CN101352755A - 多个滑动水口钢水包倒包脱气和真空铸锭的设备和工艺 - Google Patents
多个滑动水口钢水包倒包脱气和真空铸锭的设备和工艺 Download PDFInfo
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Abstract
多个滑动水口包倒包脱气和真空铸锭的设备和工艺。属于真空钢流脱气法领域。避免现有真空铸锭法中滑动水口包在大气中向塞杆中间包倒包时“二次氧化”产生的污染钢水的缺陷。本发明由多个滑动水口包和脱气盖及真空室等组成。装好锭模的真空室抽真空，再将装有保护渣的滑动水口中间包烘烤后坐在真空室盖上并扣脱气盖抽真空。首个钢水包坐到脱气盖上开水口倒包脱气，到规定时间开中间包水口开始真空铸锭，首包钢水浇完时，脱气盖下破真空，吊走空包，坐新包，再抽真空后开新包水口倒包脱气向中间包补充钢水使真空铸锭连续进行，以此类推浇完大锭。由于倒包脱气和破真空时中间包中有液渣阻隔大气和钢水，使本发明避免了现有真空铸锭法的“二次氧化”等缺陷。
Description
技术领域
本发明属于真空钢流脱气法中倒包脱气法(TD-SLD)和真空浇铸法(TD-VC)技术领域。
进一步延伸也涉及真空钢包脱气法中吹Ar搅拌钢包脱气法(FinKL)法，我国多称VD法的技术领域。(注1)
背景技术
1.现有钢液“真空铸锭技术”现状是：
一包或多包钢水均为盛有LF精炼后未脱气(或脱气)钢水的滑动水口钢水包，用天车吊到坐在真空室盖上的塞杆式中间包上方，在大气中向塞杆式中间包中注入钢水进行倒包。真空室中真空度达到67Pa时，中间包中钢液面有一定高度时，打开塞杆，进行真空浇铸(TD-VC法)，最后浇铸成一支大锭或多包钢水依次倒包合浇一支特大钢锭。(注2)
该法设备和工艺看似简单适用，但本发明人认为最大缺点是：
在大气中进行倒包操作时，钢水流股密切接触大气，吸收空气中氧、氮形成氧化物、氮化物夹杂，吸收空气中水份，增加钢水中的氢含量。
中间包中钢水流股出水口后进入真空状态，冲化密封Al片经导流管后，开始放出大量气体，流股呈一定扩散角喷淋成滴状落入钢锭模中，在“二次氧化”中吸收的氢可以放出，但已形成的氧化物、氮化物夹杂则很难全部去除，残留在钢中必定影响钢的质量。同时中间包的衬砖、塞杆袖砖、塞头砖等耐火材料由于机械和化学侵蚀也会给钢中带来有害夹杂物，长时间浇铸过程，塞头也可能出现事故，影响整个浇铸。
有资料报导(注3)：在精炼和脱气后钢水进行“连铸”拉坯时，尽管钢包滑动水口和连铸机中间包之间采用长水口，中间包和结晶器钢液面采用侵入式水口和Ar气保护浇铸等措施，但仍然发生“二次氧化”，增加了连铸坯中有害夹杂物，报导统计了不同钢种连铸成坯时，发现有害夹杂物来源中因“二次氧化”所造成的比例如下：
含Mn低碳管线钢中 占32.26％
钢轨钢和轴承钢中 占23.53％
弹簧钢中 占50％
现有真空浇铸的大钢锭或特大钢锭均为供锻造大型或特大型锻件，再加工成重要特大型机加件，由于切取“试样”远比轧坯轧材和连铸坯困难得多，因此由于大气中倒包发生的“二次氧化”所造成的非金属夹杂物所占比例及危害方面报导资料很少见到。
因为特大机加件使用条件十分严格，因此我们还是有必要在真空浇铸过程中避免大气中倒包时的“二次氧化”和塞杆式中间包中耐火材料对钢水的污染及防止浇铸事故。
2.对塞杆式钢水包的“倒包和真空铸锭的一种双联式结构(注4)”的技术分析：
该方案可以进行一包盛有精炼后未脱气钢水的塞杆式钢水包，坐在脱气盖上向已抽成真空并坐在真空室盖上的塞杆式中间包进行倒包脱气。钢水有一定高度时再由塞杆式中间包中向真空铸锭室中一支大钢锭模进行真空浇铸。可以避免大气中倒包时的“二次氧化”产生的缺陷。两次钢流脱气，效果明显。但本方案中使用塞杆式钢水包，在精炼钢水和真空脱气处理时十分不便，需要钢包先不装塞杆，水口用特殊充填材料堵好后，接盛钢水、精炼、脱气、处理完毕后，再到指定工位用特殊设备将塞杆***钢水，人工连接塞杆升降机构。再放出充填材料后，方能开始浇铸，会延长浇铸时间。塞杆式钢水包早已在二十多年前淘汰。
