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防止 冶金浇注产生旋涡卷渣的装置

阅读：95发布：2022-03-18

专利汇可以提供防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，包括冶金反应器以及浇注接口；浇注接口包括上板、中板以及下板；上下板设有通孔；中板设有两个通孔，其中一个通孔内设有档片；上板下表面设有上凹槽，下板上表面设有下凹槽；中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；中板可相对于上板以及下板滑动。本实用新型不同于现有旋涡流动控制模式，在冶金反应器出钢过程中通过变换出钢口内部结构形式的方式消除钢水旋涡流动的切向运动速度，进而可以显著降低产生旋涡的临界高度，防止上层钢渣被卷吸入下游反应器，控制下渣量。，下面是防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置包括冶金反应器以及浇注接口；所述浇注接口包括上板、中板以及下板；
所述上板设有上板通孔；所述下板设有下板通孔；所述中板设有第一通孔与第二通孔；所述第二通孔内设有档片；所述上板通过中通管与冶金反应器的出口连接；所述下板与上板连接；所述上板下表面设有上凹槽；所述下板上表面设有下凹槽；所述中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；所述中板可相对于上板以及下板滑动。
2.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述冶金反应器为炼钢转炉、连铸钢包或者中间包。
3.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述上板通孔、第一通孔、第二通孔与下板通孔的形状大小一致。
4.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所有通孔都为圆形通孔。
5.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述下板通过螺丝、螺栓、焊接或者粘接的方式与上板连接；中板填充上凹槽与下凹槽组成的空间。
6.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述中板第二通孔内的档片至少为2片。
7.根据权利要求6所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述档片为3～6片；所有档片呈对称分布。
8.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述上板四周设有上板紧箍；所述中板四周设有中板紧箍；所述下板四周设有下板紧箍。
9.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述档片长度为冶金反应器出口内侧半径的0.3～1倍。
10.根据权利要求1所述防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述上板通孔与下板通孔保持对中。

说明书全文

防止冶金浇注产生旋涡卷渣的装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于冶金浇注技术领域，具体涉及一种防止冶金反应器浇注过程产生旋涡卷渣的装置。

背景技术

[0002] 随着高品质钢及特殊性能钢的不断发展，对炼钢、精炼和浇注环节钢水质量提出了更加严格的要求。冶金反应器（如转炉、钢包和中间包）浇注过程中由于钢水初始流动状态的影响，会在浇注中后期发生旋涡流动现象，严重的情况下会产生贯通式的吸气旋涡，将钢水上层的渣层卷吸进入下游反应器，破碎的渣层颗粒会引起尺寸不同，有的会上浮去除，有些细小颗粒因难于去除而滞留在钢水中，形成钢中的非金属夹杂物，最终会影响钢的使用性能。为此，实际生产中为了防止漩涡卷渣，往往会在下渣检测系统检测到有炉渣卷入时立即关闭出钢口，这样使得部分未浇注的钢水成为废钢重新返回钢铁冶炼流程，降低了钢水的收得率。

[0003] 为了防止漩涡卷渣现象，国内外钢铁企业开发了多种涡流抑制装置。1984年美国专利US4601415介绍了一种棱锥形钢水涡流抑制器，该抑制器是一种比重介于钢水和炉渣之间用耐火材料制成的多棱形锥体，锥体中心有一个钢球使锥体定点保持向下，伴随钢液面下降，锥体可逐渐堵住水口，阻止旋涡流动的产生和挡渣，其不足之处在于锥体的比重和中心不易准确把握，而且该抑制器成型加工业比较复杂。中冶公司在现有滑动水口系统基础上提出了一个圆柱形腔体，在腔体立面上对称地开出4个出口，促使钢水到底部后转变为水平流动，据此可以抑制浇注过程中的旋涡流动；由于止旋装置由耐火材料制成，长期受钢水冲刷，其使用寿命难以与钢包内衬寿命相同，需要额外维护，成本很大，而且在冲刷过程中会产生二次污染，特别是在浇注末期会产生一定的汇流漩涡，无法工业化应用。除此以外，还有研究者提出了水口吹气止旋方法，依靠反应器底部吹入的惰性气体破坏旋涡钢水的切向运动速度，可以起到阻止旋涡流动的效果，使用过程中需要合理控制底吹气量，防止气量过大造成的液面裸露，容易造成钢水二次氧化。

