CN101538641A

CN101538641A - 一种rh底吹氩真空循环脱气装置

Info

Publication number: CN101538641A
Application number: CN200910011359A
Authority: CN
Inventors: 雷洪; 赫冀成; 耿佃桥
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-09-23

Abstract

一种RH底吹氩真空循环脱气装置，属于冶金技术领域，包括钢包和真空室，其中钢包底壁设有喷嘴或透气砖，喷嘴或透气砖连接吹氩装置，喷嘴或透气砖位于真空室上升管在钢包底壁投影的一侧。采用本发明的装置可以有效提高RH真空循环脱气装置的循环流量；加强RH真空循环脱气钢包内的搅拌；缩短混匀时间；加快钢包内脱氧夹杂物的去除；提高脱气、脱碳速率。

Description

一种RH底吹氩真空循环脱气装置

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种RH底吹氩真空循环脱气装置。

背景技术

随着市场上对超低碳钢及其它特殊钢种的需要，RH真空精炼已成为重要的炉外精炼设备之一。现有RH真空脱气装置基本原理是通过安装在上升管的氩气通道吹入氩气，并在抽真空的作用下驱动钢包中的钢液进入上升管，经过真空室后，再由下降管回到钢包完成一次循环，从而实现钢液的分批处理。目前RH精炼的主要功能有以下几个方面：在真空作用下脱氢、脱氮、脱碳，喷粉脱硫、脱磷，脱氧并去除脱氧夹杂物，均匀钢液成分及温度等。在实际生产中，单位时间内通过真空室的钢液流量决定着RH真空精炼的生产效率，因而各钢厂都把RH真空脱气装置的循环流量作为最重要的技术参数。通过增大循环流量，可以减小混匀时间，提高脱碳、脱气速率，加速合金化。

为了提高RH真空循环脱气装置的循环流量，研究者提出了诸如改变浸渍管参数等措施来提高循环流量，但对于实际投入生产的RH真空脱气装置，循环流量主要取决于RH真空脱气装置的几何参数，由于从上升管进入的驱动氩气体的有效行程受浸渍管长度影响，在实际生产中，从上升管进入的驱动气体存在一个饱和值，对应循环流量也存在一个最大值，当驱动气体流量超过饱和值后，循环流量不再增加，反而减小。因而循环流量成为提高RH精炼效率的一个限制性环节。与此同时，由于真空室中的钢液表面无保护渣覆盖，脱氧后生成的夹杂物主要在钢包内去除，并且夹杂物去除速率主要由上浮速度决定，因而只有加快夹杂物的上浮，才能缩短脱氧处理时间。

目前现有的RH真空脱气装置在吹氩量达到饱和后循环流量不再继续增大，所以如何进一步增大循环流量成为制约提高RH精炼生产效率的瓶颈。由于RH真空脱气装置内钢液的循环流动是在吹入氩气体的浮力驱动下进行的，实际氩气在上升管内做功行程是不变的。并且由于上升管直径尺寸不能无限大，因而存在着一个饱和吹氩量；如何提高脱气装置的饱和循环流量成为目前急需解决的问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种RH底吹氩真空循环脱气装置，以实现提高RH真空脱气装置的饱和循环流量这一目的。

本发明的RH底吹氩真空循环脱气装置包括钢包和真空室，真空室底部设有上升管和下降管，上升管连接侧吹氩装置，要点在于钢包底壁设有喷嘴或透气砖，喷嘴或透气砖连接底部吹氩装置。

上述底部吹氩装置包括调节阀、吹氩管和切断阀。喷嘴或透气砖连接在吹氩管上，吹氩管上设有切断阀和调节阀。

钢包底壁上的喷嘴或透气砖至少为一个；上升管中心线与钢包底壁的相交点为上升管投影点，下降管中心线与钢包底壁的相交点为下降管投影点；喷嘴或透气砖与上升管投影点的距离小于该喷嘴或透气砖与下降管投影点的距离，即喷嘴或透气砖位于上升管在钢包底壁投影的一侧。

其中喷嘴的气体出口内径为2～5mm；透气砖上端面的直径小于上升管内径。

本发明的装置的使用方法为：

采用上述装置，将喷嘴或透气砖连接的底部吹氩装置与外部供氩装置连接；RH钢包需要吹氩时，通过侧吹氩装置和钢包底部吹氩装置同时向钢包吹氩，或者单独通过钢包底部吹氩装置向钢包吹氩；吹氩时，钢包底部吹氩装置中的氩气流量为100～500NL/min。

