CN110802222B - 一种真空感应浇注中间包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空感应浇注中间包，通过独特的L型中间包设计以及增加挡渣堰坝，延长了钢水在中间包内的停留时间、改变了中间包内钢水流动的性质，使得钢水在过渡区由紊流态变为层流态，渣粒和夹杂物有充分时间上浮到钢水表面被挡渣堰和挡渣坝阻挡，最终提高了钢水质量，满足了高纯净度的要求。

Description

一种真空感应浇注中间包

技术领域

本发明涉及腐蚀检测方法，更具体地是指一种真空感应浇注中间包。

背景技术

真空感应熔炼技术是在高真空的条件下利用电磁感应产生涡流从而熔 化物料的一种特种冶金熔炼手段。通常用来熔炼如高温合金、高合金钢等 高附加值钢种，对于纯净度要求极高，要求避免存在如夹渣、夹杂物含量 超标等异常情况。正常冶炼浇注时，钢水从熔炼室中的坩埚内倒入中间包 中再从中间包的出钢口流入钢锭模内。由于真空感应炉设备的特殊性，缺 少如扒渣机、挡渣球等专用除渣设备，因此很大程度上纯净度好坏取决于浇注中间包的挡渣效果。

近些年来真空感应炉呈现大型化趋势，25-30t的炉子也并不鲜见，而 相关产品对于纯净度提出了越来越高的要求。中间包容量越大意味着容纳 的钢水越多，而钢水中带有的杂质也越多，因此设计挡渣效果良好的大型 中间包对于提高产品的纯净度至关重要。

现有中间包结构见图1，具体如下：

承载钢水的钢包11，其内部中间为耐火内衬；钢包内进钢水一侧固定 一道挡渣堰12，其顶部接近钢包11的包口，底部与钢包11的内底板有一 定间隙，对钢水中的钢渣起到第一道拦阻作用。

在第一道挡渣堰12后面为相隔一定距离的挡渣坝13，挡渣坝13底部 与钢包11内底板固定连接，以进一步阻挡钢水中的钢渣。挡渣坝13的高 度略高于挡渣堰12底部的间隙，两者的距离较远约300-400mm。挡渣坝 13后设有第二挡渣堰14，其顶部接近钢包11的包口，底部与钢包11的 内底板有一定间隙，对钢水中的钢渣起到最后拦阻作用。

钢包11内出钢水一侧的底部设有钢水出口15。

如图1中虚线箭头所示为现有中间包结构的钢水流向，钢水从中间包 I区(挡渣堰12之前区域)流入中间包内，经过挡渣堰12与钢包底板的 间隙流入中间包II区(挡渣堰12与挡渣堰14间区域，属于过渡区)，最 终通过挡渣堰14与底板的间隙流入中间包III区并从钢水出口15流出进行 浇注。

现有中间包设计对于大尺寸夹渣有较好的阻挡效果，基本都可以阻挡 在中间包I、II区域。但是对于小颗粒夹渣(小于挡渣堰与挡渣坝间隙的 渣子)由于设计的缺陷导致钢水在中间包II区内仍处于半紊状态，难以有 足够时间使之上浮，中间包处于充满状态时，小颗粒渣很容易卷入钢水出 口，进入钢锭模中，凝固后造成夹渣，因此这种结构中间包的挡渣效果较 差。

发明内容

本发明为解决上述缺陷，提供了一种真空感应浇注中间包，可以快速 准确地评定热水器用电热管材料的耐腐蚀性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种具有抗腐蚀磨损性能的真空感应浇注中间包，包括由右侧矩形室与 左侧矩形室相连构成的俯视呈L形的包体，右侧矩形室内设有隔板，通过 隔板将右侧矩形室分隔呈右侧全紊流通道、左侧层流通道，并通过隔板与 右侧矩形室内壁留出间距使得右侧全紊流通道与左侧层流通道在该处尾首 相连通，左侧矩形室尾部开设钢水出口，左侧矩形室头部与左侧层流通道 水平垂直并与左侧层流通道的尾部相连通，在右侧全紊流通道与左侧层流 通道尾首连通处设有第一挡渣堰，在左侧层流通道内设有第二挡渣堰，在 左侧矩形室内设有第三挡渣堰，且在第二挡渣堰之后设有第一挡渣坝，在 第三挡渣堰之后设有第二挡渣坝。

