一種連鑄結晶器用熔融保護渣的連續供給裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及連鑄技術，特別涉及一種連鑄結晶器用熔融保護渣的連續供給裝置及方法。
【背景技術】
[0002]鋼水連鑄過程中，通常在連鑄機結晶器中鋼水上部加入固態保護渣，利用鋼水的熱量將固態保護渣熔化。保護渣起到兩個關鍵作用:一是熔融后的保護渣將鋼水與氣體隔開，防止鋼水被氧化；二是控制結晶器與鋼水間傳熱，在凝固后的鑄坯與結晶器間起到潤滑作用，使得連鑄過程得以順利進行。還有一個是對鋼水上部起到保溫作用，防止鋼水表面溫度快速下降。
[0003]目前連鑄使用的保護渣是粉狀或粒狀，在結晶器中鋼水表面形成3層:與鋼水接觸的是熔融渣層，熔融渣層上是過渡層，最上邊是固態渣。固態渣經鋼水熱量熔化在結晶器和鋼水凝固形成的坯殼之間流動形成一層渣膜，起到潤滑作用。在該區域內，固態渣經受鋼水熱量熔化，又經受結晶器面的低溫而冷卻。另外固態渣的比熱比鋼水大1.5?2倍，又有較大的熔化潛熱，因此固態渣熔化過程需要吸收較多的熱量。連鑄過程中，鋼水溫度波動，保護渣成分的波動，都將影響到固態渣熔化過程。
[0004]將固體保護渣(粉狀、粒狀)加入到結晶器時遇到兩大難題:一是要有快的熔化速度，防止卷渣和夾渣；二是要有好的熔化特性，避免固態渣熔化時產生“架橋”故障。這兩個難題均是導致連鑄坯夾渣缺陷的關鍵原因。為了提高保護渣熔化性能，通常做法是將保護渣制作成預熔渣，即將配置好成分的粉狀渣熔化后再粉粹，制成空心球狀渣粒，保護渣的價格會升高。
[0005]連鑄坯出現的各種缺陷(表面夾渣，內部夾渣，角裂，橫裂及縱裂，內部偏析，振痕等)中夾渣缺陷占總缺陷的46%左右。
[0006]為了解決以上難題，日本川崎公司專利05-023802 (1993)、05-146855 (1993)提出在結晶器上部加蓋保溫方法。對固態渣順利熔化有幫助。日本川崎公司專利05-007907 (1994), 06-007908 (1994)和 06-079419(1994)給出了粉狀預熔渣供給的方法。韓國POSCO公司專利101479061(2007)提出了將熔融渣供給結晶器的方法，并已在中試連鑄機上進行了試驗。
[0007]該專利保護的重點是熔融渣流量控制采用塞棒升降方式實現，在結晶器上沿設置有鍍層的反射屏蓋，防止鋼水輻射熱散失而溫度下降。該專利用塞棒控制熔渣流量在現場很難精確控制。一是塞棒本身在使用中熔損，形狀難以保證。二是液態渣出口溫度難以保證，當渣流反復開、關時，易于結渣。為此該專利提出使用鈾或鈾銘貴金屬制作塞棒頭部和液態渣出口，制造成本是一個大問題。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于提供一種連鑄結晶器用熔融保護渣的連續供給裝置及方法，將保護渣熔化、控流、注入到結晶器合為一體的保護渣連續熔化、連續供給的裝置。在連鑄工藝全過程中，將熔融保護渣注入到結晶器中的鋼水表面。能夠在各種連鑄機上使用。
[0009]為達到上述目的，本發明的技術方案是:
