專利名稱：直筒型真空精煉裝置及其使用方法
技術領域：
本發明屬于鋼水爐外精煉領域，特別涉及鋼水真空精煉裝置。
背景技術：
在爐外精煉領域，鋼水真空精煉裝備主要有RH、VD等。RH是指整體式或分體式的真空室，在處理鋼液時，所有冶金反應都是在真空室內進行，RH的底部為兩個圓形的浸潰管，上部連接熱彎管，熱彎管與抽真空系統連接，各部分組合成為一套真空精煉裝置。真空處理時，鋼包移到處理位，將真空室下降或頂升鋼包，以便使浸潰管能插入到鋼水中，然后真空系統開始抽氣，利用壓差使鋼水進入到真空室，在其中一個浸潰管內吹入氬氣，驅動鋼水開始反復循環，使鋼水不斷和真空接觸，以便進行脫氣、脫碳、脫氧、合金成分微調以及成分和溫度均勻化等處理措施，處理結束后系統破真空，浸潰管從鋼水中退出， 鋼包離開處理位。RH雖然經過多年的應用實踐和不斷改進，呈現出功能多樣化、集成化等特點，但還是存在一些缺點浸潰管直徑小，鋼水環流量小，浸潰管使用壽命低；真空室內壁易結渣，影響使用壽命；脫硫率低，不易生產極低硫鋼。中國專利號為ZL00235854. 9的“多功能復吹單嘴精煉爐”，主要是將RH的上升管和下降管改造成與真空室內徑I. O 1.5 :1的圓型單腿浸潰管，以增加環流量和方便操作；將上升管吹氬環吹氬改為從鋼包底部透氣磚偏心吹氬以增大氣泡上升路徑，強化鋼液攪拌，有效促進鋼液的循環。氬氣從鋼包底部透氣磚吹入，最大范圍地向鋼液表面傳播，到達鋼液自由液面時氣泡經過了足夠高的行程，極大增加了氣-液的接觸面積。與以往RH裝置相比，單嘴精煉爐具有鋼液循環流量大，脫氣、脫硫率高，真空室和浸潰管壽命長的優點，同時它還可以消除RH精煉裝置中真空室內粘結殘鋼和殘渣的弊端。適用于真空脫碳、脫硫，脫氧，去除鋼中氫、氮等氣體和非金屬夾雜物，生產高潔凈度的優質鋼和合金。但其還存在以下缺點一是其只利用鋼包底部偏心透氣磚作為供氣元件，生產過程中一旦底吹透氣磚發生堵塞，真空精煉過程就無法進行，勢必造成生產中斷；二是對轉爐下渣量要求嚴格，浸潰管插入前要開大底吹氬進行排渣，但鋼包渣量大時，排渣困難，渣進入真空室后，將嚴重影響單嘴精煉爐的脫碳效果；三是脫硫過程真空室中所形成的渣料對浸潰管侵蝕嚴重；四是浸潰管為圓型且內徑較大，加上浸潰管外面的耐火材料，浸潰管外壁和鋼包內壁的間隙較小，這樣就造成生產過程中測溫、取樣操作非常困難，導致整個精煉過程無法進行實時監控，影響正常生產。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種直筒型真空精煉裝置，解決現有單嘴精煉爐對轉爐下渣量要求嚴格，脫硫過程真空室所形成的渣料對真空室耐材侵蝕嚴重，真空精煉過程一旦鋼包底部偏心透氣磚發生堵塞生產就會中斷的問題，確保生產順利進行。為解決上述技術問題，本發明提供一種直筒型真空精煉裝置，包括真空室和浸潰管，真空精煉時浸潰管插入鋼包的鋼水中，其特征在于，在所述鋼包底部設置偏心透氣磚，氬氣通過偏心透氣磚吹入鋼包驅動鋼水在鋼包與真空室之間循環流動；在所述浸潰管周向設置環流管，氬氣通過環流管吹入浸潰管。本發明的進一步改進是，所述環流管設置一層，環流管上的噴嘴按等圓心角分布，噴嘴之間圓心角為10° 30° ;或者，環流管上的噴嘴按等距離分布，噴嘴個數為8 30個。