CN108994270A - 一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法,该方法通过液位速升缓降的方式,利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物,同时增加夹杂物运动性,增加小夹杂物聚合,促进夹杂物上浮,从而实现尾期钢水的净化。本发明可有效净化大包尾钢中的夹杂物,从而避免了连铸过程金属的损失。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金连铸工艺技术领域,具体涉及一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法。
背景技术
随着用户对钢材质量要求的不断提高,冶炼含夹杂物尺寸较小,分布均匀,且对钢材性能没有危害的洁净钢已经成为炼钢科学技术研究的重点。连铸中间包是钢包和结晶器之间的过渡容器,具有稳定钢流,促进钢中非金属夹杂物上浮和实现多炉连浇的作用。
中间包连浇是指前一炉钢水结束浇注,更换钢包后连续浇铸的过程。由于洁净钢对钢中夹杂物含量有严格要求,而在钢包浇注即将结束(钢包中剩余钢水量在3-5t),钢包液位低于“涡流”产生液位时,极易产生“涡流”卷渣的情况,导致钢水裹挟着钢渣进入中间包钢水中,对中包钢水造成严重污染。
为了满足洁净钢的生产要求,对于连浇时钢包内的尾钢,通常的处理方式有两种:
(1)严防尾钢进入中间包:钢包浇注尾期,在发生卷渣之前,包底尾钢当做废钢,连同钢渣一起进入渣罐;
(2)允许尾钢进入中间包,但期间生产的铸坯需要降级处理,不作为正品使用。
现有方法存在以下问题:
方法(1)中,完全避免尾钢进入中间包,尾钢当作废钢处理,会造成钢水的浪费,影响金属收得率;
方法(2)中,允许尾钢进入中间包,会导致尾钢及钢渣污染中间包内钢水,期间生产的铸坯降级处理,同样会导致损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法,该方法可有效净化大包尾钢中的夹杂物,从而避免了连铸过程金属的损失。
经研究发现,钢包尾钢中的夹杂物为卷渣类型,粒度比较大(通常>50μm),夹杂物密度(2700-3200kg/m3)小于钢液密度(7000kg/m3),上浮条件较好,只要能有足够的时间,夹杂物即可以上浮去除,其上浮速率满足公式(1)。但由于钢包尾钢进入中间包后,钢水在中间包内停留时间短,大部分未能及时上浮,就进入结晶器,从而导致尾钢质量问题。
式中:v为夹杂物的上浮速度(m/s);ρk为夹杂物颗粒的密度(kg/m3);ρf为钢水密度(kg/m3);g为重力加速度(kg/m3);μ为钢水的动力粘度(kg/m·s);d为夹杂物的直径。
增加夹杂物的运动,可以有效促进夹杂物聚合,有利于形成大尺寸的夹杂物,从公式(1)可知,夹杂物尺寸越大,上浮速度越快。中间包液位的升降,有利于增加夹杂物的运动,促进夹杂物碰撞上浮,同时,液面在适当深度范围内的缓慢降低,即缩短了夹杂物颗粒与液面渣层之间的距离,也不会导致夹杂物流入结晶器,有利于捕捉上浮中的夹杂物。
本发明所采用的技术方案是:
一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法,通过液位速升缓降的方式,利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物,同时增加夹杂物运动性,增加小夹杂物聚合,促进夹杂物上浮,从而实现尾期钢水的净化。具体包括如下步骤:
(1)、确定防止尾钢流入结晶器的中间包最低液位Lmin;
(2)、设定中间包的正常工作液位为最高液位Lmax;
(3)、在最低液位Lmin和最高液位Lmax之间,进行液位迅速上升、缓慢降低操作1-2次;
(4)、液位恢复到工作液位,正常浇铸。
