CN110184415A - 一种钢包精炼用喂线装置及喂线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢包精炼用喂线装置及喂线方法，解决传统喂线过程合金线穿过渣层、二次氧化与蒸汽压低等因素导致的合金回收率低的问题。该装置包括喂线机和喂线臂；喂线臂包括悬臂和浸渍罩；悬臂的一端与喂线机的出口连接，另一端与浸渍罩连接，悬臂能够在喂线机的制动下沿纵向和横向移动。本发明能够提高合金收得率，并可以有效降低过程烟尘，减少环境污染。

Description

一种钢包精炼用喂线装置及喂线方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种钢包精炼用喂线装置及喂线方法。

背景技术

钢铁生产过程中，为保证钢的各种物化性能，需要向钢液中添加各种合金元素以确保钢材的各种物化指标，目前用金属铁皮包裹着合金向钢液添加合金元素的喂线是普遍采用的合金化工艺之一。

合金线作为钢铁生产中重要的材料之一，其生产过程能耗高达10000kwh以上，属于高能耗，提高合金收得率对资源利用与友好、绿色、和谐发展具有重要意义。

传统的喂线装置，合金线必须穿过渣层、引起钢液翻腾，发生二次氧化，同时受低熔点合金气化等限制性因素影响，导致的合金元素收得率低，合金收得率低的只有10％，高的也不过30％；钢包精炼过程伴有底吹氩气搅拌精炼，氩气泡进入熔池不仅产生弥散的气泡，而且造成钢液的环流；因此，从提高合金收得率、降低合金消耗及合金线与钢包流场相匹配的工艺的角度提供一种喂线装置与方法对解决钢铁行业发展中的资源与环境问题具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢包精炼用喂线装置及方法，解决传统喂线过程合金线穿过渣层、二次氧化与蒸汽压低等因素导致的合金回收率低的问题，并可以有效降低过程烟尘，提高合金收得率。

具体的，本发明提供了一种钢包精炼用喂线装置，该装置包括喂线机和喂线臂；喂线臂包括悬臂和浸渍罩；悬臂的一端与喂线机的出口连接，另一端与浸渍罩连接，悬臂能够在喂线机的制动下沿纵向和横向移动。

进一步的，该喂线装置还包括除尘设备，除尘设备包括依次连接的金属管、抽气风机和烟尘收集器，所述除尘设备的一端通过金属管与悬臂连接，抽气风机将浸渍罩内生成的烟气吸入烟尘收集器，烟尘收集器与外部的除尘管路连接。

进一步的，悬臂为中空的钢制套管。

进一步的，浸渍罩的上部为中空的连接管，连接管与悬臂可拆卸连接；浸渍罩的下部为中空的圆锥壳体结构，浸渍罩自外而内包括金属外壳、隔热层和金属内壳。

进一步的，圆锥壳体的锥壳内部高度为200-1000mm，圆锥壳体的底部的圆的直径为200-800mm。

进一步的，隔热层的材料为镁基或铝基浇注料。

进一步的，金属外壳的厚度为15-25mm，隔热层的厚度为45-55mm，金属内壳的厚度为10-20mm。

进一步的，该喂线装置还包括工作平台和钢包；工作平台用于放置喂线机。

另外，本发明还提供了一种钢包精炼喂线方法，包括如下步骤：

步骤1：钢包底部底吹氩气，底吹流量为Q₁，在钢包渣面形成稳定渣眼；

步骤2：横向移动喂线机，将浸渍罩移至渣眼正上方，提高底吹氩气流量至Q₂；

步骤3：纵向移动喂线机，将浸渍罩浸入渣眼处钢液下方，降低底吹氩气流量至Q₃；

步骤4：横向移动喂线机，将浸渍罩移至与渣眼相对的流股下降的位置；

步骤5：启动喂线装置，进行喂线；

步骤6：喂线结束，纵向移动喂线机，提升浸渍罩至钢包沿上方；横向移动喂线机，将浸渍罩移离钢包上方。

进一步的，步骤1至步骤5阶段关闭抽气风机，将喂线产生的烟气密闭于浸渍罩内，步骤6浸渍罩移离钢包上方前启动抽气风机将浸渍罩内的烟气先经烟尘收集器除尘后，将废气排入外部除尘管路。