本發明的進一步改進是，所述環流管設置二層，每環流管上的噴嘴按等距離分布，每層噴嘴個數為6 15個，且上下層的噴嘴交叉布置。本發明的進一步改進是，所述環流管設置三層，每環流管上的噴嘴按等距離分布，每層噴嘴個數為6 12個，相鄰層的噴嘴交叉布置；同一層噴嘴2飛個為一組獨立控制；層與層之間等距離分布，距離為150mnT400mm。本發明的進一步改進是，所述浸潰管的橫截面形狀為近似圓形，由大圓弧面和小圓弧面兩部分組成，大圓弧面曲率半徑和真空室相同，小圓弧面曲率半徑大于真空室,大圓弧面與小圓弧面的曲率半徑之比為1:廣⑴。 本發明還提供了直筒型真空精煉裝置的使用方法，真空精煉過程采用鋼包底部偏心透氣磚和浸潰管環流管復合吹氣模式。脫碳期間底吹和與底吹同一側的環流管為強吹，另一側環流管為弱吹。脫硫期間底吹為強吹，浸潰管周圍的環流管全部為弱吹。本發明的設計思想是
在真空室下部采用一直筒型浸潰管，浸潰管的內徑和真空室內徑相同，在浸潰管周圍交叉布置單層或多層環流管，鋼包底部偏心位置布置透氣磚，真空精煉過程采用鋼包底部偏心透氣磚和浸潰管環流管復合吹氣模式，驅動鋼水在鋼包與真空之間循環流動。該裝置的優點，一是采用底吹和環流氣體相結合的方式來增加鋼水的循環量，提高真空室內的反應速率和脫硫脫碳效率；二是在浸潰管四周交叉布置的環流管分區域進行單獨控制，脫碳期底吹和與底吹同一側的環流管為強吹，另一側環流管為弱吹，這樣可以將真空室中的頂渣排開至弱吹一側的很小區域，增加鋼水的裸露面積，提高鋼液的表面脫碳速率。脫硫期間底吹為強吹，浸潰管周圍的環流管全部為弱吹，這樣可以有效增加渣金反應面積，提高脫硫效果，同時浸潰管周圍的環流管弱吹氣體可以在真空室內鋼渣和真空室內壁之間形成氣體隔離帶，減少鋼渣對耐材的侵蝕，提高耐材壽命；三是浸潰管的小圓弧面15 (弧ADC)與鋼包內壁的間隙增大，生產過程中在這區域可以方便的進行測溫、取樣操作。四是該裝置真空精煉過程的深脫硫既可以采用頂槍噴吹高CaF2含量的脫硫劑，也可以采用真空室的頂渣與鋼水攪拌的渣金反應脫硫，或兩種脫硫方式同時使用，脫硫動力學條件強，脫硫效果顯著；與現有技術相比，本發明提供了一種直筒型真空精煉裝置，解決了現有單嘴精煉爐對轉爐下渣量要求嚴格，脫硫過程真空室所形成的渣料對真空室耐材侵蝕嚴重，真空精煉過程一旦鋼包底部偏心透氣磚發生堵塞生產就會中斷以及真空精煉過程中測溫、取樣操作困難等問題，確保生產順利進行。
下面結合附圖對本發明詳細說明
圖I是直筒型真空精煉裝置結構示意圖。圖2是圖I之A-A截面圖。圖3是圖I之B-B截面圖。
圖I中1-頂槍，2-真空抽氣系統，4-加料裝置，5-真空室，6-連接法蘭，7-浸潰管，8-環流管，9-鋼包，鋼包偏心底吹氬透氣磚，11-鋼包車；
圖2中13-浸潰管大圓弧面，15-浸潰管小圓弧面；
圖3中12-鋼包測溫取樣點。
具體實施例方式實施例I
由圖I、圖2、圖3可以看出直筒型真空精煉裝置主要由真空室5、浸潰管7、鋼包9和鋼