另高温和真空状态下的塞杆横梁运动导入装置工作条件差，塞头也容易出事故，本方案生产过程中两个塞杆式钢水包耐火材料对钢水的污染也较大。
(注1)：供实审用资料第467页表16-37中FinKL法和表16-38中TD-SLD法和TD-VC法；
(注2)：供实审用资料第484页图16-147和图16-148；
(注4)：供实审用资料第483页图16-146(a)
以上资料来源：真空工程技术 化学工业出版社2006年8月第一版
书号ISBN7-5025-8649-0
(注3)：供实审用资料第280页图3-125a、b
资料来源：洁净钢-洁净钢生产工艺技术 冶金工业出版社2006年10月第一版
书号ISBN7-5024-4106-9
发明内容
1.发明目的
克服现有钢水真空铸锭技术的主要缺点：
(1)避免钢水在大气的中“二次氧化”；
(2)尽可能减少耐火材料对钢水的污染；
(3)尽可能简化设备，简化工艺；
(4)减少浇铸过程的事故；
2.技术方案
2.1设备构成
附图1是本发明的“多个滑动水口钢水包倒包脱气和真空铸锭设备”的结构示意图。图中附图标记号内容如下：内容中[]为本说明书中简称。
1-盛有精炼后钢水的滑动水口钢水包，可以是经过脱气处理(或未处理)钢水。[钢包]
2-钢包在包壳底部加高了的空间内按装的可在真空条件下使用的滑动水口及其开启机构和水冷防热装置。[水口]
3-钢包壳底下部和脱气盖上部装有密封圈的上、下法兰。[法兰]
4-倒包脱气用真空脱气盖。[脱气盖]
5-脱气盖上倒包脱气用钢水导流管及其真空密封用铝片及密封圈。[导流管]
6-脱气盖下部带有气动弧形防热板的密封圈保护器的法兰和中间包(或钢包)包壳上部水冷法兰。[法兰]
7-滑动水口中间包[中间包]，也可是滑动水口钢水包。[钢包]
8-中间包(或钢包)在包壳底部加高了的空间内按装的可在真空条件下使用的滑动水口及其开启机构和水冷防热装置。[水口]
9-中间包(或钢包)包壳下部和真空室盖上部装有密封圈的上、下法兰。[法兰]
10-真空铸锭室室盖[真空室盖]
该盖比现有真空室盖承受重量大很多，包括两个钢包自重(或一个钢包加一个中间包自重)，及一包半包钢水加炉渣的重量和脱气盖与上抽气管道的重量总和，再加上抽真空后的大气压力。为此联同真空室体都要同时加固才行。
11-真空室盖中心钢水真空浇铸用导流管及其密封用铝片及密封圈。[导流管]
12-真空室盖和真空室体间装有密封圈的上、下法兰。[法兰]
13-真空铸锭室。[真空室]
建议真空室壁采用双层水冷结构，真空浇铸完毕后用盖车移走真空盖时，另用天车吊来一水冷盖扣在真空室上，生产热水供生活及采暖用，当然要“带模红锭”的冷却制度允许才行。
14-坐在真空室中心的特大钢锭模的保温帽。[保温帽]
15-坐在真空室中心的特大钢锭模。[锭模]
16-锭模的模底板。[模底板]
17-锭模的铸锭底盘。[底盘]
18-真空室的真空抽气管道。[下抽气管道]
19-真空室盖顶部的下法兰下边和真空室盖内部之间设置的管线和伐门，开始真空浇铸前供法兰内部安装水口机构的空间抽成真空用。[伐门]
20-脱气盖的侧部真空抽气管道。[上抽气管道]
21-脱气盖顶部的法兰下边和上抽气管道内部之间设置的管线和伐门，开始倒包脱气前供法兰内部安装水口机构的空间抽成真空用。[伐门]
2.2生产工艺方案
2.2.1多个滑动水口包倒包脱气和真空浇铸双联法生产特大钢锭的工艺。参照附图1，其主要流程为：
(a)坐模底板、大钢锭模及保温帽
脱气盖(4)和真空室盖(10)均在待用工位，并分别装好导流管(5)和导流管(11)及密封用Al片和密封圈，关上伐门(19)和(21)。