所述的第一挡渣坝与第二挡渣堰相隔距离为L1，L1＝30-100mm。

所述的第一、二、三挡渣堰的底部间隙高度均为H2，H2＝20-80mm。

所述的第一挡渣坝的高度比第二挡渣堰底部间隙高度高出H1， H1＝20-80mm。

所述的第二挡渣堰与第一挡渣坝间距大于第三挡渣堰与第二挡渣坝间 距1-10mm，第二挡渣坝高度高于第一挡渣坝高度2-10mm。

所述的第一挡渣堰的宽度L2控制在200-400mm。

所述的第二挡渣堰与左侧层流通道首部内壁距离为L3， L3＝600-1500mm。

所述的第二挡渣堰与左侧层流通道尾部内壁距离为L4，L4＝400-1000 mm。

所述的第三挡渣堰与钢水出口的距离为L5，L5＝200-400mm。

所述的第二挡渣坝一端与左侧矩形室侧壁留有距离L6，L6＝30mm。

采用本发明的真空感应浇注中间包，通过独特的L型中间包设计以及增 加挡渣堰坝，延长了钢水在中间包内的停留时间、改变了中间包内钢水流 动的性质，使得钢水在过渡区由紊流态变为层流态，渣粒和夹杂物有充分 时间上浮到钢水表面被挡渣堰和挡渣坝阻挡，最终提高了钢水质量，满足 了高纯净度的要求。

附图说明

图1是现有技术的中间包的结构剖视图；

图2是本发明的真空感应浇注中间包的俯视图；

图3是本发明的挡渣坝与挡渣堰之间的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

本发明的具有抗腐蚀磨损性能的真空感应浇注中间包如图2所示，为 延长钢水在中间包内的停留时间，将中间包设计成L型，具体包括：由右 侧矩形室与左侧矩形室相连构成的俯视呈L形的包体21，包体21用以承 载钢水，内部设有耐火内衬，右侧矩形室内设有隔板1，通过隔板1将右 侧矩形室分隔呈右侧全紊流通道、左侧层流通道，并通过隔板1与右侧矩 形室内壁留出间距使得右侧全紊流通道与左侧层流通道在该处尾首相连 通，左侧矩形室尾部开设钢水出口27，左侧矩形室头部与左侧层流通道水 平垂直并与左侧层流通道的尾部相连通，在右侧全紊流通道与左侧层流通 道尾首连通处设有第一挡渣堰22，在左侧层流通道内设有第二挡渣堰23， 在左侧矩形室内设有第三挡渣堰25，且在第二挡渣堰23之后设有第一挡 渣坝24，在第三挡渣堰25之后设有第二挡渣坝26。其中：

所述的第一挡渣坝24与第二挡渣堰23相隔距离为L1， L1＝30-100mm。L1大于100时距离过远，难以迅速改变钢水流向、增加 钢水停留时间。当L1小于30时距离过近，使得钢水流动阻力较大也不利 于顺利浇注。

所述的第二挡渣堰23的底部间隙高度为H2，H2＝20-80mm，第一、 三挡渣堰的底部间隙高度可与之一致。当H2大于80时间隙过大，难以起 到有效的阻挡渣粒作用；而H2小于20时间隙过小，又会使得钢水流动阻 力过大影响浇注。第一挡渣坝24的高度比第二挡渣堰23底部间隙高度高 出H1距离，H1＝20-80mm。当H1小于20时难以形成有效的上升流导致 夹杂物上浮时间不够，而大于80时又使得钢水停留时间过长影响浇注。具 体结构示意如图3所示。

为加强挡渣效果，要求第三挡渣堰25与第二挡渣坝26间阻力系数高 于第二挡渣堰23与第一挡渣坝24间阻力系数。因此设计第二挡渣堰23 与第一挡渣坝24间距略大于第三挡渣堰25与第二挡渣坝26间距，以大 1-10mm为宜。同时第二挡渣坝26高度略高于第一挡渣坝24高度，以大 2-10mm为宜。第一挡渣坝24和第二挡渣坝26的上端均做成圆弧形以免钢水在流动时产生漩涡。

所述的第一挡渣堰22的宽度L2控制在200-400mm，当宽度太窄时 会导致钢水在包内停留时间太长、温降严重，影响浇注；而太宽时则又对 于挡渣效果不利。

所述的第二挡渣堰23与左侧层流通道的首部内壁距离为L3， L3＝600-1500mm。当L3小于600时，钢水在中间包II区处于层流状态时 间太短，不利于夹杂物的上浮汇聚长大；当大于1500mm时，钢水停留时 间过长影响浇注。

所述的第二挡渣堰23与左侧层流通道的尾部内壁距离为L4， L4＝400-1000mm。当L4小于400时，钢水在中间包III区处于层流状态时 间太短不利于夹杂物上浮；当大于1000mm时，钢水停留时间过长导致温 降严重甚至不能顺利浇注。

所述的第三挡渣堰25与钢水出口27的距离为L5，当L5过小或过大 时出钢位置均不利于浇钢注流的稳定、易产生涡流等情况；因此应控制 L5＝200-400mm。同时为了更好的控制钢水流动防止浇注塞流，特在第二 挡渣坝26一端与左侧矩形室同侧内壁预留一定间距，长度约30mm。