[0004] 综合来看，现有技术中，滑动水口系统由于存在成本高、安装位固定、浇注末期会产生汇流旋涡、连续浇注会导致二次氧化污染物上升等缺陷，其他止旋方法同样存在过量余钢、降低金属收率的消极措施；因此很有必要研发一种新的设计简单、易实现的装置，可以有效阻止旋涡，并且该阻旋装置的使用寿命长，具有较强的实际应用价值。发明内容

[0005] 本实用新型提供了一种简便易行的防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，该装置能够有效阻止冶金反应器浇注过程中的旋涡卷渣现象，并且使用寿命长，可应用于冶金过程钢铁材料和其它金属材料的浇注过程，适用于各类型流体的传输过程，提出的旋涡控制方式可以为其他行业借鉴使用。

[0006] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

[0007] 一种防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，包括冶金反应器以及浇注接口；所述浇注接口包括上板、中板以及下板；所述上板设有上板通孔；所述下板设有下板通孔；
所述中板设有第一通孔与第二通孔；所述第二通孔内设有档片；所述上板通过中通管与冶金反应器的出口连接；所述下板与上板连接；所述上板下表面设有上凹槽；所述下板上表面设有下凹槽；所述中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；所述中板可相对于上板以及下板滑动。

[0008] 本实用新型用于阻止冶金反应器浇注末期产生旋涡卷渣，冶金反应器可以为炼钢转炉、连铸钢包、中间包等；中板的滑动通过控制系统控制，对本实用新型而言，中板相对与上板以及下板滑动的控制方式不做限定，可以采用现有驱动器连接控制，对于小型钢包，亦可采用手动抽动方式控制中板滑动。

[0009] 本实用新型的浇注接口为三层结构，根据实际状态分为上、中、下三块板，控制金属液体流量，为本实用新型的核心元件；上板通过中通管与冶金反应器比如浇钢容器出口相连，同时采用氩气密封，上板通孔与下板通孔保持对中；通孔优选为圆形通孔；中板为滑板，开有两个通孔，一个为普通圆形直通孔，另一个为设置了档片的圆形直通孔；金属流体先从冶金反应器出口流出，经过上板通孔，再经过中板通孔，最后从下板通孔进入接收反应器，进行下序工作。进一步优选的，上板通孔、第一通孔、第二通孔与下板通孔的形状大小一致，有利于金属液体顺利流动，还可避免液体外泄。

[0010] 上述技术方案中，下板可以通过螺丝或者螺栓安装在上板下方，也可以焊接或者粘接在上板下方，从而上凹槽与下凹槽形成一个空间，中板位于该空间内，填充该空间，上下板连接，保持中间滑板处于密封状态，防止金属液体泄漏；为了加工方便，优选凹槽为规则形状，方形、圆形或者多边形等；为了精确控制中板的滑动，上凹槽不贯通上板下表面，下凹槽不贯通下班上表面，即中板可在凹槽的一边滑动，而不会穿出凹槽。

[0011] 上述技术方案中，中板第二通孔内的档片至少为2片；所有档片呈对称分布形式，即各挡片之间的相位夹角保持相等；进一步优选，档片为3片式120°布置方式，也可以为4片式90°对称布置方式、5片式72°布置方式和6片式60°布置方式等；挡片长度为冶金反应器出口内侧半径的0.3～1倍，优选0.5倍；挡片厚度与中板厚度相等，档片宽度不做限定，根据金属性质以及流量选择自行限定；档片长度指档片由第二通孔内侧壁伸向第二通孔中轴的长度；不同结构尺寸的第二通孔防止漩涡卷渣的效果均优于直通式开口。

[0012] 优选的技术方案中，为了防止板开裂及避免金属熔液进入裂缝，上板四周设有上板紧箍，中板四周设有中板紧箍，下板四周设有下板紧箍；紧箍为钢带，宽度根据板厚度选择，紧箍厚度一般为1.5～2.5mm；所有板均用箍束缚，有效避免板开裂，防止金属熔液渗入，大大增加接口装置的使用寿命。

[0013] 利用上述装置可以有效防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣，具体方法为，在浇注开始前，中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内，第一通孔与上板通孔、下板通孔对中；然后开启浇注；当冶金反应器中剩余金属液体达到旋涡临界阈值时，滑动中板，将第二通孔与上板通孔、下板通孔对中，继续浇注直至结束；从而有效防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣。