用天车将模底板(16)放在真空室(13)中心的底盘(17)上，再吊放特大钢锭模(15)，最后坐上烘烤良好的保温帽(14)，吸风清理锭模(15)内耐火材料等垃圾。
(b)扣真空室盖
用盖车将真空室盖(10)平移到真空室(13)中心对正上、下法兰(12)后落下真空室盖(10)到真空室(13)上，靠自重将法兰(12)的密封胶圈压紧。
(c)坐滑动水口中间包
用天车吊来中间包(7)，使上、下法兰(9)对正后落到真空室盖(10)上压紧，中间包(7)装有一定数量配制的固体保护渣并随中间包(7)一块烘烤到规定温度。
(d)扣脱气盖，对中间包开始抽真空
用升降平移或升降旋转设备将脱气盖(4)中心对准中间包(7)中心，伸开脱气盖下部的法兰(6)胶圈保护器上气动弧形防热板后落下脱气盖(4)，使其扣在中间包(7)上的水冷法兰上。同时开上抽气管道(20)对脱气盖(4)和中间包(7)的空间开始抽真空。
(e)坐第一个钢水包
用天车将盛有精炼后未经脱气的第一个钢水包(1)吊到脱气盖(4)上方对正上、下法兰(3)后坐在脱气盖(4)上，打开伐门(21)，靠真空和自重将法兰(3)胶圈压紧密封。
(f)第一包钢水开始倒包脱气
当脱气盖(4)内部真空度达到67Pa时，使装有水口机构(2)的空间内空气被抽走后，立即关上伐门(21)。打开钢水包(1)上的水口(2)，钢水流股进入真空冲化密封用Al片经过导流管(5)后大量放出气体，流股呈较大扩散角喷淋成液滴落入中间包(7)内，并继续放出气体。
(g)中间包开始真空浇铸
倒包脱气后经一定时间中间包内钢液面升到一定高度，固体保护渣也熔化成液渣后，开下抽气管道(18)和开伐门(19)对真空室(13)和中间包壳下部水口机构的空间开始抽真空，大约5-6分钟真空度达到67Pa时，关伐门(19)，打开中间包(7)的水口(8)，已倒包脱气后的钢水流股再次进入真空并冲化Al片，经过导流管(11)后呈较小扩散角喷淋成液滴落入真空室(13)中心布置的特大钢锭模(15)内，由于扩散角较小，因此喷淋成液滴状流股不会冲刷锭模(15)内壁和保温帽(14)耐火材料保温层。
(h)破真空换钢水包和再建真空继续倒包脱气
当第一个钢水包(1)浇完见渣前，立即关水口(2)，并停止上抽气管道(20)抽气，通入氮气破真空，此时大气进入中间包(7)上方，但由于中间包(7)钢水面上已经形成一层合适的液体保护渣可以阻隔大气进入钢水，因此破真空的时段内可以避免大气对中间包中钢水的“二次氧化”。
破真空后用天车吊走空包，并吊来第二个盛有精炼后未脱气钢水的钢包(1)对正法兰(3)后坐在脱气盖(4)上，开上抽气管道(20)和开伐门(19)，开始抽真空，大约5-6分钟真空度达到67Pa时，关伐门(19)，开水口(2)继续进行倒包脱气，向中间包(7)中下降的钢水面上补充新的钢水。
为确保破真空到重建真空重新开始倒包脱气，这个大约十几分钟时间内中间包(7)中钢水正常不断的进行真空浇注，要求破真空前中间包(7)内要有足够按正常注速可浇注大约20分钟左右时间的钢水量才行。
以此类推可以再一次破真空换第三个钢水包(1)来倒包脱气补充中间包中钢水继续真空浇铸……，当最后一包钢水浇完后关水口(2)，关上抽气管道(20)，通入氮气破真空，当中间包中钢水浇到大钢锭帽口(14)时，关小水口(8)，按帽口注速浇注，浇满补缩完毕后，关水口(8)，关下抽气管道(18)，通入氮气真空室破真空。
(i)结束工作
吊走最后一支空钢水包(1)，升起脱气盖(4)并收拢法兰(6)的气动弧形防热板来保护密封胶圈，旋开或移开脱气盖(4)和上抽气管道(20)到待用工位。吊走中间包(7)到指定场地放出余钢并倾出液渣，再吊到装配修砌工位。
用盖车升起并移走真空室盖(10)到待用工位，同时用现有真空铸锭技术方法向特大钢锭保温帽(14)投放帽口发热剂和保温剂。
