專利名稱：一種提高鋼液潔凈度的連鑄中間包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高鋼液潔凈度的連鑄用中間包，特別 是適用于深液面、大容量中間包。
背景技術(shù)：
隨著冶金技術(shù)的快速發(fā)展以及用戶對鋼材潔凈度、質(zhì)量要求的進一步提高，連鑄 中間包，作為煉鋼生產(chǎn)流程最后一個盛裝液態(tài)鋼水的容器，已由原來只作為鋼液的儲存器 和分配器的簡單容器轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂芯鶆蜾撘撼煞趾蜏囟?，防止二次氧化，去除鋼種夾雜物、凈 化鋼質(zhì)、微合金化等冶金功能的反應(yīng)器。同時，人們開發(fā)了多項中間包冶金技術(shù)如使用大 容量中間包、使用擋墻和壩、安裝過濾器、中間包首爐大流量吹氬、采用高堿度覆蓋劑、中間 包加熱、中間包喂絲、離心中間包夾雜物聚集與去除技術(shù)等，主要從增大中間包容量、改進 中間包結(jié)構(gòu)、設(shè)置合理的控流元件、改善鋼液流動特性、增加輔助設(shè)施等方面來增強中間包 的冶金功能。中間包底部安裝多孔透氣磚吹氬技術(shù)，是20世紀(jì)末發(fā)展起來的一項去除鋼液中 非金屬夾雜物新技術(shù)。其原理是利用與鋼液流動方向垂直的條形彌散型透氣磚置于中間包 底某一最佳位置，吹入氬氣，氬氣透過透氣磚上浮形成一道微氣泡氣幕屏障，稱為“氣幕擋 墻”，類似于在包底設(shè)置了壩，可以起到改變流體運動軌跡，延長中間包內(nèi)流體停留時間，吸 附有害氣體元素，促進夾雜物聚合分離等作用。國內(nèi)外用中間包氣體凈化去除夾雜物，主要 有在中間包內(nèi)埋設(shè)透氣管、安裝透氣梁和噴槍噴吹氣體等方式。它在一定程度上適應(yīng)潔凈 鋼發(fā)展的要求，利用中間包吹氬形成的氣幕擋墻代替堰壩的設(shè)想，一方面可減少耐火材料 用量，降低其被沖蝕而進人鋼液的機會；另一方面有利于氣泡捕獲鋼液中的小顆粒夾雜物， 并促使其上浮去除。盡管國外已有鋼廠實施，并取得一定的實效；但在國內(nèi)，中間包底吹氬 技術(shù)的研究還處于起步階段，主要集中于實驗室基礎(chǔ)研究，工業(yè)試驗及工業(yè)應(yīng)用都鮮見報 道。在中間包澆注區(qū)安裝氣霧擋墻主要利用了氬氣泡的清洗作用，相關(guān)研究表明，在 中間包注流沖擊區(qū)吹氬，可充分利用氬氣泡的攪拌和清洗的雙重作用，去除夾雜物的作用 更加顯著，主要原因是①在中間包注流區(qū)吹氬，強大的鋼水湍流強度可將氬氣泡擊碎成彌 散小氣泡，細小氣泡在上浮過程中對夾雜物產(chǎn)生兩個方面的作用一是有利于夾雜物碰撞 長大；二是氬氣泡可以捕捉夾雜物顆粒，并攜帶夾雜物顆粒一同上浮去除。②由于注流區(qū)離 水口較遠，碰撞長大后的夾雜物有較長時間上浮排出。CN1978093A公開了 一種提高鋼液純凈度的中間包冶金方法，包括將中間包分隔 成精煉、鋼液混均澆注區(qū)；在精煉區(qū)設(shè)置電磁攪拌，對注入精煉區(qū)的鋼液進行電磁攪拌；精 煉區(qū)鋼渣可通過升高液面由精煉區(qū)流渣槽排出，鋼液由精煉區(qū)底部通道流入鋼液混均澆注 區(qū)，使鋼液成分和溫度均勻化等方法。該發(fā)明專利通過在中間包精煉區(qū)設(shè)置電磁攪拌，利用 電磁力攪拌鋼液，存在設(shè)備投資大，機構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備維護、運行成本高等缺點。CN201186337Y提供了一種中間包氣幕擋墻和具有氣幕擋墻的中間包，該適用新型提供的氣幕擋墻具有與永久層的接觸面積增大，在鋼水中長時間沖擊不易松動，安全性高 等特點。具有該氣幕擋墻的中間包，主要利用了氬氣泡的清洗作用，并未充分利用氬氣泡的 攪拌作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，依據(jù)中間包控流裝置設(shè)計應(yīng)簡單實用、綜 合效果最佳的原則，充分利用氬氣泡攪拌和清洗雙重效果，提供一種安全、實用、簡便、能顯 著改善鋼水中夾雜物、氣體分離效果，提高鋼液潔凈度和鋼坯質(zhì)量的連鑄中間包。