包車11組成，真空室和浸潰管由法蘭6連接，浸潰管位于鋼包正上方，鋼包置于鋼包車上。浸潰管四周設置有環流管8，可用于向鋼液中吹入惰性氣體實現多種功能，環流管位于浸潰管上部，浸潰管垂直方向設置一層環流管，環流管上的噴嘴按等圓心角分布，噴嘴之間圓心角為10° 30° ;或者，環流管上的噴嘴按等距離分布，噴嘴個數為8 30個。鋼包底部偏心位置設底部透氣磚10，氬氣由透氣磚進入鋼液。鋼水精煉時，將鋼包9吊至鋼包車11上面，鋼包車開進處理工位，頂升鋼包讓浸潰管7插入到鋼水里面，開啟真空抽氣系統2進行抽真空，從透氣磚10吹入氬氣，同時開啟環流管8向鋼水吹入氬氣，吹入氬氣的流量和壓力根據需要進行調節，測溫取樣機構12進行測溫取樣操作，當成分和溫度達到要求時，破空，將鋼包降至原位，真空處理精煉過程結束。實施例2
由圖I、圖2、圖3可以看出直筒型真空精煉裝置主要由真空室5、浸潰管7、鋼包9和鋼包車11組成，真空室和浸潰管由法蘭6連接，浸潰管位于鋼包正上方，鋼包置于鋼包車上。真空室上部設有加料裝置4可添加物料，抽真空系統2負責抽真空，頂槍I可吹氧。浸潰管四周設置有環流管8，可用于向鋼液中吹入惰性氣體實現多種功能，環流管位于浸潰管上部，為提高脫氧脫硫效率，浸潰管垂直方向設置二層環流管，每環流管上的噴嘴按等距離分布，每層噴嘴個數為6 15個，且上下層的噴嘴交叉布置。浸潰管垂直方向還可設置三層環流管，每環流管上的噴嘴按等距離分布，每層噴嘴個數為6 12個，相鄰層的噴嘴交叉布置；層與層之間等距離分布，距離為150mnT400mm。所述環流管最下面一層距浸潰管底部距離為100mnT500mm。鋼包底部偏心位置設底部透氣磚10，氬氣由透氣磚進入鋼液。鋼水精煉時，將鋼包9吊至鋼包車11上面，鋼包車開進處理工位，頂升鋼包讓浸潰管7插入到鋼水里面，開啟真空抽氣系統2進行抽真空，從透氣磚10吹入氬氣，同時開啟環流管8向鋼水吹入氬氣，吹入氬氣的流量和壓力根據需要進行調節，測溫取樣機構12進行測溫取樣操作，精煉過程中根據鋼種要求通過加料裝置4加入所需的合金或渣料，當成分和溫度達到要求時，破空，將鋼包降至原位，真空處理精煉過程結束。實施例3
精煉裝置的其他結構和實施例I和2，為了進一步提高脫碳效率，環流管上同一層噴嘴2飛個為一組獨立控制。鋼水精煉時，將鋼包9吊至鋼包車11上面，鋼包車開進處理工位，頂升鋼包讓浸潰管7插入到鋼水里面，開啟真空抽氣系統2進行抽真空，從透氣磚10吹入氬氣，同時開啟環流管8向鋼水吹入氬氣，吹入氬氣的流量和壓力根據需要進行調節，脫碳期底吹和與底吹同一側的環流管為強吹，另一側環流管為弱吹；脫硫期間底吹為強吹，浸潰管周圍的環流管全部為弱吹；測溫取樣機構12進行測溫取樣操作，精煉過程中根據鋼種要求通過加料裝置4加入所需的合金或渣料，當成分和溫度達到要求時，破空，將鋼包降至原位，真空處理精煉過程結束。實施例4
精煉裝置的其他結構和實施例I或2或3相同，為方便精煉過程中測溫、取樣操作，所述浸潰管的橫截面形狀為近似圓形，由大圓弧13 (弧ABC)和小圓弧15 (弧ADC)兩部分組成，大圓弧半徑Rl和真空室相同，小圓弧半徑R2大于真空室，大圓弧與小圓弧的半徑之比為I: I ⑴。透氣磚10距離大圓弧13中心的距離r與大圓弧半徑Rl之比為O. 2^0. 7。鋼水精煉時，將鋼包9吊至鋼包車11上面，鋼包車開進處理工位，頂升鋼包讓浸潰管7插入到鋼水里面，開啟真空抽氣系統2進行抽真空，從透氣磚10吹入氬氣，同時開啟環流管8向鋼水吹入氬氣，吹入氬氣的流量和壓力根據需要進行調節，脫碳期底吹和與底吹同一側的環流管為強吹，另一側環流管為弱吹；脫硫期間底吹為強吹，浸潰管周圍的環流管全部為弱吹；測溫取樣機構12進行測溫取樣操作，精煉過程中根據鋼種要求通過加料裝置 4加入所需的合金或渣料，當成分和溫度達到要求時，破空，將鋼包降至原位，真空處理精煉過程結束。
