(gòu)思及具體實施例啟示下，能夠從本專利公 開內(nèi)容及常識直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到也可采用其他方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征間的相互不同組合，例如環(huán)形氣室及吹 氣孔的改變，等等的非實質(zhì)性改動，同樣可以被應(yīng)用，都能實現(xiàn)本專利描述功能和效果，不 再一一舉例展開細(xì)說，均屬于本專利保護(hù)范圍。
為描述上的方便，本發(fā)明所述水口磚和下水口為同義語。
權(quán)利要求
鋼鐵澆注方法，包括在真空室內(nèi)鋼液下流澆注，其特征在于鋼液下流澆注過程中，通過向下流鋼液噴吹對鋼液無害惰性氣體，使下流鋼液呈雨淋狀下落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵澆注方法，其特征在于向下流鋼液噴吹對鋼液無害惰性氣 體在下水口中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鋼鐵澆注方法，其特征在于下水口與鑄模間有耐鋼液、且對 鋼液基本無污染的匯流環(huán)。
4.鋼鐵澆注用下水口磚，包括下水口本體，其特征在于下水口厚度內(nèi)有連通外供氣的 中空氣室，下水口鑄孔內(nèi)壁面分布有多個連通氣室的吹氣通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于吹氣通道上下有若干層，各 層出口大致齊平。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于吹氣通道在下水口下端，最 下層出口接近下水口出口端面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于吹氣通道呈向下斜置直通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于吹氣通道向下頒斜15 85度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于吹氣通道向下頒斜30 50度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于各吹氣通道孔徑為1 5mm ο
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一權(quán)利要求所述鋼鐵澆注用下水口磚，其特征在于吹氣 通道在下水口內(nèi)周面均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明是對鋼鐵澆注用下水口磚的改進(jìn)，其特征是在下水口內(nèi)壁中設(shè)計有存氣室，存氣室與下水口鑄孔之間制作了兩組以上非對應(yīng)的，且有一定斜度的直通通氣孔，當(dāng)鼓入氬氣后，氬氣通過存氣室和存氣室與下水口鑄孔之間的有一定斜度的直通通氣孔向流出的鋼液斜向向下吹出，使鋼液形成鋼液液滴，將鋼液像“下雨”一樣注入鋼錠模，有效地將存于鋼液中的氣體排出，解決了有害氣體的夾雜對鋼錠質(zhì)量產(chǎn)生的影響。
文檔編號B22D11/117GK101905319SQ20101024898
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者周翔, 胡小成, 胡潔, 榮海林, 蔣正躍, 邱毅 申請人:宜興市耐火材料有限公司;洛陽中重鑄段鍛有限責(zé)任公司