与现有技术相比，本发明至少能实现以下有益效果之一：

(1)本发明提供的喂线装置的悬臂、浸渍罩与喂线机连接形成中空的通道，合金线由喂线机给出，穿过悬臂与浸渍罩，避开渣层，直接进入钢液，避免了合金线穿过渣层被氧化或气化造成合金收得率低的问题。

(2)本发明提供的喂线装置包括除尘设备，可以将喂线过程中的烟尘充分利用之后排出，可以有效降低过程烟尘，提高合金收得率，减少环境污染。

(3)本发明提供的喂线方法先将浸渍罩从渣眼处放入，再将浸渍罩移至渣眼相对的位置开始喂线，反应时周围有渣壳保护，避免直接在渣眼处反应时熔池反应剧烈，降低钢液剧烈翻腾引起二次氧化。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明的喂线装置整体结构示意图；

图2是本发明的喂线装置的喂线臂结构示意图；

图3是本发明的喂线装置的浸渍罩结构示意图；

图4是本发明的喂线装置的浸渍罩的主视图；

图5是本发明的喂线装置的悬臂的结构示意图；

图6是本发明的喂线装置的悬臂的主视图；

图7是本发明的喂线方法中的流场与浸渍罩位置主视图；

图8是图7中A-A的剖视图；

图9是本发明的喂线方法中的底吹供气模式示意图。

图中：1-喂线机，2-工作平台，3-喂线臂，3-1-悬臂，3-2-浸渍罩，3-2-1-法兰，3-2-2-连接管，3-3合金线通道，3-4合金线，4-钢包，4-1-渣层，4-2钢液，4-3-渣-钢界面，5-底吹砖，6-渣眼，7-流股下降的位置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种钢包精炼用喂线装置，如图1-6所示，包括：喂线机1和喂线臂3；喂线臂3包括悬臂3-1和浸渍罩3-2；悬臂3-1的一端通过法兰与喂线机1的出口连接，另一端通过法兰与浸渍罩3-2可拆卸连接，喂线机1放置在工作平台2上；喂线机的下方设置有轮子，可以沿着工作平台移动，喂线机上设置有升降台，可以带动喂线臂3实现纵向移动。

与现有技术相比，本实施例提供的喂线装置的悬臂、浸渍罩与喂线机连接形成中空的形成中空的合金线通道，合金线由喂线机给出，穿过悬臂与浸渍罩，避开渣层，直接进入钢液，避免了合金线穿过渣层被氧化或气化造成合金收得率低的问题，可以显著提高合金收得率。

具体的，该喂线装置还包括除尘设备，除尘设备包括依次连接的金属管、抽气风机和烟尘收集器，所述除尘设备的一端通过金属管与悬臂3-1连接，抽气风机将浸渍罩内生成的烟气吸入烟尘收集器，烟尘收集器与外部的除尘管路连接。喂线过程实施中产生的烟尘量较小，产生的烟尘不直接排出，而是将喂线过程产生的烟尘密闭于浸渍罩内，利用浸渍罩内的烟气分压，提高喂线金属收得率；待喂线结束后浸渍罩移开前启动抽气风机将浸渍罩内的烟尘先经烟尘经收集器除尘后，再将废气排入外部的除尘管路，除尘设备的设置可以可以有效降低喂线过程中的烟尘，提高合金收得率，避免废气直接排放在车间，减少环境污染。

考虑到悬臂需要有一定的强度满足延伸、移动并承受浸渍罩的重量要求，另一方面还需要满足轻量化的设计要求，因此，悬臂采用中空的钢制双层套管，套管间不是彼此孤立，而是有筋板进行连接，加强两层管的强度的同时降低悬臂的重量。

值得注意的是，浸渍罩3-2的结构如图4所示，浸渍罩3-2的上部为中空的连接管3-2-2，所述连接管3-2-2通过法兰3-2-1与悬臂3-1可拆卸连接；当浸渍罩3-2使用一段时间需要更换时可以直接拆卸进行更换，方便快捷，且节约成本；具体的，浸渍罩3-2的下部为中空的圆锥壳体结构，考虑到圆锥壳体的尺寸过小，不利于浸渍罩收集烟气，在风机未开启前容易导致烟气逸出；尺寸过大，一方面重量增大，不利于操作，且增加悬臂负担，并且喂线过程中不进行烟气处理是要利用浸渍罩内的烟气分压，提高喂线金属收得率，浸渍罩尺寸较大容易导致烟气分压低，不利于提高喂线收得率。因此，优选的，圆锥壳体的锥壳内高度为200-1000mm，圆锥壳体的底部的圆的直径为200-800mm。