其中,最低液位Lmin采用模拟验证的方法进行测定,具体步骤为:
a、根据现场实际情况建立中包模型;
b、采用示踪剂模拟大包浇铸末期含高浓度夹杂物的钢水;当示踪剂加入中包模型中时,关闭入口滑板,保持中包模型出口流量不变,即模拟浇注过程拉速不变的情况下,测定示踪剂的运动情况,以示踪剂恰好流出中间包的时间为尾钢在中间包内的最短停留时间Tmin,通过模型与实物的换算,最终确定钢包尾钢在中包内流入结晶器的最低液位Lmin(中间包钢液位Lmin)。
按上述方案,液位的迅速上升操作为:采用中间包出口流量Qout不变,增大中间包入口流量Qin来实现,此时,Qin>>Qout,新进的钢水不仅满足了出口的流量,还有利于促进夹杂物上浮;当达到工作液位后,使Qin=Qout;
液位的缓慢降低操作为:使中间包入口流量Qin和出口流量Qout同时降低,但入口流量Qin降低幅度大于出口流量Qout降低幅度,过程中入口流量Qin稍小于出口流量Qout,确保夹杂在液位降低时,不受出口钢流的影响,同时,尽快与渣层接触,从而被渣层捕获;当液位降到最低液位Lmin之前,采用液位上升操作,迅速增大入口流量Qin,将液位恢复到工作液位Lmax。
本发明的有益效果在于:
通过中间包液位的迅速上升,起到防止大包尾钢中的夹杂物进入结晶器,同时促进夹杂物上浮的作用;采用液位的缓慢下降,缩短夹杂物上浮的距离,有利于夹杂物被渣层所捕捉,同时,钢液的运动也促进了夹杂物相互之间的聚合,进一步促进夹杂物上浮,达到了净化尾期钢水的目的;
能净化进入中间包内的钢包尾钢,减少尾钢对中包内钢水的污染,提高了连浇过程铸坯的洁净度;
避免了钢包尾期钢水的浪费,提高了金属收得率;
无须添加任何设备,操作简单,现场生产可实施性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是最低液位Lmin的测定流程图;
图2是液位的迅速上升操作示意图;
图3是液位的缓慢降低操作示意图;
其中:1、中间包渣层,2、钢液,3、中间包包体,4、夹杂物颗粒,5、出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法,通过液位速升缓降的方式,利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物,同时增加夹杂物运动性,增加小夹杂物聚合,促进夹杂物上浮,从而实现尾期钢水的净化。具体包括如下步骤:
第一,确定防止尾钢流入结晶器的中间包最低液位Lmin
该最低液位Lmin的测定流程如图1所示,采用模拟验证的方法进行测定;具体为:首先根据现场中包内腔尺寸建立中间包模型,按照实际情况确定模型流量,工作液位等参数,采用示踪剂模拟大包浇铸末期含高浓度夹杂物的钢水,该示踪剂同中间包内液体同属性;当示踪剂加入中间包模型中时,关闭入口滑板,保持中包模型出口流量不变(即模拟浇铸过程拉速不变),测定示踪剂的流出情况,以示踪剂恰好流出中间包的时间为尾钢在中间包内的最短停留时间Tmin,对应液位为防止尾钢流入结晶器的中间包模型最低液位,通过模型与实物的换算,确定钢包尾钢在中包内流入结晶器的最低液位Lmin=防止尾钢流入结晶器的中间包模型最低液位*模型比;
第二,设定中间包的正常工作液位为最高液位Lmax;
第三,在最低液位Lmin和最高液位Lmax之间,进行液位迅速上升、缓慢降低操作1-2次;
液位的迅速上升操作,如图2所示,采用中间包出口流量Qout不变,增大中包入口流量Qin来实现,此时,Qin>>Qout,新进的钢水不仅满足了出口的流量,还有利于促进夹杂物上浮,当达到工作液位后,使Qin=Qout;
液位的缓慢降低操作,如图3所示,以中间包入口流量Qin和出口流量Qout同时降低,但入口流量降低幅度大于出口流量降低幅度,即过程中入口流量Qin稍小于出口流量Qout,确保夹杂在液位降低时,不受出口钢流的影响,同时,尽快与渣层接触,从而被渣层捕获;当液位降到最低液位Lmin之前,采用液位上升操作,迅速增大入口流量,将液位恢复到工作液位Lmax;
