一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法 |
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| 申请号 | CN202410102862.9 | 申请日 | 2024-01-25 | 公开(公告)号 | CN117925950A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 东北大学; | 发明人 | 齐凤升; 邓朗; 张粮宇; 刘中秋; 李宝宽; | ||||
| 摘要 | 一种RH 真空 精炼装置周期性 电磁搅拌 方法，包括以下步骤，步骤1，将两根浸渍管插入 钢 包的钢液中，打开抽真空装置，然后通入氩气，形成钢液从上升管‑真空室‑ 下降管 ‑钢包‑上升管这一循环流动的过程；步骤2，当吹氩搅拌使钢液循环流动趋于稳定，并最终达到稳定状态时，打开 风 冷或 水 冷装置，在电磁线圈中通入方向周期性改变的交流电，产生交变 磁场 ，不断对RH精炼装置中上升管内的钢液进行周期性电磁搅拌，促使氩气气泡在上升管内 破碎 ，并向上升管中心弥散形成气泡幕，提高脱 碳 、夹杂物去除的精炼反应效率；步骤3，待钢液因 脱碳 反应升温至出钢点 温度 时，将钢液引入下一个工序。本 发明 提高了氩气利用率，延长了上升管使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法，其特征在于，按照以下工艺步骤进行： |
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| 说明书全文 | 一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法技术领域[0001] 本发明属于RH精炼技术领域，具体涉及一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法。 背景技术[0002] 行业对高品质、高纯度钢材的大量需求催生了炉外精炼技术的开发和应用。在目前众多的炉外精炼技术中，RH真空精炼技术以精炼效果好、处理周期短、功能多样、生产钢种多等诸多优点被世界上广泛的钢铁企业所采用，成为二次炉外精炼技术的主流。RH真空精炼技术所采用的RH设备原理是在真空室下部设有两根与其连通的浸渍管，脱气处理时将两根浸渍管插入钢包的钢液中，靠真空室抽气的压差使钢包的钢液由浸渍管进入真空室，维持一定的液面高度，然后通过上升管侧壁的耐火透气砖吹入氩气，利用气泡泵原理驱动钢液通过上升管进入真空室、下降管，流入钢包产生循环流动，并在真空室内脱除气体杂质。RH精炼装置具有真空脱碳、脱气、脱硫、脱磷、升温、均匀钢液成分，补偿钢液温度和去除夹杂物的功能。目前常用的炉外精炼手段包括真空处理、顶枪吹氧、电磁搅拌、吹氩和喷粉，也有这几种方式的组合，例如真空吹氩吹氧、真空吹氩电磁搅拌、钢包吹氩电磁搅拌等。精炼目的主要有脱气、搅拌均匀化、合金化、调整钢液成分等。上述精炼的搅拌方法大多采用对浸渍管或钢包内的钢液进行搅拌，而主要的搅拌方法是电磁搅拌和吹氩搅拌。 [0003] 现有部分学者对RH真空精炼装置施加电磁搅拌技术进行了研究。早先，李宝宽、齐凤升等提出在RH上升管施加旋转电磁搅拌力，较为全面地研究了电磁力对RH装置内流动、脱碳、夹杂物去除的影响，但是其采用的电磁力和气液两相流数学模型简化较多；如图1所示，耿佃桥等在RH上升管或下降管周围安装行波电磁装置，产生与钢液流动方向相同的电磁力，提高了钢液流速，增大了循环流量；如图2所示，雷洪等[CN110423862B]在RH钢包侧壁布置凸型电磁装置进行线性电磁搅拌，改善了钢包内钢液的流动状态，促进了夹杂物的上浮去除；如图3所示，陈士富在RH上升管周围布置U形电磁装置，使管内的钢液产生旋转流动，提高了钢液的流速和循环流量。 [0004] 但是现有技术中还存在如下技术问题： [0005] 在RH精炼装置上升管内的吹氩搅拌，有效地驱动了钢液的循环流动，促进了冶金反应的进行，现有研究大多表明上升管内的氩气为“贴壁”上升，氩气柱局限于管壁，没有充分发挥氩气对驱动上升管钢液、脱碳和去除夹杂物的作用，限制了钢液质量的进一步提升，降低了精炼效益，而且造成了氩气、钢液两相对上升管内壁的冲刷、腐蚀，导致上升管寿命的下降，增加了设备成本。 [0006] 如图1所示，采用克兰姆绕组，存在漏磁、磁场效率低的缺陷，且该技术的电磁装置穿过两根浸渍管的中间，实际RH设备浸渍管之中的空间狭窄，不具备可行性。如图2所示，采用的电磁装置太过庞大，设备成本高，且相邻线圈的相位差90°，普通三相交流电无法满足条件，不便实施。如图3所示，采用的电磁装置产生逆时针方向的电磁力使钢液作单一方向旋转，钢液的湍流强度较低，无法有效“撕裂”贴壁上升的氩气柱使气泡弥散分布于整个上升管。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法，至少解决氩气利用率以及提高上升管使用寿命的问题。 [0008] 一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法，按照以下工艺步骤进行： [0009] 步骤1，将两根浸渍管插入钢包的钢液中，浸渍管具有呈对称布置的上升管和下降管，打开抽真空装置，使钢包内的钢液通过浸渍管流入真空室，然后通过上升管侧壁的耐火透气砖吹入氩气，形成钢液从上升管‑真空室‑下降管‑钢包‑上升管这一循环流动的过程； [0010] 步骤2，当吹氩搅拌使钢液循环流动趋于稳定，并最终达到稳定状态时，打开风冷或水冷装置，在电磁线圈中通入方向周期性改变的交流电，产生交变磁场，不断对RH精炼装置中上升管内的钢液进行周期性电磁搅拌，促使氩气气泡在上升管内破碎，并向上升管中心弥散形成气泡幕，提高脱碳、夹杂物去除的精炼反应效率，改善上升管的工作环境； [0011] 步骤3，待钢液因脱碳反应升温至出钢点温度时，先停止电磁搅拌，并停止风冷或水冷装置，再停止吹氩气及抽真空装置，将钢液引入下一个工序。 [0012] 步骤1中，具体的循环流动过程为：靠真空室抽气产生的压差使钢包内的钢液由浸渍管进入真空室，氩气在压差作用下向上进入真空室，驱动上升管内原本静止的钢液通过上升管进入真空室，真空室内的钢液在重力作用下由下降管流入钢包。 [0014] 所述氩气吹入量为50～200Nm3/h。 [0015] 为检测所述周期性电磁搅拌方法的工业应用是否达到预期效果，提出以下检测方法： [0017] 所述检测方法还包括：检测成品钢的碳含量和夹杂物的含量以判断施加电磁搅拌对钢液脱碳和去除夹杂物的改善效果。 [0018] 所述检测方法还包括：记录工业现场上升管用耐火材料的实际服役炉数以反映电磁搅拌对提高上升管耐火材料使用寿命的实际效果。 [0019] 本发明的有益技术效果为： [0020] 本发明方法通过感应线圈施加方向周期性改变的电流，产生顺、逆方向周期性改变的旋转电磁力以充分搅拌管内的钢液，提高钢液的湍流强度，可促进氩气泡往上升管中心弥散形成“气泡幕”、加强气泡的碰撞破碎，从而提高氩气的利用率，有利于进行脱碳、去除夹杂物等精炼反应。 [0021] 传统RH装置的上升管受到钢液、氩气两相的冲刷、腐蚀，耐火材料的损耗较为严重，本方法可促使“贴壁”上升的氩气往上升管中心运动，可减轻上升管壁受到的气液两相冲刷，有效提高上升管的使用寿命。 [0022] 本发明方法采用线圈‑磁敏传感器和半圆形铁芯环绕上升管外侧，通过测量上升管的磁通密度以反映管内的电磁搅拌效果，可有效克服实际RH浸渍管中部空间狭小而不能布置电磁装置的缺陷，在工业现场具备可行性，设备成本较低。