特大钢锭按现有真空铸锭技术规程冷却、脱帽及吊出真空室，脱锭后热送锻造加热炉或热处理退火。清理修砌保温帽(14)、模底板(16)和清理真空室(13)内表面及大钢锭模(15)内表面，热锭模(15)按规程冷却待用。
在此工艺流程中除开始抽真空和浇完后破真空外，过程中“换包”时脱气盖(4)内破真空和再建真空的次数＝特大钢锭所需钢水的包数-1，例如两包钢水真空浇铸一支大锭时，破真空和再建真空的次数＝2-1＝1；且破真空再建真空时，脱气盖(4)不动。
2.2.2第一个钢水包直接真空浇铸加倒包脱气双联法的工艺，参照附图1，其主要流程为：
(a)坐模底板、大钢锭模及保温帽
脱气盖(4)和真空室盖(10)均在待用工位，并分别装好导流管(5)和导流管(11)及其密封用的Al片和密封圈，关上伐门(19)和(21)。
用天车将模底板(16)放在真空室(13)中心的底盘(17)上，再吊放特大钢锭模(15)，最后坐上烘烤良好的保温帽(14)，吸风清理锭模(15)内部的耐火材料的垃圾。
(b)扣真空室盖并予抽真空
用盖车将真空室盖(10)平移到真空室(13)中心处使上、下法兰(12)对正落到真空室(13)上，同时开下抽气管道(18)对真空室(13)予抽真空。
(c)坐第一个钢水包并开始真空铸锭
用天车吊来盛有精炼后钢水的第一个钢水包(7)，因为具有真空铸锭设备的各大重机公司炼钢分厂均有百吨级的初炼电弧炉和配套的LF精炼炉及VD脱气装置等设备，所以第一包钢水可以是精炼后再经VD法脱气后的VD钢水包，也可以是精炼未脱气处理的LF钢水包。工艺要求第一个钢水包中炉渣应具有一定成份和熔点及温度，保证下步工序第二个钢水包向第一个钢包中倒包脱气过程中和第二包钢水浇完后破真空、吊空包、换新包到重建真空的时段内液体炉渣不结壳并能阻隔大气进入钢水，全过程要求液渣不会混入钢水。
将第一个钢水包(7)吊到真空室盖(10)上，使上下法兰(9)对正后，钢水包(7)落下，打开伐门(19)，当真空室内真空度达到67Pa时再关上伐门(19)，打开水口(8)开始真空铸锭，如果第一个钢水包(7)经过VD脱气，则钢水流股冲化密封Al片经导流管(11)后放出气体数量较少，因此呈较小的扩散角喷淋成液滴落入大钢锭模(15)内。
如果第一个钢水包是未经脱气处理时，经导流管(11)后其放出气体数量很大，因此呈较大的扩散角喷淋成液滴落入大钢锭模(15)内。
(d)扣脱气盖
当第一个钢水包(7)是未经脱气钢水，并需要在本设备进行VD法脱气处理时，要求钢水面上应该有约1米的自由高度。在坐包后同时旋转或平移脱气盖(4)设备，使脱气盖(4)和第一个钢水包(7)间的上下法兰(6)对中，伸开法兰(6)的气动弧形防热板并扣下脱气盖(4)到钢水包(7)上，开上抽气管道(20)抽真空，开始包底透气砖吹Ar搅拌对钢包(7)中未脱气钢水进行VD法脱气，钢水中放出的气体被上抽气管道(20)抽走。VD处理完毕后，真空室内真空度达到67Pa时，打开水口(8)，开始真空铸锭。
如第一个钢水包(7)是经VD法脱气后钢水或是未脱气钢水但不需要在本设备上进行VD法脱气处理时，则扣上脱气盖(4)后可以不必立即开上抽气管道(20)抽真空，也不用透气砖吹Ar搅拌。
脱气盖(4)中心导流管(5)上密封用Al片的下平面受第一个钢水包(7)中VD法脱气或钢水渣面的高温辐射，应有一层绝热耐火涂料防止熔化才好。
(e)坐第二个钢水包并开始倒包脱气
当第一个钢水包(7)中钢水面降到规定高度时，必须吊来盛有未脱气钢水的第二个钢水包(1)对正上下法兰(3)后落下坐在脱气盖(4)上，开伐门(21)，开上抽气管道(20)对脱气盖(4)内进行抽真空，真空度达到67Pa时关伐门(21)，打开水口(2)开始倒包脱气。
第二个钢水包(1)中未脱气的钢水流股冲化Al片经导流管(5)后大量放出气体，因此呈较大的扩散角的流滴落入第一个钢水包(7)中，补充钢水保证真空浇铸连续进行。