[0014] 本实用新型可以应用于炼钢转炉出钢中后期、连铸钢包浇注末期和中间包浇注后期等；在浇注过程的前期和中期，通过控制中板位置，将中板的普通圆形直通出口与上下两层滑板出口保持对中进行常规浇注，当浇注过程进入后期，系统监测到即将达到形成旋涡的临界液间高度时，调整中板位置，将其出口切换为设置档片的第二通孔，继续进行后期浇注，正常浇注过程中可以调节非全对中的状态减少通钢量。采用此种控制方式后一方面可以延长出口档片的寿命，重要的是可以在浇注后期控制漩涡卷渣现象。

[0015] 本实用新型中，新型三层滑板结构的浇注接口的上板与冶金反应器出口相连接，并且采用惰性气体（如氩气）密封连接部位；下板与后续的接收反应器连接形式依据具体接收反应器而有所不同，如对于炼钢转炉，则无需连接其它部件，直接出钢即可；对于连铸钢包，下板需要与中间包长水口相连；对于连铸中间包，下板需要与结晶器浸入式水口（SEN）相连，并且连接部位需要采用惰性气体密封，防止连接部位吸气造成钢水二次氧化而受到污染。

[0016] 滑板连接结束后，调节中层滑板，将原型直通孔与上下滑板开口保持对中，随后开启浇注模式，钢水以此通过上滑板口、中滑板口和下滑板口，进入下一个反应器。整个浇注前半阶段一直保持该浇注模式不变。

[0017] 当浇注过程进入后半阶段，依据反应器内钢水液面高度与所剩钢水重量之间的关系，实时预测钢水液面的下降高度，当钢水液面达到临界旋涡高度时，调整中层滑板，使设置档片的出口与上下滑板出口相对中，然后继续进行浇注，附有档片的出口就可以限制钢水的切向流动速度，起到阻止旋涡流动的目的。在后半期的浇注过程中，保持此模式不变。直至液面降低到极低状态，切换至由下渣监测系统联动控制浇注模式，一旦监测到水口下渣，立即关闭出钢口，完成整个浇注过程。

[0018] 本实用新型的有益效果：

[0019] （1）本实用新型首次公开了一种可以有效防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，在浇注接口的中层滑板额外设置一个附有档片的出钢口，通过设置的档片可以实现浇注后期阻止旋涡流动的效果；本实用新型方法简单，应用效果突出。采用本实用新型提出的阻旋技术，可以大大降低乃至消除冶金反应器浇注后期的旋涡卷渣现象，显著降低反应器浇注后期的余钢量，与现有技术相比可降低40%，提高钢水收得率，为下游工序提供清洁优质钢水，稳定生产铸坯及轧材的内部质量。

[0020] （2）本实用新型通过在浇注接口内部设置不同形式的档片结构，利用档片阻止旋涡运动的切向流动速度，延迟乃至消除浇注末期的漩涡流动现象；对于解决现有冶金反应器浇注过程中的旋涡卷渣难题具有显著的应用效果；可以最低限度地减少下渣量，有利于钢水的洁净度的提高，为炼钢生产提供高质量的钢水，满足后续生产工序对钢水质量的苛刻需求，特别是对于高品质钢、优特钢的生产，本实用新型具有较高的工业应用价值。附图说明

[0021] 图1为防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置的结构示意图；

[0022] 图2为实施例一浇注接口的上板、中板以及下板结构示意图；

[0023] 图3为实施例一浇注接口操作过程示意图；

[0024] 图4为实施例二浇注接口的中板结构示意图；

[0025] 其中，冶金反应器1、浇注接口2、上板3、中板4、下板5、中通管6、上板通孔7、下板通孔8、第一通孔9、第二通孔10、档片11、上板紧箍12、中板紧箍13、下板紧箍14。

具体实施方式

[0026] 以下将参照附图，对本实用新型的优选实施案例进行详细描述。应当理解，优选实施案例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

