[发明专利]防止冶金浇注产生旋涡卷渣的方法及用于该方法的装置

说明书

本发明公开了一种防止冶金浇注产生旋涡卷渣的方法及用于该方法的装置，包括冶金反应器以及浇注接口；浇注接口包括上板、中板以及下板；上下板设有通孔；中板设有两个通孔，其中一个通孔内设有档片；上板下表面设有上凹槽，下板上表面设有下凹槽；中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；中板可相对于上板以及下板滑动。本发明的方法不同于现有旋涡流动控制模式，在冶金反应器出钢过程中通过变换出钢口内部结构形式的方式消除钢水旋涡流动的切向运动速度，进而可以显著降低产生旋涡的临界高度，防止上层钢渣被卷吸入下游反应器，控制下渣量。

技术领域

本发明属于冶金浇注技术领域，具体涉及一种防止冶金反应器浇注过程产生旋涡卷渣的方法以及用于该方法的装置。

背景技术

随着高品质钢及特殊性能钢的不断发展，对炼钢、精炼和浇注环节钢水质量提出了更加严格的要求。冶金反应器（如转炉、钢包和中间包）浇注过程中由于钢水初始流动状态的影响，会在浇注中后期发生旋涡流动现象，严重的情况下会产生贯通式的吸气旋涡，将钢水上层的渣层卷吸进入下游反应器，破碎的渣层颗粒会引起尺寸不同，有的会上浮去除，有些细小颗粒因难于去除而滞留在钢水中，形成钢中的非金属夹杂物，最终会影响钢的使用性能。为此，实际生产中为了防止漩涡卷渣，往往会在下渣检测系统检测到有炉渣卷入时立即关闭出钢口，这样使得部分未浇注的钢水成为废钢重新返回钢铁冶炼流程，降低了钢水的收得率。

为了防止漩涡卷渣现象，国内外钢铁企业开发了多种涡流抑制装置。1984年美国专利US4601415介绍了一种棱锥形钢水涡流抑制器，该抑制器是一种比重介于钢水和炉渣之间用耐火材料制成的多棱形锥体，锥体中心有一个钢球使锥体定点保持向下，伴随钢液面下降，锥体可逐渐堵住水口，阻止旋涡流动的产生和挡渣，其不足之处在于锥体的比重和中心不易准确把握，而且该抑制器成型加工业比较复杂。中冶公司在现有滑动水口系统基础上提出了一个圆柱形腔体，在腔体立面上对称地开出4个出口，促使钢水到底部后转变为水平流动，据此可以抑制浇注过程中的旋涡流动；由于止旋装置由耐火材料制成，长期受钢水冲刷，其使用寿命难以与钢包内衬寿命相同，需要额外维护，成本很大，而且在冲刷过程中会产生二次污染，特别是在浇注末期会产生一定的汇流漩涡，无法工业化应用。除此以外，还有研究者提出了水口吹气止旋方法，依靠反应器底部吹入的惰性气体破坏旋涡钢水的切向运动速度，可以起到阻止旋涡流动的效果，使用过程中需要合理控制底吹气量，防止气量过大造成的液面裸露，容易造成钢水二次氧化。

综合来看，现有技术中，滑动水口系统由于存在成本高、安装位固定、浇注末期会产生汇流旋涡、连续浇注会导致二次氧化污染物上升等缺陷，其他止旋方法同样存在过量余钢、降低金属收率的消极措施；因此很有必要研发一种新的设计简单、易实现的装置，可以有效阻止旋涡，并且该阻旋装置的使用寿命长，具有较强的实际应用价值。

发明内容

本发明提供了一种简便易行的防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的方法及装置，该方法能够有效阻止冶金反应器浇注过程中的旋涡卷渣现象，并且用于该方法的装置使用寿命长，可应用于冶金过程钢铁材料和其它金属材料的浇注过程，适用于各类型流体的传输过程，提出的旋涡控制方式可以为其他行业借鉴使用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，包括冶金反应器以及浇注接口；所述浇注接口包括上板、中板以及下板；所述上板设有上板通孔；所述下板设有下板通孔；所述中板设有第一通孔与第二通孔；所述第二通孔内设有档片；所述上板通过中通管与冶金反应器的出口连接；所述下板与上板连接；所述上板下表面设有上凹槽；所述下板上表面设有下凹槽；所述中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；所述中板可相对于上板以及下板滑动；所述档片的材质与中板的材质一致，都为耐火材料；所述档片与中板采用一体压制成型制备得到。