通过以上操作,可满足尾钢中的夹杂物的充分上浮,使前一炉尾期钢水得到净化,之后,液位恢复到工作液位,正常浇铸。
具体实例:
针对公称容量为60t,工作液位为1.2m的双流连铸中间包,浇铸铸坯断面1250*230mm,拉速1m/min工况条件下,利用物理模拟的方法,测定了连浇过程中,防尾钢进入中间包的最低液位为0.8m,则Lmin为0.8m,Lmax为1.2m。
生产过程中,前一炉钢包浇完,尾钢进入中间包,后关闭钢包滑板,由钢包回转台,将空包换为满钢包。此时,拉速维持在1m/min,Qout为2.0t/min,中间包内液位不断降低。当中间包液位接近Lmin即0.8m时,新钢包开始浇铸,向中间包内注入钢水,Qin为12.0t/min,3min后,中间包达到60t,中间包液位达到Lmax为1.2m,将钢包流量降低到2t/min,此时,中间包液位达到工作液位。之后,开始变换液位操作,中间包入口流量从2t/min降低到0.6t/min,中间包出口流量从2t/min降低到1.6t/min,由于Qin<Qout,中间包液位缓慢向下移动,捕捉尾钢中的夹杂物,20min后,中间包液位降低到从1.2m降至0.85m,此时,增大Qin为12.0t/min,Qout恢复到2t/min,液位迅速升高,促进尾钢中的夹杂物聚合,上浮。直至达到工作液位,恢复Qin=Qout=2t/min,中间包内尾期钢水净化的变液位操作完成。
本实施例采用的示踪剂为添加了染色剂的水,染色剂通常为甲基蓝。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种连浇过程钢包尾期钢水净化方法,其特征在于:所述方法通过液位速升缓降的方式,利用中间包渣层捕捉尾钢中的夹杂物,同时增加夹杂物运动性,增加小夹杂物聚合,促进夹杂物上浮,从而实现尾期钢水的净化。
2.根据权利要求1所述的连浇过程钢包尾期钢水净化方法,其特征在于具体包括如下步骤:
(1)、确定防止尾钢流入结晶器的中间包最低液位Lmin;
(2)、设定中间包的正常工作液位为最高液位Lmax;
(3)、在最低液位Lmin和最高液位Lmax之间,进行液位迅速上升、缓慢降低操作1-2次;
(4)、液位恢复到工作液位,正常浇铸。
3.根据权利要求2所述的连浇过程钢包尾期钢水净化方法,其特征在于:
最低液位Lmin采用模拟验证的方法进行测定,具体步骤为:
a、根据现场实际情况建立中包模型;
b、采用示踪剂模拟大包浇铸末期含高浓度夹杂物的钢水;当示踪剂加入中包模型中时,关闭入口滑板,保持中包模型出口流量不变,即模拟浇注过程拉速不变的情况下,测定示踪剂的运动情况,以示踪剂恰好流出中间包的时间为尾钢在中间包内的最短停留时间Tmin,通过模型与实物的换算,最终确定钢包尾钢在中间包内流入结晶器的最低液位Lmin。
4.根据权利要求2或3所述的连浇过程钢包尾期钢水净化方法,其特征在于:液位的迅速上升操作为:采用中间包出口流量Qout不变,增大中间包入口流量Qin来实现,此时,Qin>>Qout,新进的钢水不仅满足了出口的流量,还有利于促进夹杂物上浮;当达到工作液位后,使Qin=Qout;
液位的缓慢降低操作为:使中间包入口流量Qin和出口流量Qout同时降低,但入口流量Qin降低幅度大于出口流量Qout降低幅度,过程中入口流量Qin稍小于出口流量Qout,确保夹杂在液位降低时,不受出口钢流的影响,同时,尽快与渣层接触,从而被渣层捕获;当液位降到最低液位Lmin之前,采用液位上升操作,迅速增大入口流量Qin,将液位恢复到工作液位Lmax。
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