(f)破真空换第三个钢水包再建真空倒包脱气
当第二个钢水包(1)中钢水浇完见渣前，立即关上水口(2)并停止上抽气管道(20)抽真空，通人氮气破真空，此时大气进入第一个钢水包(7)渣面上方，钢水面上由于有一层液渣阻隔了大气进入钢水，因此可以避免了大气的“二次氧化”。破真空后立即吊走空包并吊来盛有未脱气钢水的第三个钢水包(1)使法兰(3)对正后坐在脱气盖(4)上，开上抽气管道(20)，开伐门(21)，开始抽真空，大约5-6分钟真空度可达到67Pa时关伐门(21)，开第三个钢水包(1)的水口(2)进行倒包脱气，向第一个钢水包(7)中补充钢水保证真空浇铸连续进行。
在破真空吊走空包到坐新包再建真空重新开始倒包脱气这段十几分钟时间内，原第一个钢水包(7)内要有足够的钢水，即保证有按正常大钢锭锭身注速时浇铸大约20分钟的钢水量才行。以此类推第三包钢水浇完后，破真空换第四个钢水包再建真空继续倒包脱气……。当按计划最后一包钢水浇完后关水口(2)，关上抽气管道(20)，通人氮气破真空。当第一个钢包(7)中钢水浇到特大钢锭帽口(14)时，关小水口(8)按帽口注速浇铸，浇完补缩完毕后，关水口(8)。关下抽气管道(18)，通人氮气，真空室(15)内破真空。
(g)结束工作
吊走最后一支空钢水包，升起脱气盖(4)并收拢法兰(6)气动弧形防热板来保护密封用胶圈，旋转或平移脱气盖(4)和上抽气管道(20)到待用工位。
吊走第一个钢水包(7)到指定场地放出余钢倾出液渣，再吊到装配修砌工位。
用盖车升起并移走真空室盖(10)到待用工位，同时用现有真空铸锭技术方法向特大锭模保温帽(14)投放帽口发热剂及保温剂。
特大钢锭模按现有的技术规程冷却、脱帽及吊出真空室，脱锭后热送到锻造加热炉或热处理退火。清理修砌保温帽(14)、模底板(16)和清理真空室(15)内表面及大锭模(15)内表面，热锭模(15)按规程冷却待用。
在此工艺流程中除开始时抽真空和浇铸后破真空外，过程中换钢水包时，脱气盖(4)内破真空和再建真空的次数＝特大钢锭所需钢水包数-2。例如两包钢水真空浇铸一支大锭时，破真空再建真空次数＝2-2＝0，即不需换包不需破真空和再建真空。
且破真空和再建真空时，脱气盖(4)不动。
此工艺比2.2.1工艺过程简单，且不需要滑动水口中间包，只需一个普通滑动水口VD钢水包和几个LF钢水包即可。也不需在中间包中加固体保护渣和烘烤，总浇铸时间也短些，温降也小些。
2.2.3-包精炼后钢水的滑动水口钢水包直接真空浇铸一支大钢锭的工艺
同一台设备，如只需要一包精炼后钢水真空浇铸一支大钢锭时，只需将脱气盖和上抽气管道停在待用工位，滑动水口钢水包直接坐在真空室盖上后，打开水口向已予抽真空的真空室内大钢锭模内进行真空铸锭即可。请参照附图2，其主要工艺流程为：
(a)坐模底板、大钢锭模及保温帽
真空室盖(10)在待用工位，已装好导流管(11)及其密封用Al片及胶圈，关上伐门(19)。
用天车将模底板(16)放在真空室(13)中心的底盘(17)上，再吊放大钢锭模(15)，最后坐上烘烤良好的保温帽(14)，吸风清理锭模(15)内耐火材料等垃圾。
(b)扣真空室盖并予抽真空
用盖车将真空室盖(10)平移到真空室(13)中心对正法兰(12)后落下，开下抽气管道(18)予抽真空。
(c)坐滑动水口钢水包后开始真空浇铸
用天车吊来盛有精炼后未脱气(或脱气)钢水的滑动水口钢水包(7)到真空室盖(10)上对正法兰(9)后坐下钢水包，开伐门(19)，真空室(13)内真空度达到67Pa时，关伐门(19)打开水口(8)开始真空铸锭。钢水流股冲化铝片经下导流管(11)进入真空，放出气体呈一定的扩散角喷淋成液滴落入大钢锭模中，液滴流股不会直接冲刷锭模内壁和保温帽耐火材料工作层。当钢水升到帽口后将水口(8)关小调整到帽口规定的注速，帽口补缩够高后，关闭水口(8)，关下抽气管道(18)，通入氮气破真空。