附图说明 [0023] 图1是现有技术RH精炼装置示意图1； [0024] 图2是现有技术RH精炼装置示意图2； [0025] 图3是现有技术RH精炼装置示意图3； [0026] 图4本发明RH真空精炼装置示意图； 具体实施方式[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 [0028] 一种RH真空精炼装置周期性电磁搅拌方法，RH真空精炼装置如图4所示，按照以下工艺步骤进行： [0029] 步骤1，将两根浸渍管插入钢包的钢液中，打开抽真空装置，靠真空室抽气产生的压差使钢包内的钢液由浸渍管进入真空室，浸渍管具有呈对称布置的上升管和下降管，然后通过上升管侧壁的耐火透气砖吹入氩气，氩气在压差作用下向上进入真空室，驱动上升管内原本静止的钢液通过上升管进入真空室，真空室内的钢液在重力作用下由下降管流入钢包，形成钢液从上升管‑真空室‑下降管‑钢包‑上升管这一循环流动的过程； [0030] 步骤2，当吹氩搅拌使钢液循环流动趋于稳定，并最终达到稳定状态时，打开风冷或水冷装置，在电磁线圈中通入方向周期性改变的交流电，产生交变磁场，不断对RH精炼装置中上升管内的钢液进行周期性电磁搅拌，促使氩气气泡在上升管内破碎，并向上升管中心弥散形成气泡幕，提高氩气的利用率以提高脱碳、夹杂物去除等精炼反应的效率，改善上升管的工作环境； [0031] 步骤3，待钢液因脱碳反应升温至出钢点温度时，先停止电磁搅拌，并停止风冷或水冷装置，再停止吹氩气及抽真空装置，将钢液引入下一个工序。 [0032] 所述电磁线圈的电流大小为100～2000A，电流频率为1～20Hz。 [0033] 所述氩气吹入量为50～200Nm3/h。 [0034] 为检测所述周期性电磁搅拌方法的工业应用是否达到预期效果，提出以下检测方法： [0035] (1)采用线圈‑磁敏传感器，将线圈绕制于上升管上部，通过磁敏传感器测量磁通密度的变化反映上升管内钢液、氩气的搅拌效果，磁通密度越大表明搅拌越剧烈； [0036] 当磁通密度最大时，认为上升管内的钢液、氩气湍流强度最大，此时改变电流方向以产生反向的旋转电磁力，当钢液、氩气反转使磁通密度再次达到最大时，改变电流方向，由此确定本方法的周期间隔。 [0037] (2)检测成品钢的碳含量和夹杂物的含量以判断施加电磁搅拌对钢液脱碳和去除夹杂物的改善效果。 [0038] (3)记录工业现场上升管用耐火材料的实际服役炉数以反映电磁搅拌对提高上升管耐火材料使用寿命的实际效果。 [0039] 本发明方法通过施加方向周期性改变的交流电，产生顺、逆方向周期性改变的旋转电磁力以充分搅拌上升管内的钢液，提高湍流强度。 [0040] 本发明方法通过施加方向周期性改变的交流电，可以产生围绕管子中心的周期变向旋转力，驱动钢液作变向旋转流动，且湍流强度较大，有助于气泡破碎。在离心力作用下密度大的钢液会向管壁处移动，促使破碎后的氩气泡向上升管中心移动，合理控制磁场强度大小可使气泡弥散在整个空间(注意电磁力过大可能会使气泡全部聚集于管子中心处，这是不利的)，从而提高氩气的利用率，达到提升RH装置精炼效果和延长使用寿命的目的。 [0041] 本发明方法对上升管内的钢液施加周期变化方向的旋转电磁力，使钢液获得更大的湍流强度，促进氩气泡在上升管内破碎并在管内弥散形成“气泡幕”，加强气泡的碰撞破碎，从而提高氩气的利用率，提高脱碳、夹杂物去除等精炼反应效率，减轻上升管内壁受到的气液两相冲刷，提高上升管的使用寿命。同时，提出三项检测方法，通过检测数据判断搅拌效果。 |
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