[0010]一種連鑄結晶器用熔融保護渣的連續供給裝置，其包括，固態渣容器，其下部設一固態渣下渣管道；化渣坩禍，其上部設供所述固態渣容器下部的固態渣下渣管道插置的進渣口，化渣坩禍下部設出渣通道；化渣坩禍內中央設化渣電極，底部設底電極，化渣坩禍外設坩禍保溫層；化渣電極、底電極分別電連接一變壓器及電源；熔融渣安裝閘板，垂直插設于所述化渣坩禍出渣通道，熔融渣安裝閘板上開設與出渣通道內徑相同的通孔；熔融渣流量控制閘板，垂直插設于所述熔融渣安裝閘板外側的出渣通道，與熔融渣安裝閘板平行，熔融渣流量控制閘板上開設與出渣通道內徑相同的通孔，且，熔融渣流量控制閘板為上下移動設置，形成雙閘板孔型流量控制形式；熔融渣注入通道，其一端連接所述化渣坩禍下部出渣通道出口端，另一端連接至連鑄結晶器；熔融渣注入通道外設加熱裝置。
[0011]進一步，所述熔融渣注入通道的兩端分別套設一耐熱鋼導電環，兩耐熱鋼導電環之間的熔融渣注入通道外壁由內向外依次環設絕緣隔熱陶瓷管及內側壁包含耐火纖維布的真空金屬管。
[0012]更進一步，所述熔融渣注入通道外套設一絕緣隔熱陶瓷管，絕緣隔熱陶瓷管外繞設感應加熱線圈，感應加熱線圈外包覆保溫隔熱層。
[0013]再有，所述熔融渣注入通道外套設一絕緣隔熱陶瓷管，絕緣隔熱陶瓷管外環形布置若干電加熱棒，電加熱棒外包覆保溫隔熱層。
[0014]優選的，所述電加熱棒采用硅碳棒或硅鉬棒。
[0015]又，所述固態渣容器內底部對應固態渣下渣管道設固態渣流量控制輸送裝置，該輸送裝置為螺桿輸送形式。
[0016]優選的，所述化渣坩禍下部出渣通道出口端的外壁設連接法蘭，所述熔融渣注入通道一端與之法蘭連接。
[0017]另外，所述化渣坩禍還設一端連接于集塵蓋上的排煙氣管道及相應的煙氣冷卻器、煙氣除塵器和排煙風機。
[0018]優選的，所述加熱裝置采用中頻感應加熱或石墨管通電加熱。
[0019]再有，所述化渣坩禍內埋設有壓縮氣體噴管，其噴管出口設置于所述出渣通道出口端內。
[0020]優選的，所述壓縮氣體噴管纏繞在化渣坩禍外側，由化渣坩禍外側熱量預熱壓縮氣體。
[0021]進一步，所述化渣坩禍上方設置有可移動式集塵隔熱罩。
[0022]本發明的連鑄結晶器用熔融保護渣的連續供給裝置的供給方法，連鑄過程中，將固態保護渣加入固態渣罐內，固態保護渣熔化過程在化渣坩禍內進行；當熔融保護渣量達到設定值后，通過電極上下移動，控制熔融保護渣的溫度保持在一個恒定的設定值；按照連鑄工藝要求將熔渣注入到連鑄結晶器內；熔融保護渣加入量按照連鑄速度確定，鑄造每噸鋼水時，熔融保護渣加入量為0.4?1.7kg/t鋼水，熔融保護渣溫度保持在1200?1300°C之間。
[0023]使用導電化渣坩禍和化渣電極通電后將固態保護渣熔化為熔融態保護渣。化渣開始時，在化渣坩禍底部放置小塊引弧劑，使得化渣電極與化渣坩禍底部產生電弧，熔化起弧劑周圍的固態保護渣，形成小的熔融渣池后，化渣電極、熔融渣和化渣坩禍底部電極形成電流回路，電流經熔融渣時，通過熔融渣本身電阻發熱熔化其它固態渣，直到所有固態渣全部熔化。
[0024]熔化固態保護渣過程是經過已熔化的液態保護渣自身電阻發熱而進行的。固態保護渣熔化速度通過化渣電極上下移動控制電流大小來實現。同樣熔化后的熔融保護渣溫度也是通過化渣電極上下移動控制回路電流來控制，用該方式能夠精確控制熔融渣的溫度，以滿足連鑄工藝對熔融渣溫度的需要。