一種提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，由中間包主體、中間包下水口(5)、大包 長水口(3)、透氣磚(9)、溢流槽O)、擋渣墻(1)和壩(6)構(gòu)成。中間包下水口(5)安裝在 中間包主體的底部的一側(cè)；大包長水口(3)安裝于中間包主體(4)上方鋼包底部的滑 動水口上；壩(6)安裝在中間包主體的底部。擋渣墻(1)安裝在大包長水口( 和壩 (6)之間，將中間包⑷分為注流沖擊區(qū)(10)和澆注區(qū)(11)，所述擋渣墻⑴為上大下小的 梯形，兩側(cè)與中間包主體的兩個側(cè)壁連接，底部留有下部開口，頂面與包體上沿平齊。 所述溢流槽( 安裝于注流沖擊區(qū)(10) —側(cè)的包壁上；所述透氣磚(9)安裝在中間包注流 沖擊區(qū)(10)底部。優(yōu)選的，大包長水口(3)的上端安裝于中間包注流沖擊區(qū)(10)上方鋼包底部的滑 動水口上，下端浸入中間包鋼液面下8mm-15mm。所述透氣磚(9)安裝在中間包注流沖擊區(qū)(10)底部，透氣磚(9)上表面高出中間 包注流沖擊區(qū)(10)底部工作層表面，注流沖擊區(qū)底部工作層加厚。所述透氣磚(9)與氣室(8)相連，氣室(8)透過金屬管(7)與外接氬氣管相連。優(yōu)選的，透氣磚高出中間包注流沖擊區(qū)工作層10mm-50mm。優(yōu)選的，注流沖擊區(qū)(10)底部工作層比澆注區(qū)(11)底部工作層厚50mm-150mm。優(yōu)選的，所述溢流槽( 安裝在中間包注流沖擊區(qū)(10) —側(cè)的包壁上部。中間包擋墻、壩、大包長水口、中間包下水口、金屬管均采用公知的形狀。優(yōu)選的，所述提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，分布設(shè)置2-3個擋渣墻(1)、2_3個中 間包下水口(5)和2-3個壩(6)，擋渣墻(1)位于大包長水口⑶的兩側(cè)和壩(6)之間。壩 (6)位于大包長水口(3)兩側(cè)的擋渣墻(1)和中間包下水口(5)之間的中間包主體的 底部。所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包的制造方法，包括下列步驟1)安裝透氣磚注流沖擊區(qū)(10)底部的透氣磚(9)在中間包(4)澆注、打結(jié)耐材前定位并預(yù)先放 入，2)澆注、打結(jié)中間包主體中間包(4)的主體與透氣磚(9)結(jié)合密實、無縫隙；透氣磚(9)的上表面要高出注 流沖擊區(qū)(10)底部工作層上表面10mm-50mm ；注流沖擊區(qū)(10)底部工作層比澆注區(qū)底部 工作層厚50mm-150mm ；3)中間包自然風(fēng)干、小火烘烤，4)中間包烘烤
步驟3)的中間包自然風(fēng)干、小火烘烤后，大火烘烤3小時，溫度達到1000-1100°C 時，將中間包(4)移至澆注位，并將外部氬氣管道與連接氣室(8)的金屬管(7)連接；同時， 對大包長水口( 和中間包下水口(5)進行烘烤；5)通過透氣磚(9)從中間包⑷的底部吹入氬氣，將包內(nèi)的空氣趕出，以減少或防 止開澆后未加入保護渣、覆蓋劑前鋼液的吸氣及二次氧化。上述得到的中間包可直接用于鋼液澆鑄。大包開澆后，鋼液經(jīng)大包長水口 3進入 中間包注流沖擊區(qū)10，在注流沖擊區(qū)10內(nèi)受到底部透氣磚9吹入氬氣(氬氣壓力、流量的 控制應(yīng)以注流沖擊區(qū)10內(nèi)鋼液面不裸露、微動為準(zhǔn))形成的氬氣泡的攪拌、清洗作用，鋼液 內(nèi)的氣體及夾雜物被氬氣泡捕捉并攜帶上浮，被頂渣吸附進入頂渣層，并適時通過安裝在 注流沖擊區(qū)10內(nèi)的溢流槽2排出，使鋼液得到凈化。被凈化了的注流沖擊區(qū)10的鋼液經(jīng) 擋渣墻1的底部進入澆注區(qū)11，在流動過程中受到壩6的阻擋作用上浮，最終通過中間包下 水口 5流出。通過擋渣墻1、壩6合理設(shè)置，鋼液在澆注區(qū)11內(nèi)進一步改善了流動特性，延 長在中間包內(nèi)的停留時間，促進了剩余夾雜物的上浮，提高了鋼液的潔凈度，增強了中間包 的冶金效果。