图3中虚线箭头所示为本发明的中间包内部钢水的流向，钢水从中间 包I区(第一挡渣堰22右侧区域)流入中间包内，经过第一挡渣堰22与 钢包底板的间隙流入中间包II区(第一挡渣堰22与第二挡渣堰23间区 域)，再经过第二挡渣堰23与钢包底板的间隙流入中间包III区(第二挡渣 堰23与第三挡渣堰25间区域)最终通过第三挡渣堰25与钢包底板的间 隙流入中间包IV区并从钢水出口27流出进行浇注。由于该独特的中间包设 计使得钢水在包内呈S型流向运动，延长了钢水的停留时间且钢水的温降 情况优于直流型设计。

本发明的设计方式使得钢水从刚进入I区的全紊流状态迅速变为II、 III区的层流状态。II、III区的空间属于中间包内最大的层流区域，绝大部 分的大尺寸渣粒或夹杂物被阻挡在第二挡渣堰之前；流入中间包III区钢水 中的夹杂物或渣粒基本是较小尺寸的存在，这部分细小颗粒有充足的时间 上浮并汇聚长大，从而被阻挡在第三挡渣堰之前，因此最终进入中间包IV 区的钢水纯净度较高、满足高温合金及高合金钢等对于产品纯净度的极高 要求。

通过试验证实，本发明设计的真空感应浇注中间包可以实现良好的挡 渣效果，并满足相关产品的高纯净度要求。分别采用四种新式中间包进行 真空感应浇注试验，其相关尺寸、使用效果及与原中间包比对结果如表1、 2、3所示。

试验熔炼某种高温合金，熔炼炉为25t真空感应炉，熔炼工艺为装料- 熔化期-精炼期-合金化期-浇注。最终化学成分均达标后，调整至浇注温 度1480℃进行出钢。

实施例1-4的具体情况见下表。

表1本发明的实施效果

表2与原中间包使用效果及相关钢锭夹杂物评级结果比对

表3原中间包与改进中间包水模试验结果比对

由上可见，采用本发明设计的新型中间包有更好的挡渣效果，从夹杂 物的评级结果对比也可以发现本发明的中间包较之现有中间包更有利于钢 水纯净度的提高，而水模结果也反映了本发明的中间包对于钢水的平均停 留时间较之原中间包有显著的延长。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围 内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种真空感应浇注中间包，其特征在于，包括由右侧矩形室与左侧矩形室相连构成的俯视呈L形的包体，右侧矩形室内设有隔板，通过隔板将右侧矩形室分隔呈右侧全紊流通道、左侧层流通道，并通过隔板与右侧矩形室内壁留出间距使得右侧全紊流通道与左侧层流通道在该处尾首相连通，左侧矩形室尾部开设钢水出口，左侧矩形室头部与左侧层流通道水平垂直并与左侧层流通道的尾部相连通，在右侧全紊流通道与左侧层流通道尾首连通处设有第一挡渣堰，在左侧层流通道内设有第二挡渣堰，在左侧矩形室内设有第三挡渣堰，且在第二挡渣堰之后设有第一挡渣坝，在第三挡渣堰之后设有第二挡渣坝，其中：

所述的第一挡渣坝与第二挡渣堰相隔距离为L1，L1＝30-100mm；

所述的第一挡渣坝的高度比第二挡渣堰底部间隙高度高出H1，H1＝20-80mm；

所述的第一、二、三挡渣堰的底部间隙高度均为H2，H2＝20-80mm；

所述的第二挡渣堰与第一挡渣坝间距大于第三挡渣堰与第二挡渣坝间距1-10mm，第二挡渣坝高度高于第一挡渣坝高度2-10mm；

所述的第一挡渣坝和第二挡渣坝的上端均做成圆弧形。

2.如权利要求1所述的真空感应浇注中间包，其特征在于：所述的第一挡渣堰的宽度L2控制在200-400mm。

3.如权利要求1所述的真空感应浇注中间包，其特征在于：所述的第二挡渣堰与左侧层流通道首部内壁距离为L3，L3＝600-1500mm。

4.如权利要求1所述的真空感应浇注中间包，其特征在于：所述的第二挡渣堰与左侧层流通道尾部内壁距离为L4，L4＝400-1000mm。

5.如权利要求1所述的真空感应浇注中间包，其特征在于：所述的第三挡渣堰与钢水出口的距离为L5，L5＝200-400mm。

6.如权利要求1所述的真空感应浇注中间包，其特征在于：所述的第二挡渣坝一端与左侧矩形室侧壁留有距离L6，L6＝30mm。

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