[0025]化渣過程中，采用邊熔化邊加入固態保護渣方法。固態保護渣由本裝置設置的固態保護渣連續供給系統提供，其供給固態保護渣的量根據固態渣熔化程度供給。
[0026]化渣坩禍內設定的固態保護渣量熔化完成后，通過化渣電極控制系統電流大小控制化渣坩禍內熔融渣的溫度，以滿足連鑄工藝的需求。
[0027]熔融保護渣注入通道與化渣坩禍通過法蘭連接，熔融保護渣經注入通道連續(或間斷)注入到連鑄結晶器內鋼水上部，將鋼水與氣體隔絕，在結晶器與凝固坯殼間形成液膜起潤滑作用。注入通道采用電加熱棒(硅碳棒、硅鉬棒等)加熱，外部用耐熱纖維保溫隔熱。也可用中頻感應加熱，或石墨管通電加熱。
[0028]為了保證每次熔融保護渣注入過程順利進行，在注入通道和坩禍連接法蘭與流量控制閘板之間設置壓縮氣體吹掃裝置，每次熔融保護渣注入結束，即刻用壓縮氣體吹掃注入通道，防止殘留熔渣凝固影響下一次熔融保護渣的注入。壓縮氣體管纏繞在化渣坩禍外偵牝由化渣坩禍外側熱量預熱壓縮氣體。
[0029]采用本發明，連鑄工藝全過程中，操作人員不用直接向結晶器加入固態保護渣，將固態保護渣加入到本發明配置的固態渣罐內。固態保護渣熔化過程在化渣坩禍內進行。當熔融保護渣量達到設定值后，通過電極上下移動，控制熔融保護渣的溫度保持在一個恒定的設定值。按照連鑄工藝要求將熔渣注入到結晶器內。熔融保護渣加入量按照連鑄速度確定，鑄造每噸鋼水時，熔融保護渣加入量為0.4?1.7kg/t鋼水。熔融保護渣溫度保持在1200 ?1300°C之間。
[0030]本發明采用化渣電極、熔渣和導電坩禍組成電回流，利用熔渣自身電阻發熱將固態保護渣熔化為熔融態保護渣，用電極上下移動控制經過熔渣的電流來控制熔融保護渣的溫度，熔融渣量達到設定值且熔融渣溫度滿足連鑄要求后，根據連鑄工藝向結晶器內連續(或間歇)注入熔融保護渣。連鑄工藝進入正常狀態時，裝置一邊向結晶器內注入熔融保護渣，一邊向坩禍內輸送固態保護渣，在坩禍內通過熔渣自身電阻發熱熔化加入的固態保護渣。系統到達熔化固態保護渣速度與注入熔融保護渣速度相同的穩定狀態，實現向結晶器內持續提供熔融保護渣。確保連鑄全過程在熔融保護渣覆蓋下進行。
[0031]本發明的有益效果:
[0032]本發明可以實現連鑄工藝全流程直接供給熔融保護渣作業，無需向結晶器內加固態保護渣。因不需要鋼水熱量熔化保護渣，則進入結晶器的鋼水過熱度可減少10?20°C，有大的節能效果。連鑄工藝全過程不再在結晶器內加固態保護渣，減少連鑄坯表面和內部缺陷，大幅度降低鑄坯表面振痕和抓痕，提高了鑄坯表面質量。連鑄全流程直供熔融保護渣，提高連鑄機拉速，即使得高速連鑄成為可能。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明熔融渣連續供給裝置實施例的結構示意圖。
[0034]圖2為本發明熔融保護渣流量控制的結構示意圖。
[0035]圖3、圖4為本發明熔融渣連續供給裝置中熔融渣安裝閘板與熔融渣流量控制閘板配合的示意圖(圖2的A-A剖視圖)。
[0036]圖5為本發明連續供給裝置中熔融渣注入通道實施例一的結構示意圖。
[0037]圖6為本發明連續供給裝置中熔融渣注入通道實施例二的結構示意圖。
[0038]圖7為本發明連續供給裝置中