中間包內(nèi)控流裝置設(shè)置，應(yīng)以簡單適用、綜合效果最佳為原則，盡可能地延長鋼水 在中間包內(nèi)的停留時間，最大限度地促進夾雜物的上浮和去除，加速鋼水的混合，均勻鋼水 的成分和溫度，對多流連鑄盡量使各流股鋼水的流動特征趨于一致。本發(fā)明提供的提高鋼液潔凈度的中間包，在注流沖擊區(qū)安裝透氣磚，在大包開澆 后，通過與外部連接的氬氣管道及氣室吹入氬氣，充分利用氬氣泡緩沖、攪拌和清洗注流鋼 液的作用，降低鋼液注流對中間包底部沖擊，加強了對鋼液的攪拌和清洗，有效促進鋼水中 氣體及夾雜物的上浮分離。同時，通過采取在中間包注流沖擊區(qū)加入高堿度保護渣和碳化 稻殼形成雙層保護渣結(jié)構(gòu)，利用溢流槽適時放渣等措施，保證鋼中氣體、夾雜物被及時捕 獲、排出，凈化了鋼液。利用擋渣墻、壩配合改善澆注區(qū)鋼液的流動特性，延長鋼液在中間 包內(nèi)的停留時間，進一步促進夾雜物的上浮，均勻鋼液的成分和溫度，增強中間包的冶金效 果，提高鑄坯質(zhì)量。


圖1是單流中間包結(jié)構(gòu)示意2是雙流中間包結(jié)構(gòu)示意3是附圖1俯視4是附圖2俯視5是底部透氣磚示意圖其中1-擋渣墻，2-溢流槽，3-大包長水口，4-中間包主體，5-中間包下水口， 6-壩，7-金屬管，8-氣室，9-透氣磚，10-注流沖擊區(qū)，11-澆注區(qū)
具體實施例方式以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，但本發(fā)明并不局限于此。實施例1如圖1和圖3所示，一種提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，包括擋渣墻1，溢流槽2，大包長水口 3，中間包主體4，中間包下水口 5，壩6，透氣磚9組成。中間包下水口 5安裝在中間包主體4的底部的一側(cè)；大包長水口 3安裝于中間包 主體4上方鋼包底部的滑動水口上(大包長水口 3的上端安裝于中間包注流沖擊區(qū)10上 方鋼包底部的滑動水口上，下端浸入中間包鋼液面下8mm-15mm)；壩6安裝在中間包主體4 的底部。擋渣墻1安裝在大包長水口 3和壩6之間，擋渣墻1將中間包4分為注流沖擊區(qū) 10和澆注區(qū)11兩部分。所述擋渣墻1為上大下小的梯形，兩側(cè)與中間包主體4的兩個側(cè)壁 連接，底部留有下部開口，頂面與包體上沿平齊。所述溢流槽2安裝于注流沖擊區(qū)10—側(cè) 的包壁上；所述透氣磚9安裝在中間包注流沖擊區(qū)10底部。注流沖擊區(qū)10底部的透氣磚9在中間包4澆注、打結(jié)耐材前定位并預(yù)先放入，中 間包主體分為永久層和工作層，工作層下部為永久層；利用特制胎膜澆注、打結(jié)中間包4的 永久層、工作層，并保證中間包4的永久層、工作層與透氣磚9結(jié)合密實、無縫隙；透氣磚9 的上表面要高出注流沖擊區(qū)10底部工作層上表面10mm-50mm。同時，要使注流沖擊區(qū)10底 部工作層比澆注區(qū)底部工作層厚50mm-150mm。當(dāng)中間包4自然風(fēng)干、小火烘烤后，大火烘烤 3小時左右，溫度達到1000-1100°C時，將中間包4移至澆注位，并將外部氬氣管道與連接氣 室8的金屬管7連接。同時，對大包長水口 3和中間包下水口 5進行烘烤。開澆前，通過透氣磚9從中間包4的底部吹入氬氣，將包內(nèi)的空氣趕出，以減少或 防止開澆后未加入保護渣、覆蓋劑前鋼液的吸氣及二次氧化。大包開澆后，鋼液經(jīng)大包長水 口 3進入中間包注流沖擊區(qū)10，在注流沖擊區(qū)10內(nèi)受到底部透氣磚9吹入氬氣(氬氣壓 力、流量的控制應(yīng)以注流沖擊區(qū)10內(nèi)鋼液面不裸露、微動為準(zhǔn))形成的氬氣泡的攪拌、清洗 作用，鋼液內(nèi)的氣體及夾雜物被氬氣泡捕捉并攜帶上浮，被頂渣吸附進入頂渣層，并適時通 過安裝在注流沖擊區(qū)10內(nèi)的溢流槽2排出，使鋼液得到凈化。