(d)结束工作
吊走空包(7)到指定场地放出余钢倾出流渣，再吊到装配修砌工位。
用盖车升起并移走真空室盖(10)到待用工位，同时用现有真空铸锭技术方法向大锭模保温帽(14)投放帽口发热剂及保温剂。
大锭按现有的技术规程冷却、脱帽及吊出真空室，脱锭后热送到锻造加热炉或热处理退火。清理修砌保温帽(14)、模底板(16)和清理真空室(15)内表面及大锭模(15)内表面，红锭模(15)按规程冷却待用。
此工艺最简单，是取代现有真空铸锭技术一包钢水采用塞杆式中间包浇铸一支大锭的最佳方案。可避免大气的二次氧化，避免中间包耐火材料污染钢水、节能和节省浇铸时间、减少温降、减少浇铸事故等优点。
3有益效果
3.1和用现有“真空铸锭设备和工艺”多包钢水依次在大气中向坐在真空室盖上塞杆式中间包中倒包，再由中间包中钢水向真空室中特大钢锭模连续真空浇铸一支特大钢锭的技术来对照。
用本发明设备和2.2.1及2.2.2所述两种工艺方案所浇铸的特大钢锭可以有如下有益效果：
(a)避免在大气中倒包时发生的“二次氧化”污染钢水的缺陷。
(b)取消塞杆式中间包，减少中间包耐火材料对钢水造成的污染并减少因塞头失灵引起的浇铸事故。
(c)2.2.2的工艺方案还能节省浇铸时间和减少温降，节省中间包烘烤的能耗。
3.2和用现有“真空铸锭设备和工艺”进行“一包钢水在大气中向坐在真空室盖上塞杆式中间包倒包，再由中间包中钢水向真空室中大钢锭模真空浇铸一支钢锭的技术来对照。
用本发明设备和2.2.3的生产工艺方案所浇铸的大钢锭可以有如下有益效果：
(a)避免在大气中倒包时发生的“二次氧化”污染钢水的缺陷。
(b)避免了塞杆中间包耐火材料对钢水的污染，减少了因塞头失灵引起的浇铸事故，也节省中间包烘烤的能耗。
(c)大大简化了设备和工艺。
(d)节省浇铸时间，减少了温降。
3.3和用“塞杆式钢水包倒包和真空铸锭的一种双联式”技术方案进行“一包钢水真空浇铸一支大钢锭”的技术来对照。
用本发明2.2.3的生产工艺方案所浇铸的大钢锭可有如下有益效果：
(a)避免了塞杆钢水包因不便于精炼早已被淘汰的缺点；
(b)避免了两个塞杆包耐火材料对钢水的污染，减少了因塞头失灵引起的浇铸事故，也节省中间包烘烤的能耗。
(c)节省浇铸时间，减少了温降
附图说明
附图1是本发明的主体设备结构示意图，比例是1∶100；可以用三包钢水真空浇铸最大300t特大钢锭，附图1中未画出真空抽气管道后面的冷却除尘器、真空主截伐、真空泵***，也未画出真空盖车及脱气盖升降、平移(或旋转)设备；附图1中附图标记内容详见说明书中第二页倒数第4行2.1设备构成所示。
附图2是按2.2.3生产工艺方案来进行“一包精炼后钢水的滑动水口钢水包直接真空浇铸一支100t大钢锭的设备示意图，比例为1∶100。
具体实施方式
本人认为实施本发明的优选方式为
1初步对比试验
在具有百吨LF精炼和VD脱气及真空铸锭设备的重机企业炼钢分厂进行“一包精炼后未脱气钢水直接进行真空浇铸一支100t大钢锭”的对比试验
1.1采用现有真空铸锭技术：盛有百吨精炼后未脱气钢水的滑动水口钢水包在大气中向塞杆式中间包中倒包，再打开塞杆向真空室内100t大钢锭模中真空浇铸出一支百吨大锭。
1.2采用本人提出的“一包精炼后钢水的滑动水口钢水包直接真空浇铸一支大钢锭“的工艺方案(即2.2.3工艺方案)，取消塞杆式中间包，钢包坐在真空室盖上，打开滑动水口直接向在真空室内100t大锭模中真空浇铸出一支百吨大锭。请参考附图2。
为此需做如下设计，制造和安装调试工作：