本发明针对现有RH真空循环脱气装置做了改进，在RH真空脱气装置的钢包底壁安装底部吹氩装置，通过从钢包底壁吹入氩气，带动上升管下方的钢包内钢液向上运动。与经上升管侧吹氩装置进入RH装置的氩气体相比，由钢包底壁吹入的氩气体具有更大的做功行程，因而在总吹氩量不变的条件下，采用本发明时的循环流量比目前RH真空脱气装置的循环流量更大，饱和循环流量提高可达44％以上，在氩气流量相同的条件下，循环流量可提高74％以上。除此之外，本发明还可以实现以下目的：加强钢包中的搅拌，减小混匀时间；加速被气泡吸附夹杂物的上浮，促进钢包内夹杂物的碰撞长大，缩短RH脱氧处理时间。

本发明的装置在实际操作中，可灵活组合吹氩方式，既可以采用上升管侧吹装置与钢包底部吹氩装置复合供气，也可以单独采用钢包底部吹氩装置供气。采用本发明的装置可以有效提高RH真空循环脱气装置的循环流量；加强RH真空循环脱气钢包内的搅拌；缩短混匀时间；加快钢包内脱氧夹杂物的去除；提高脱气、脱碳速率。

附图说明

图1为现有RH真空循环脱气装置的示意图，图中1、侧吹氩装置，2、上升管，3、钢包，4、下降管，5、真空室。

图2为本发明实施例1中的RH底吹氩真空循环脱气装置示意图，图中1、侧吹氩装置，2、上升管，3、钢包，4、下降管，5、真空室，6、喷嘴，7、钢包中心线。

图3为本发明实施例中钢包底部吹氩装置的结构示意图，图中8、调节阀，9、吹氩管，10、切断阀。

图4为本发明实施例2中的RH底吹氩真空循环脱气装置示意图，图中1、侧吹氩装置，2、上升管，3、钢包，4、下降管，5、真空室，7、钢包中心线，11、透气砖。

图5为本发明实施例1中的RH底吹氩真空循环脱气装置的尺寸结构示意图，其中D_Vac为真空室内径，D_leg为浸渍管(上升管或下降管)内径，H_L为钢包内钢液高度，H_in浸渍管***深度，D_Lup为钢包上口内径，D_Ldown为钢包下口内径，S_no为钢包底吹氩位置(喷嘴或透气砖所在的位置的中心)距钢包底壁中心距离。

图6为本发明实施例3中的RH底吹氩真空循环脱气装置的尺寸结构示意图，其中D_Vac为真空室内径，D_leg为浸渍管(上升管或下降管)内径，H_L为钢包内钢液高度，H_in浸渍管***深度，D_Lup为钢包上口内径，D_Ldown为钢包下口内径，S_no1和S_no2分别为钢包底吹氩位置1和钢包底吹氩位置2(两个喷嘴或透气砖所在的位置的中心)距钢包底壁中心的距离。

图7为本发明实施例1、实施例2、实施例3与目前RH真空循环脱气装置工作时的循环流量-总吹氩量的对比效果曲线图，图中a、实施例3、b、实施例2，c、实施例1，d、现有RH真空循环脱气装置。

具体实施方式

本发明实施例中的喷嘴或透气砖要求能够在温度1600℃的环境下正常使用。

实施例1

RH底吹氩真空循环脱气装置结构如图2所示，包括钢包3和真空室5，真空室5底部设有上升管2和下降管4，上升管2连接侧吹氩装置1。其中钢包3底壁设有喷嘴6，喷嘴6连接底部吹氩装置。通过钢包底壁中心，并且与上升管中心线和下降管中心线平行的直线为钢包中心线7。

钢包底部吹氩装置如图3所示。底部吹氩装置包括调节阀8、吹氩管9和切断阀10。喷嘴6与吹氩管9连通，吹氩管9上设有切断阀10和调节阀8。

钢包底壁设有一个喷嘴6，喷嘴6连接底部吹氩装置；喷嘴6位于上升管2在钢包3底壁投影的一侧，即钢包中心线7的左侧；喷嘴6内孔的中心线与上升管2中心线位于同一直线上。

喷嘴的气体出口内径为2mm。喷嘴能够在温度1600℃的环境下正常使用。

RH底吹氩真空循环脱气装置的尺寸结构如图5所示，D_Vac为真空室内径，D_leg为浸渍管(上升管或下降管)内径，H_L为钢包内钢液高度，H_in浸渍管(上升管或下降管)***深度，D_Lup为钢包上口内径，D_Ldown为钢包下口内径，S_no为钢包底吹氩位置(喷嘴所在位置的中心)距钢包中心的距离。各尺寸参数如表1所示。

表1

参数名称	D_Vac	D_leg	H_L	H_in	D_Lup	D_Ldown	S_no
参数名称	D_Vac	D_leg	H_L	H_in	D_Lup	D_Ldown	S_no	尺寸(mm)	1870	500	3000	480	3190	2860	535