被凈化了的注流沖擊區(qū)10 的鋼液經(jīng)擋渣墻1的底部進入澆注區(qū)11，在流動過程中受到壩6的阻擋作用上浮，最終通過 中間包下水口 5流出。通過擋渣墻1、壩6合理設(shè)置，鋼液在澆注區(qū)11內(nèi)進一步改善了流動 特性，延長在中間包內(nèi)的停留時間，促進了剩余夾雜物的上浮，提高了鋼液的潔凈度，增強 了中間包的冶金效果。實施例2如圖2和圖4所示，一種提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，包括擋渣墻1，溢流槽2， 大包長水口 3，中間包主體4，中間包下水口 5，壩6，透氣磚9組成。兩個中間包下水口 5安裝在中間包主體4的底部的兩側(cè)側(cè)；大包長水口 3安裝于 中間包主體4的上方鋼包底部的滑動水口上(大包長水口 3的上端安裝于中間包注流沖擊 區(qū)10上方鋼包底部的滑動水口上，下端浸入中間包鋼液面下8mm-15mm)；兩個壩6安裝在 中間包主體4的底部。兩個擋渣墻1安裝在大包長水口 3和壩6之間，擋渣墻1將中間包 4分為注流沖擊區(qū)10和澆注區(qū)11 ；中間為注流沖擊區(qū)10，兩側(cè)為澆注區(qū)11。所述擋渣墻1 為上大下小的梯形，兩側(cè)與中間包主體的兩個側(cè)壁連接，底部留有下部開口，頂面與包 體上沿平齊。所述溢流槽(2)安裝于注流沖擊區(qū)(10) —側(cè)的包壁上；所述透氣磚(9)安裝 在中間包注流沖擊區(qū)(10)底部。注流沖擊區(qū)10底部的透氣磚9在中間包4澆注、打結(jié)耐材前定位并預(yù)先放入， 利用特制胎膜澆注、打結(jié)中間包4的永久層、工作層，并保證中間包4的永久層、工作層與 透氣磚9結(jié)合密實、無縫隙；透氣磚9的上表面要高出注流沖擊區(qū)10底部工作層上表面10mm-50mm。同時，要使注流沖擊區(qū)10底部工作層比澆注區(qū)底部工作層厚50mm-150mm。當(dāng) 中間包4自然風(fēng)干、小火烘烤后，大火烘烤3小時左右，溫度達到1000-1100°C時，將中間包 4移至澆注位，并將外部氬氣管道與連接氣室8的金屬管7連接。同時，對大包長水口 3和 中間包下水口 5進行烘烤。 開澆前，通過透氣磚9從中間包4的底部吹入氬氣，將包內(nèi)的空氣趕出，以減少或 防止開澆后未加入保護渣、覆蓋劑前鋼液的吸氣及二次氧化。大包開澆后，鋼液經(jīng)大包長水 口 3進入中間包注流沖擊區(qū)10，在注流沖擊區(qū)10內(nèi)受到底部透氣磚9吹入氬氣(氬氣壓 力、流量的控制應(yīng)以注流沖擊區(qū)10內(nèi)鋼液面不裸露、微動為準(zhǔn))形成的氬氣泡的攪拌、清洗 作用，鋼液內(nèi)的氣體及夾雜物被氬氣泡捕捉并攜帶上浮，被頂渣吸附進入頂渣層，并適時通 過安裝在注流沖擊區(qū)10內(nèi)的溢流槽2排出，使鋼液得到凈化。被凈化了的注流沖擊區(qū)10 的鋼液經(jīng)擋渣墻1的底部進入注流沖擊區(qū)10兩側(cè)的澆注區(qū)11，在流動過程中受到壩6的阻 擋作用上浮，最終通過中間包本體4兩側(cè)下水口 5流出。通過擋渣墻1、壩6合理設(shè)置，鋼液 在澆注區(qū)11內(nèi)進一步改善了流動特性，延長在中間包內(nèi)的停留時間，促進了剩余夾雜物的 上浮，提高了鋼液的潔凈度，增強了中間包的冶金效果。
權(quán)利要求
1.一種提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，由中間包主體G)、中間包下水口(5)、大包長 水口(3)、透氣磚(9)、溢流槽O)、擋渣墻(1)和壩(6)構(gòu)成。中間包下水口(5)安裝在中 間包主體的底部的一側(cè)；大包長水口(3)安裝于中間包主體的上方鋼包底部的滑 動水口上；壩(6)安裝在中間包主體的底部。擋渣墻(1)安裝在大包長水口(3)和壩 (6)之間，將中間包(4)分為注流沖擊區(qū)(10)和澆注區(qū)(11)；所述擋渣墻(1)為上大下小的梯形，兩側(cè)與中間包主體(4)的兩個側(cè)壁連接，底部留有 下部開口，頂面與包體上沿平齊。所述溢流槽( 安裝于注流沖擊區(qū)(10) —側(cè)的包壁上； 所述透氣磚(9)安裝在中間包注流沖擊區(qū)(10)底部。