[0027] 实施例一

[0028] 参见附图1-2，一种防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，包括冶金反应器1、浇注接口2；浇注接口包括上板3、中板4以及下板5；上板通过中通管6与冶金反应器的出口连接；下板与上板通过螺丝连接；中板可相对于上板以及下板滑动；采用拉杆即可控制中板滑动，拉杆可以与气缸或者驱动器等连接，也可以人工操作。上板3四周设有上板紧箍12，中板4四周设有中板紧箍13，下板5四周设有下板紧箍14；紧箍为钢带，宽度与板厚相当，紧箍厚度为2mm，有效避免板开裂，防止金属熔液渗入，大大增加接口装置的使用寿命。上板3设有上板通孔7，下板5设有下板通孔8，上板通孔与下板通孔保持对中；中板4设有第一通孔9与第二通孔10；第二通孔内设有档片11，档片为3片式120°布置方式，呈对称分布；档片可以与中板一体成型；上板下表面设有上凹槽，下板上表面设有下凹槽；中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内，填充上凹槽与下凹槽组成的空间。上板通孔、第一通孔、第二通孔与下板通孔的形状大小一致，都为圆形通孔。

[0029] 国内某炼钢厂250t炼钢转炉，出钢口直径180mm，利用上述防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣，采用该三层浇注接口形式，中板第二通孔设计成三片式档片结构，呈120°均匀分布，档片长度为45mm。

[0030] 步骤1：将三层浇注接口的上滑板与转炉出口相连接，并且采用惰性气体（氩气）密封连接部位。下板的连接形式依据具体反应器而有所不同，如对于炼钢转炉，则无需连接其它部件，直接出钢即可；对于连铸钢包，下滑板需要与中间包长水口相连；对于连铸中间包，下滑板需要与结晶器浸入式水口（SEN）相连，并且连接部位需要采用惰性气体密封，防止连接部位吸气造成钢水二次氧化而受到污染。本实施例下板下段为钢水包。

[0031] 步骤2：三层浇注接口连接结束后，调节中板，将第一直通孔与上下板开口保持对中，随后开启浇注模式，钢水以此通过上板口、中板口和下板口，进入下一个反应器。整个浇注前半阶段一直保持该浇注模式不变。

[0032] 步骤3：当浇注过程进入后半阶段，依据反应器内钢水液面高度与所剩钢水重量之间的关系，实时预测钢水液面的下降高度，当钢水液面达到临界旋涡高度时，调整中滑板，使设置档片的第二通孔与上下板出口相对中，然后继续进行浇注，设有档片的出口就可以限制钢水的切向流动速度，起到阻止旋涡流动的目的。在后半期的浇注过程中，保持此模式不变。直至液面降低到极低状态，切换至由下渣监测系统联动控制浇注模式，一旦监测到水口下渣，立即关闭出钢口，完成整个浇注过程，浇注过程中，浇注接口中板操作示意图见图3。采用常规出钢口形式，出钢中期会出现旋涡卷渣现象；使用新型浇注接口后，中期漩涡卷渣完全消失，余钢量减少近43%。

[0033] 实施例二

[0034] 防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置与实施例一结构一致，只是其中中板4第二通孔10内设有档片11，档片为4片式90°布置方式，呈对称分布，参见图4；冶金反应器为连铸钢包。

[0035] 某炼钢厂250t钢包，满包钢水液面高度4.7m，出钢口直径200mm，钢包上连铸平台浇注中间包过程中，由于精炼站静置时间有限，常规浇注过程中，依靠自动下渣检测系统控制钢水出口，一般余钢量约1.2t。利用上述防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣，在中板内部第二通孔设置4片式呈90°均匀分布的档片，档片长度60mm。采用实施例一的浇注步骤，中期漩涡卷渣完全消失，余钢量降至0.7t左右，余钢量减少近40%。

[0036] 实施例三

[0037] 防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置与实施例一结构一致，只是其中第二通孔内设有档片为5片式呈72°均匀分布，档片长度30mm。某炼钢厂45t中间包，出钢口直径120mm；利用本实用新型的防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣，采用实施例一的浇注步骤，中期漩涡卷渣完全消失，余钢量减少近41%。

[0038] 实施例四

[0039] 防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置与实施例一结构一致，只是其中第二通孔内设有档片为6片式呈60°均匀分布，档片长度50mm。某炼钢厂300t炼钢转炉，出钢口直径160mm，用于钢水包；利用本实用新型的防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣，采用实施例一的浇注步骤，中期漩涡卷渣完全消失，余钢量减少近42%。

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