具体的，为了提高浸渍罩3-2的抗高温侵蚀能力，提高浸渍罩寿命，浸渍罩3-2自外而内包括金属外壳、隔热层和金属内壳三层结构；为了保证不污染钢水，隔热层的材料与钢包耐材一致，例如低碳氧化镁、中碳氧化镁、高碳氧化镁、低碳氧化铝、中碳氧化铝或高碳氧化铝；金属外壳和金属内壳的材料为与所处理钢水成分一致的钢材。

为了保证浸渍罩的强度，提高使用寿命，采用的金属外壳的厚度为15-25mm，例如20mm；隔热层的厚度为45-55mm，例如50mm；金属内壳的厚度为10-20mm，例如15mm。

具体的，该喂线装置还包括钢包4，钢包4内自上而下包括渣层4-1、渣-钢界面4-3和钢液4-2，喂线实施过程中，浸渍罩3-2可以伸至钢液4-2内；钢包4的底部设置有用于底吹氩气的透气砖5，在精炼过程中向钢液中底吹氩气，起到一定的搅拌作用，同时可以让一部分夹杂物跟随气泡上浮至渣层中，可以有效去除钢中的夹杂物。

实施例2

本实施例提供了一种喂线方法，如图7-9所示，采用上述实施例1的喂线装置，具体包括如下步骤：

步骤1：在钢包底部底吹氩气，底吹流量为Q₁，Q₁为8-11NL/min，例如10NL/min，在钢包渣面形成稳定的渣眼6；

步骤2：横向移动喂线机，将浸渍罩移至渣眼6的正上方，提高底吹氩气流量至Q₂，Q₂为13-17NL/min，例如15NL/min；此时，渣眼直径为490-510mm，例如500mm；

步骤3：纵向移动喂线机，将浸渍罩浸入渣眼处钢液下方，浸渍罩浸入钢液中的深度H与渣层深度H_渣层的差为50-200mm，例如50mm；降低底吹氩气流量至Q₃，Q₃为6-9NL/min，例如8NL/min；

步骤4：横向移动喂线机，将浸渍罩移至与渣眼相对的流股下降的位置7；由于钢包底吹供气元件为非对称分布，底吹气体的吹入，生成上升气泡，导致钢液面一侧偏高，形成如图8所示的环流，底吹气体吹入侧呈上升流，其对侧为下降流，此处流股下降的位置7处即下降流的位置，利用钢液的环流，将喂入的金属线更好的与钢液混匀，提高效率；

步骤5：启动喂线装置，进行喂线；喂线速度为2.0m/s；

具体的，在底吹气体不吹破渣层形成渣眼的前提下，可以调整底吹气体的气量，气量的增加可引起钢液环流的加速，可以提高喂线金属的混匀，因此，步骤5中可以调整底吹流量至4NL/min，喂线速度提升至2.5m/s；

步骤6：喂线结束，纵向移动喂线机，提升浸渍罩(3-2)至钢包沿上方；横向移动喂线机，将浸渍罩移离钢包上方。

具体的，所述步骤1至步骤5阶段关闭抽气风机，将喂线产生的烟气密闭于浸渍罩内，利用浸渍罩内的烟气分压，提高喂线金属收得率；步骤6浸渍罩移离钢包上方前启动抽气风机将浸渍罩内的烟气先经烟尘收集器除尘后，将废气排入外部除尘管路。

具体的，所述步骤2中，渣眼的直径与浸渍罩的锥壳底部直径的差为100～200mm，保证浸渍罩内没有渣层，保证喂线过程中浸渍罩中没有渣层。

具体的，通过步骤2中提高底吹氩气流量和步骤3中降低底吹氩气流量可以在钢包内形成一个循环气流，形成流股下降的位置7，此时，将浸渍罩移至流股下降的位置7处，开始喂线；由于浸渍罩是从渣眼处伸至钢液下方，所以浸渍罩与钢液之间没有渣层，实施时将浸渍罩移至流股下降的位置7处，此时浸渍罩周围被渣层包围，喂线时，合金线与钢液反应时产生的剧烈火花被渣层阻挡，不至于引起钢液剧烈翻滚至与空气接触造成氧化，同时由于位置7处为流股下降处，此处蒸汽压高，促进合金与钢液反应的更加充分，均匀，显著提高合金收得率。

