專利名稱：鋼液中非金屬夾雜去除方法
技術領域：
本發明涉及一種純凈鋼的冶煉方法，特別涉及一種鋼液中非金屬
夾雜(inclusion)去除方法。
背景技術：
隨著科學技術和經濟的持續發展以及用戶對鋼材質量不斷提高的 質量和性能需求，使得鋼鐵材質設計和應用技術的開發愈顯重要，也 給鋼鐵冶金工業帶來了極大的挑戰。提高鋼的質量重點是提高鋼的純 凈度、對鋼中夾雜物進行嚴格控制。 一般用鋼中的總氧含量T 〔0〕表 示鋼的潔凈度，總氧含量包括自由氧和固定氧即夾雜物所含的氧。
.純凈鋼的生產主要集中在兩方面，(1)盡量減少鋼中雜質元素的 含量；(2)嚴格控制鋼中的夾雜物，.包括夾雜物的數量、尺寸、分布、 形狀、類型。減少鋼中溶質元素的含量主要在各種鐵水預處理以及二 次精煉設備中營造最佳去除的熱力學和動力學條件來實現；鋼中夾雜 物的控制主要是減少其生成、對其進行改性、促其上浮。
吹氬凈化是目前普遍使用的去夾雜工藝，通過吹氬透氣磚向鋼包 中吹入氬氣來降低鋼液中夾雜物的含量，實現凈化鋼液的目的。鋼包 氬氣凈化的特點是合金元素和脫氧反應產物以及鋼液溫度分布均勻， 同時有排除夾雜物的功能。z(旦吹氬去夾雜所需時間長、效果差，處理 后鋼液中夾雜數量還不夠少，夾雜去除效果還達不到高純凈鋼的[C] + [S] +[P] +[N] + [H] +T
質量分數之和《40x i(T的生產要求，仍會產生夾雜、偏析和氣泡，存在損壞高質量鋼鐵產品的加工性能、 表面性能和使用性能的可能。
近幾年，超聲波作為外力場分離液體中的液滴、氣泡或微粒的技 術越來越受到人們的關注。鋼液中微小的夾雜物上浮是非常困難的， 只能當它們聚集起來才會使上浮更加容易，使夾雜物快速上浮的理論 依據是經典的斯托克斯公式，即密度小的、半徑大的夾雜物能快速上 浮，尤其是夾雜物的半徑，對其上浮速度的影響^f艮大，成二次方關系， 液體粘度系數越小越有利于夾雜物上浮。
日本川崎制鐵的專利JP06220551A熔融金屬中利用超聲波非金屬 夾雜去除法是將超聲波引入到RH脫氣處理鋼包的鋼液中，在超聲波作 用下產生的細小氣泡捕捉鋼液中的Al"3等夾雜，使非金屬夾雜粘附在 氣泡上后上浮，并促進渣液間界面反應。但是，由于在上述RH脫氣處 理鋼包內和澆鑄過程中的中間包內的鋼液處于流動狀態，變幅桿浸入 鋼液不能太深，位置也不能太靠近鋼液流動區域，否則會因鋼液巻流 而重新將上浮過程中的夾雜巻入鋼液中，因此存在作用區域小，效果 有限。而且該超聲波夾雜去除法需要將變幅桿長時間浸入在高溫(約 1600。C)鋼液中，變幅桿消耗很快，壽命很短，在目前的變幅桿材料 技術條件下，連續浸入時間一般只有1~3分鐘，最多不超過5分鐘， 因此想在生產上實現也比較困難。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種鋼液中非金屬夾雜去除方法， 通過吹Ar氣攪拌，應用超聲波去除鋼液中夾雜，達到進一步去除鋼液 中夾雜，提高鋼液純凈度的目的。為實現上述目的，本發明的鋼液中非金屬夾雜去除方法，包括以
下步驟(1)將裝有鋼液的鋼包吊裝到回轉臺上，通過吹氬口開始吹 氬氣攪拌，最多2分鐘后停止吹氬氣；(2)將一個或數個變幅桿浸入 鋼液中，并啟動超聲波發生器；(3)啟動超聲波發生器最多l分鐘后， 關閉超聲波發生器并馬上將變幅桿脫離鋼液，回到待機位。
所述步驟(2)中變幅桿浸入鋼液中時變幅桿的頂端離鋼包底部的 距帛為鋼液高度的1/3-2/3。
本發明的鋼液中非金屬夾雜去除方法是利用鋼包在回轉臺上的鎮 靜的這一段時間，不存在鋼液流動的問題，可作用范圍廣，效果好。
利用鋼包在回轉臺上的鋼液鎮靜時間，通過吹Ar氣攪拌，應用超 聲波去除鋼液中夾雜，可以去除現有技術中不能去除的夾雜，是對現 有去夾雜工藝的有益補充，以進一步減少鋼液中夾雜數量，可以生產 出夾雜數量足夠少或夾雜尺寸足夠小的鋼液，達到高純凈鋼生產要求， 保證高質量鋼鐵產品的加工性能、表面性能和使用性能。跟現有的吹 氬凈化不加超聲波時相比，鋼液中總氧含量T