權利要求
1.一種直筒型真空精煉裝置，包括真空室和浸潰管，真空精煉時浸潰管插入鋼包的鋼水中，其特征在于，在所述鋼包底部設置偏心透氣磚，氬氣通過偏心透氣磚吹入鋼包驅動鋼水在鋼包與真空室之間循環流動；在所述浸潰管周向設置環流管，氬氣通過環流管吹入浸潰管。
2.如權利要求I所述的直筒型真空精煉裝置，其特征在于，所述環流管設置一層，環流管上的噴嘴按等圓心角分布，噴嘴之間圓心角為10° 30° ;或者，環流管上的噴嘴按等距離分布，噴嘴個數為8 30個。
3.如權利要求I所述的直筒型真空精煉裝置，其特征在于，所述環流管設置二層，每環流管上的噴嘴按等距離分布，每層噴嘴個數為6 15個，且上下層的噴嘴交叉布置；所述環·流管最下面一層距浸潰管底部距離為100mnT500mm。
4.如權利要求I所述的直筒型真空精煉裝置，其特征在于，所述環流管設置三層，每環流管上的噴嘴按等距離分布，每層噴嘴個數為6 12個，相鄰層的噴嘴交叉布置，層與層之間等距離分布，距離為150mnT400mm;所述環流管最下面一層距浸潰管底部距離為100mm^500mmo
5.如權利要求1-4之一所述的直筒型真空精煉裝置，其特征在于，同一層噴嘴2飛個為一組獨立控制。
6.如權利要求I所述的直筒型真空精煉裝置，其特征在于，所述浸潰管外徑與所述鋼包內徑之間的距離為100mm 400mm。
7.如權利要求I或6所述的直筒型真空精煉裝置，其特征在于，所述浸潰管的橫截面形狀為近似圓形，由大圓弧和小圓弧兩部分組成，大圓弧半徑和真空室相同，小圓弧半徑大于真空室，大圓弧與小圓弧的半徑之比為1:廣⑴。
8.—種如權利要求I所述的直筒型真空精煉裝置的使用方法，其特征在于，真空精煉過程采用鋼包底部偏心透氣磚和浸潰管環流管復合吹氣模式。
9.如權利要求8所述的直筒型真空精煉裝置的使用方法，其特征在于，脫碳期間底吹和與底吹同一側的環流管為強吹，另一側環流管為弱吹。
10.如權利要求8所述的直筒型真空精煉裝置的使用方法，其特征在于，脫硫期間底吹為強吹，浸潰管周圍的環流管全部為弱吹。
全文摘要
本發明公開了一種直筒型真空精煉裝置，包括真空室和浸漬管，真空精煉時浸漬管插入鋼包的鋼水中，其特點是，在所述鋼包底部設置偏心透氣磚，氬氣通過偏心透氣磚吹入鋼包驅動鋼水在鋼包與真空室之間循環流動；在所述浸漬管周向設置環流管，氬氣通過環流管吹入浸漬管；環流管設多個噴嘴，2~6個噴嘴為一組獨立控制。直筒型真空精煉裝置的使用方法為真空精煉過程采用鋼包底部偏心透氣磚和浸漬管環流管復合吹氣模式，脫碳期間底吹和與底吹同一側的環流管為強吹，另一側環流管為弱吹；脫硫期間底吹為強吹，浸漬管周圍的環流管全部為弱吹。
文檔編號C21C7/10GK102816896SQ20121030239
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者沈昶, 烏力平, 胡玉暢, 潘遠望, 浦紹敏, 王勇, 解養國 申請人:馬鋼(集團)控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司