2.如權(quán)利要求1所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于大包長水口(3)的 上端安裝于中間包注流沖擊區(qū)(10)上方鋼包底部的滑動水口上，下端浸入中間包鋼液面 下 8mm-15mm0
3.如權(quán)利要求1所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于，所述透氣磚(9)安 裝在中間包注流沖擊區(qū)(10)底部，透氣磚(9)上表面高出中間包注流沖擊區(qū)(10)底部工 作層表面，注流沖擊區(qū)底部工作層加厚。
4.如權(quán)利要求1 3任一項所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于，所述透 氣磚(9)與氣室(8)相連，氣室(8)透過金屬管(7)與外接氬氣管相連。
5.如權(quán)利要求4所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于，透氣磚高出中間 包注流沖擊區(qū)工作層10mm-50mm。
6.如權(quán)利要求1 5任一項所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于，注流沖 擊區(qū)底部工作層比澆注區(qū)底部工作層厚50mm-150mm。
7.如權(quán)利要求1 6任一項所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于，所述溢 流槽( 安裝在中間包注流沖擊區(qū)(10) —側(cè)的包壁上部。
8.如權(quán)利要求1 7任一項所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，其特征在于，所述提 高鋼液潔凈度的連鑄中間包，分布設(shè)置2-3個擋渣墻(1)、2-3個中間包下水口( 和2-3個 壩(6)，擋渣墻⑴位于大包長水口(3)的兩側(cè)和壩(6)之間，壩(6)位于大包長水口(3) 兩側(cè)的擋渣墻(1)和中間包下水口(5)之間的中間包主體的底部。
9.如權(quán)利要求1 8任一項所述的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包的制造方法，包括下 列步驟1)安裝透氣磚注流沖擊區(qū)(10)底部的透氣磚(9)在中間包(4)澆注、打結(jié)耐材前定位并預(yù)先放入，2)澆注、打結(jié)中間包主體中間包(4)的主體與透氣磚(9)結(jié)合密實、無縫隙；透氣磚(9)的上表面要高出注流沖 擊區(qū)(10)底部工作層上表面10mm-50mm ；注流沖擊區(qū)(10)底部工作層比澆注區(qū)底部工作 層厚 50mm-150mm ；3)中間包自然風(fēng)干、小火烘烤，4)中間包烘烤步驟3)的中間包自然風(fēng)干、小火烘烤后，大火烘烤3小時，溫度達到1000-1100°C時，將 中間包(4)移至澆注位，并將外部氬氣管道與連接氣室(8)的金屬管(7)連接；同時，對大 包長水口(3)和中間包下水口(5)進行烘烤；5)通過透氣磚(9)從中間包的底部吹入氬氣，將包內(nèi)的空氣趕出。
全文摘要
一種提高鋼液潔凈度的連鑄中間包，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，由中間包、透氣磚、溢流槽、擋渣墻和壩構(gòu)成。本發(fā)明提供的提高鋼液潔凈度的連鑄中間包充分利用氬氣泡攪拌和清洗雙重效果，具有安全、實用、簡便、能顯著改善鋼液中夾雜物、氣體分離效果，提高鋼液潔凈度和鋼坯質(zhì)量等特點。
文檔編號B22D41/00GK102078957SQ20101060399
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者孫永喜, 張偉, 時振明, 李法興, 杜國強, 王立君, 竇圣朋, 裴建華, 馬佐倉 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司