至少可降低5ppm以上。
圖1為鋼液中非金屬夾雜去除裝置的示意圖。
具體實施例方式
圖1為鋼液中非金屬夾雜去除裝置的示意圖，本發明的鋼液中非 金屬夾雜去除方法可以采用如圖1所示裝置，該裝置包括吹Ar 口 1、 回轉臺3、變幅桿4、超聲波發生器5、鋼包6。鋼包6中裝有鋼液2。本發明的方法與JP06220551A專利介紹的在結晶器或RH脫氣處理 鋼包或中間包中施加超聲波不同，本發明利用鋼包6在回轉臺3上的 鎮靜這一段時間(約10分鐘)，結合吹Ar氣攪拌，將一個或數個變幅 桿伸到鋼液2的中下部，通過變幅桿4將超聲波導入鋼液2中，利用 其強烈的沖擊和空化作用，產生大量的細小氣泡，增加吸附和捕捉夾 雜的面積，提高氣泡和夾雜的碰撞機會以及夾雜的凝聚效應，達到迅 速長大上浮分離而去除的目的。
操作步驟如下首先將裝有鋼液2的鋼包6吊裝到回轉臺3上； 通過吹Ar 口 1開始吹Ar氣攪拌最多2分鐘后停止吹Ar氣，在鋼液內 產生一定數量的氣泡。吹Ar氣的流量根據鋼液的多少來確定，對約10 噸的鋼液，吹Ar氣的流量為5 ~ 30升/分鐘。
然后將一個或數個變幅桿4浸入鋼液2中，變幅桿4的頂端離鋼 包底部的距離為鋼液高度的1/3-2/3，馬上啟動超聲波發生器5，功 率50~ 1000kW，頻率20~100kHz，吹Ar氣形成的氣泡在超聲波強烈 的沖擊和空化作用下產生振動、長大或破裂，產生大量的細小氣泡， 極大增加吸附和捕捉夾雜的面積，提高氣泡和夾雜的碰撞機會以及夾 雜的凝聚效應。
啟動超聲波發生器1最多1分鐘后，關閉超聲波發生器5并馬上 將變幅桿4脫離鋼液2，回到待機位， 一個周期結束，修整后準備進入 下一批次鋼液去夾雜處理。
本發明的方法先是在鋼液中吹Ar產生氣泡，當氣泡上浮到距離鋼 包底部約1/3鋼液高度后，開啟超聲波裝置，氣泡在超聲波作用下產 生振動、長大或破裂，產生大量的細小氣泡，極大增加吸附和捕捉夾雜的面積，提高了氣泡和夾雜的碰撞機會，并在一定條件下長大而迅 速上浮，跟普通氣泡粘附夾雜方法相比，超聲波空化氣體成核是一個 快速的過程，非常有利于夾雜的去除。另一方面，夾雜^f效粒在一定頻 率超聲波的作用下向聲壓節或聲壓腹運動，在此過程中微粒碰撞會發 生凝聚效應，逐步凝聚和長大，再在重力或浮力作用下下降或上升， 從而達到分離的目的。
權利要求
1、一種鋼液中非金屬夾雜去除方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將裝有鋼液的鋼包吊裝到回轉臺上，通過吹氬口開始吹氬氣攪拌，最多2分鐘后停止吹氬氣；(2)將一個或數個變幅桿浸入鋼液中，并啟動超聲波發生器；(3)啟動超聲波發生器最多1分鐘后，關閉超聲波發生器并馬上將變幅桿脫離鋼液，回到待機位。
2、如權利要求1所述的鋼液中非金屬夾雜去除方法，其特征在于， 所述步驟(2)中變幅桿浸入鋼液中時變幅桿的頂端離鋼包底部的距離 為鋼液高度的、1/3 ~ 2/3。
全文摘要
本發明涉及一種鋼液中非金屬夾雜去除方法。該方法包括以下步驟(1)將裝有鋼液的鋼包吊裝到回轉臺上，通過吹氬口開始吹氬氣攪拌，最多2分鐘后停止吹氬氣；(2)將一個或數個變幅桿浸入鋼液中，并啟動超聲波發生器；(3)啟動超聲波發生器最多1分鐘后，關閉超聲波發生器并馬上將變幅桿脫離鋼液，回到待機位。本發明的鋼液中非金屬夾雜去除方法可以進一步減少鋼液中夾雜數量，可以生產出夾雜數量足夠少或夾雜尺寸足夠小的鋼液，達到高純凈鋼生產要求。
文檔編號C21C7/00GK101307374SQ20071004067
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月15日 優先權日2007年5月15日
發明者張永杰, 馬新建 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司