(1)选用现在使用的100吨滑动水口钢水包在其包壳底部设一水冷法兰，此法兰底平面至包壳底间应能安装滑动水口机构及其防热装置，此法兰直直径比现有塞杆式中间包的法兰直径大，并且在真空室盖上相应位置上再设带密封圈的法兰，此大法兰标高应和原真空室盖上配合塞杆式中间包的法兰相同。要求滑动水口钢水包和塞杆式中间包都能分别坐在真空室盖上后保证各自水口中心都和真空室盖中心线重合才行。这就能保证一个真空室盖能够分别配合100t滑动水口钢水包和60t塞杆式中间包进行两种工艺的浇铸。真空盖和真空室桶体适当加固处理。
(2)滑动水口钢水包包壳底上设一可在真空和高温条件下使用的滑动水口机构，及其液压缸和液压介质、冷却水、Ar气等管线组合式快速接头等装置或包壁外壳下部设液压缸和杠杆及运动导入机构等装置。选用水冷防热装置，选择真空和高温条件下使用的耐火材料滑板和水口砖等材质等。
(3)用1.1和1.2两种工艺路线在相同钢种的精炼工艺和浇铸开始温度、锭身和帽口注速，浇铸终了温度等条件下各生产若干支100t大钢锭，比较：
(a)两种浇铸工艺的技术经济指标比较。
(b)两种浇铸工艺的大钢锭按相同的锻造、热处理和机加等工序，生产相同的工件，进行钢锭检验和锻件及半成品机加件等探伤和切取试样进行高、低倍等金相检验，机械性能试验及[H]、[O]、[N]含量分析，进行全面的质量对比。
在得到初步对比说明本发明对一包钢水真空浇铸一支大钢锭综合效果明显，具有成效后，再进行多包钢水依次真空浇铸一支特大钢锭的对比试验。
2多包精炼后未脱气钢水真空浇铸一支特大钢锭的两种工艺方案的对比试验：
2.1采用现有真空铸锭技术：盛有按规定时间先后精炼完毕后但未脱气处理的钢水的两个百吨滑动水口钢水包，先后在大气中向坐在真空室盖上80t塞杆式中间包中注入钢水进行倒包，中间包中钢水连续的向真空室内200t特大钢锭模内进行真空浇铸成一支200吨大钢锭。
2.2用本发明“多个滑动水口包倒包脱气和真空铸锭的设备和工艺”的生产工艺方案中第二方案，见本发明说明书第6页第3行2.2.2第一个钢水包直接真空浇铸加双联法的方案：用盛有精炼后未脱气钢水但炉渣有一定成分和温度的百吨滑动水口钢水包坐在真空室盖上后对已抽真空的真空室内200吨特大钢锭模开始真空浇铸。按规定时间扣上脱气盖后并对脱气盖内抽真空，当真空度达到67Pa时，吊来第二个百吨未脱气钢水包坐在脱气盖上并开水口向第一个钢水包进行倒包脱气补充钢水，直到浇完200吨大钢锭。
为此需做如下设计、制造和安装调试工作：
(1)先选用现有百吨VD滑动水口钢包和百吨LF滑动水口钢包各一个，在其包壳底部设一个加高的水冷法兰，要求该包水口中心线对准改造后的真空室盖中心线。
(2)这两个滑动水口钢水包包壳底上均设一个可在真空和高温条件下使用的滑动水口机构及其液压缸液压介质、冷却水、Ar气等管线的组合式快速接头等装置，或在包壁外壳下部设液压缸和杠杆及运动导入机构等装置，选用水冷防热装置。选择真空和高温条件下使用的耐火材料滑板和上水口砖等材质等。
(3)真空室盖、真空室桶体及盖车的加固改造
新真空室盖上设一直径与滑动水口钢水包包壳上法兰直径相同的带密封圈的下法兰。
在现有真空铸锭装置使用的多个真空铸锭室桶体中选出靠一端的一个桶体供试验用，其延伸处还必须给改造后的盖车待用工位留一空地。
新真空室盖需重新建造，因为原真空室盖只承受约80t的塞杆式中间包的自重、80t钢水重和作用在真空室盖平面面积上的大气压力，新盖需承受两个尺寸较大的百吨滑动水口钢水包的自重及大约150t钢水及数吨保护渣的重量，还需要承担脱气盖及上抽气管道部分的重量和真空室盖平面面积上的大气压力。按滑动水口钢水包(或钢包)包壳底部法兰直径设计真空室盖上的下法兰的直径。
由于真空室盖上负重增加很多，且自重也增加，为此真空室桶体也需相应加固才行。
盖车升降，平移等机构也需验算是否加固，建议重新制造一台新盖车。
保留原真空室盖、盖车和原真空室桶体，和塞杆中间包，待做过对比试验后再做决定。