具体的，步骤5中，根据工艺的需要通过喂线机调节喂线速度和喂线量。

具体的，喂线方法中的底吹供气模式如图9所示。

本实施例中，针对某厂SPHC钢LF精炼采用本装置与方法取代原装置与工艺方法进行喂线处理。本实施例中的采用已有工艺进行处理和采用本发明喂线方法的工艺参数如表1所示。从表1可以看出，使用本发明的喂线装置和喂线方法处理后，合金收得率得到了显著提高，例如，合金收得率达到42.5-53.3％，同时本发明采用浸渍罩保护喂线过程，可以减少钢液面翻腾，减少二次氧化，钢水增氮和增氧量减少，提高了钢水洁净度；同时喂线过程中的烟尘得到有效排放，减少了环境污染。

表1工艺参数及效果

综上所述，本发明克服了传统喂线过程中合金线穿过渣层氧化或气化及蒸汽压低等因素造成合金收得率低的问题，解决了熔池反应剧烈，钢水二次氧化严重的缺点，同时也克服了使用过程中烟尘排放、污染环境的缺点。该方法简单可靠，使用方便，适用性广，能够显著提高钢铁企业的经济效益。

尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种钢包精炼用喂线装置，其特征在于，包括喂线机(1)和喂线臂(3)；所述喂线臂(3)包括悬臂(3-1)和浸渍罩(3-2)；所述悬臂(3-1)的一端与喂线机(1)的出口连接，另一端与浸渍罩(3-2)连接，所述悬臂(3-1)能够在喂线机(1)的制动下沿纵向和横向移动。

2.根据权利要求1所述的喂线装置，其特征在于，该喂线装置还包括除尘设备，所述除尘设备包括依次连接的金属管、抽气风机和烟尘收集器，所述除尘设备的一端通过金属管与悬臂(3-1)连接，抽气风机将浸渍罩内生成的烟气吸入烟尘收集器，烟尘收集器与外部的除尘管路连接。

3.根据权利要求2所述的喂线装置，其特征在于，所述悬臂(3-1)为中空的钢制套管。

4.根据权利要求3所述的喂线装置，其特征在于，所述浸渍罩(3-2)的上部为中空的连接管(3-2-2)，所述连接管与悬臂(3-1)可拆卸连接；所述浸渍罩(3-2)的下部为中空的圆锥壳体结构，所述浸渍罩(3-2)自外而内包括金属外壳、隔热层和金属内壳。

5.根据权利要求4所述的喂线装置，其特征在于，所述圆锥壳体的锥壳内部高度为200-1000mm，圆锥壳体的底部的圆的直径为200-800mm。

6.根据权利要求4所述的喂线装置，其特征在于，所述隔热层的材料为镁基或铝基浇注料。

7.根据权利要求6所述的喂线装置，其特征在于，所述金属外壳的厚度为15-25mm，所述隔热层的厚度为45-55mm，所述金属内壳的厚度为10-20mm。

8.根据权利要求7所述的喂线装置，其特征在于，还包括工作平台(2)和钢包(4)；所述工作平台(2)用于放置喂线机(1)。

9.一种钢包精炼喂线方法，其特征在于，采用如权利要求1至8所述的喂线装置，所述方法包括如下步骤：

步骤1：钢包底部底吹氩气，底吹流量为Q₁，在钢包渣面形成稳定渣眼；

步骤2：横向移动喂线机，将浸渍罩移至渣眼正上方，提高底吹氩气流量至Q₂；

步骤3：纵向移动喂线机，将浸渍罩浸入渣眼处钢液下方，降低底吹氩气流量至Q₃；

步骤4：横向移动喂线机，将浸渍罩移至与渣眼相对的流股下降的位置；

步骤5：启动喂线装置，进行喂线；

步骤6：喂线结束，纵向移动喂线机，提升浸渍罩至钢包沿上方；横向移动喂线机，将浸渍罩移离钢包上方。

10.根据权利要求9所述的喂线方法，其特征在于，所述步骤1至步骤5阶段关闭抽气风机，将喂线产生的烟气密闭于浸渍罩内，步骤6浸渍罩移离钢包上方前启动抽气风机将浸渍罩内的烟气先经烟尘收集器除尘后，将废气排入外部除尘管路。