将喷嘴连接的底部吹氩装置与外部供氩装置连接；RH钢包需要吹氩时，通过侧吹氩装置和钢包底部吹氩装置向钢包吹氩，吹氩时，钢包底部吹氩装置中的氩气流量为200NL/min，侧吹氩装置中的氩气流量为1000NL/min，总吹氩量为1200NL/min(1.2Nm³/min)，循环流量为76.3t/min。

在现有RH真空循环脱气装置的吹氩方式下，即关闭钢包底部吹氩装置，仅通过侧吹装置吹氩，氩气流量为1200NL/min(1.2Nm³/min)，循环流量为53.3NL/min。并且饱和吹氩量为1600NL/min(1.6Nm³/min)，对应的饱和循环流量为64.9t/min。

实验证明，在总吹氩量相同的情况下，本实施例条件下的循环流量比现有RH真空循环脱气装置的循环流量提高30％以上。并且比现有RH真空循环脱气装置的饱和循环流量提高18％以上。对比效果如图7所示。

实施例2

RH底吹氩真空循环脱气装置结构如图4所示，在钢包3底壁设有透气砖11，透气砖6连接吹氩装置，其他部分同实施例1。

钢包底部吹氩装置如图3所示。底部吹氩装置包括调节阀8、吹氩管9和切断阀10。透气砖6与吹氩管9连通，吹氩管9上设有切断阀10和调节阀8。

钢包底壁设有一个透气砖11，透气砖11连接底部吹氩装置；透气砖11位于上升管2在钢包3底壁投影的一侧，即钢包中心线7的左侧；透气砖11内孔的中心线与上升管2中心线位于同一直线上。其中透气砖11上端面的直径为120mm。

RH底吹氩真空循环脱气装置的结构尺寸同实施例1。

将透气砖连接的底部吹氩装置与外部供氩装置连接；RH钢包需要吹氩时，通过侧吹装置和钢包底部吹氩装置向钢包吹氩，吹氩时，钢包底部吹氩装置中的氩气流量为500NL/min，侧吹氩装置中的氩气流量为900NL/min，总吹氩量为1400NL/min(1.4Nm³/min)，循环流量为85.68t/min。

按现有RH真空循环脱气装置的吹氩方式进行吹氩，即关闭钢包底部吹氩装置，仅通过侧吹氩装置吹氩，氩气流量为1400NL/min(1.4Nm³/min)，循环流量为63.5t/min。并且饱和吹氩量为1600NL/min(1.6Nm³/min)，对应的饱和循环流量为64.9t/min。

实验证明，在总吹氩量相同的情况下，本实施例下的循环流量比现有RH真空循环脱气装置的循环流量提高35％以上。并且比现有RH真空循环脱气装置的饱和循环流量提高32％以上。

实施例3

RH底吹氩真空循环脱气装置同实施例1，不同点在于：钢包底壁设有两个喷嘴，喷嘴的气体出口内径为5mm；每个喷嘴均单独连接一个底部吹氩装置；两个喷嘴位于上升管在钢包底壁投影的一侧，即钢包中心线7的左侧；两个喷嘴内孔中心与底壁中心在同一条直线上。

RH底吹氩真空循环脱气装置的尺寸结构如图6所示，其中S_no1为第一个钢包底部吹氩位置(喷嘴所在的位置的中心)距钢包中心的距离，并且S_no1＝535mm；S_no2为第二个钢包底部吹氩位置(喷嘴所在的位置的中心)距钢包中心的距离，并且S_no2＝285mm。其他尺寸同实施例1。

将喷嘴连接的底部吹氩装置与外部供氩装置连接；关闭侧吹氩装置，RH钢包需要吹氩时，通过安装在钢包底壁的两个喷嘴吹氩，其中每个喷嘴的氩气流量为400NL/min，总吹氩量为800NL/min(0.8Nm³/min)，循环流量为93.2t/min。

本实施例下的循环流量比现有RH真空循环脱气装置的循环流量提高74％以上；并且比现有RH真空循环脱气装置的饱和循环流量提高44％以上。

Claims

1、一种RH底吹氩真空循环脱气装置，包括钢包和真空室，真空室底部设有上升管和下降管，上升管与侧吹氩装置连接，其特征在于：在钢包底壁设有喷嘴或透气砖，喷嘴或透气砖与底部吹氩装置连接。

2、根据权利要求1所述的一种RH底吹氩真空循环脱气装置，其特征在于所述的底部吹氩装置包括调节阀、吹氩管和切断阀，所述的喷嘴或透气砖连接在吹氩管上。

3、根据权利要求1所述的一种RH底吹氩真空循环脱气装置，其特征在于所述的设置在钢包底壁上的喷嘴或透气砖与上升管中心线的垂直距离小于该喷嘴或透气砖与下降管中心线的垂直距离。

4、根据权利要求1所述的一种RH底吹氩真空循环脱气装置，其特征在于所述的喷嘴的气体出口内径为2～5mm；所述的透气砖上端面的直径小于真空室上升管的内径。