(4)新增一个脱气盖和上抽气管道、升降旋转或平移装置，冷却除尘装置及真空主载伐及验算原来真空泵抽气能力是否够用，如不够需再增加真空泵抽气***及其配套蒸气、冷却水的供应能力。
2.3用2.1和2.2两种工艺路线在相同钢种的精炼工艺和浇铸开始温度、锭身和帽口注速、浇铸终了温度等条件下各生产若干支200t大钢锭比较：
(a)两种浇铸工艺的技术经济指标比较：
(b)两种浇铸工艺的200t大钢锭按相同的锻造、热处理和机加等工序生产相同的工件，进行钢锭检验、锻件及半成品机加件探伤等检验及切取试样进行高、低倍等金相检验、机械性能试验及[H]、[O]、[N]含量分析等全面的质量对比。综合特大锻件制成特大加工件使用条件等因素，判判定本发明的效果和应用范围。
Claims (1)
1多个滑动水口钢水包倒包脱气和真空铸锭的设备和工艺
本发明与最接近的现有技术共有的必要技术特征如下：
(1)和现有“真空铸锭设备”技术，见(注2)供实质审查用参考资料第484页图16-147和图16-148，共有的必要技术特征是：
同塞杆式中间包包壳底部装有水冷法兰一样，本发明的滑动水口中间包(或滑动水口钢水包)底部设有水冷法兰，与真空室盖上带有胶圈的法兰进行密封联接；
同样在真空室壁上设有真空抽气管道；
(2)和“倒包和真空铸锭的一种双联式结构”技术，见(注4)供实质审查用参考资料第483页图16-146(a)，共有的必要技术特征是：
同塞杆式钢水包包壳底部带有法兰一样，本发明的滑动水口钢水包包壳底部也设有水冷法兰与脱气盖上部带有胶圈的法兰进行密封联接；
(3)和本人申请号为(200710156115.X)的发明说明书中第2页17行名称：“一炉(包)精炼后钢水直接进行真空浇铸用滑动水口钢水包”的技术方案一样共有的必要技术特征是：
在滑动水口钢水包包壳底部设置了使空间加高后的水冷法兰，与真空室盖上部带有胶圈的法兰进行密封联接；
包壳底部加高了的空间内安装有可在真空条件下工作的滑动水口机构及其水冷防热装置；
在真空室盖上部的下法兰的下部和真空室盖内部之间设有管线和伐门，开始真空浇铸前供法兰内安装水口机构的空间抽成真空用；
本发明如下特征区别于上述现有技术是：
(1)用多个滑动水口包完全取代了塞杆式钢水包和塞杆式中间包，每个滑动水口钢水包和滑动水口中间包的包壳底部都设置了使空间加高后的水冷法兰，分别和脱气盖及真空室盖上部带有胶圈的下法兰密封连接；
(2)在每个滑动水口包包壳下部加高了的空间内都设置了可在真空条件下使用的滑动水口机构和水冷防热装置；
(3)在脱气盖顶部下法兰下边和脱气盖内部之间也设有管线和伐门，开始倒包脱气前供法兰内部安装水口机构的空间抽成真空用；
(4)本发明还提出了将水口机构的液压缸设置在包壳外壁下部，通过杠杆机构和运动导入装置来开闭水口的新方案；
(5)本发明还提出了滑动水口中间包坐包之前，按规定加入特定的固体保护渣并随中间包烘烤到规定温度，以利倒包脱气开始后很快形成液体炉渣；如采用第一包钢水直接真空浇铸加双联法的工艺时(即说明书2.2.2工艺)，则要求第一包钢水精炼后炉渣应具有规定的成份、熔点及温度才能坐包和直接真空浇铸；当首包钢水倒包脱气完毕前或2.2.2工艺中首包钢水直接真空浇铸时第二包钢水倒包脱气完毕前，关水口，关闭上抽气管道，通入氮气，破真空吊走空包换新包，再建真空，在这非真空时段内，大气进入中间包或首个钢包上方，但钢水面有液渣阻隔大气进入钢水，可避免二次氧化污染钢水，同时要求液渣粘度合适，不致卷入钢水中带来夹杂物，大约5-6分钟后再建真空时，开始下包钢水的倒包脱气，向中间包(或首个钢包中)补充因连续进行真空浇铸而减少的钢水，确保中间包或首个钢包钢水连续不断的进行一支特大钢锭的真空浇铸，直到最后一包钢水倒包脱气完毕，特大钢锭帽口浇满补缩完毕为止。
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