[发明专利]浸入式喷气坝钢包装置及提高RH钢水循环量的方法

说明书

一种浸入式喷气坝钢包装置及提高RH钢水循环量的方法，包括RH精炼炉本体、位于RH精炼炉本体底部的钢包，钢包底部设有浸入式喷气坝，浸入式喷气坝一侧设有弧形凹槽，弧形凹槽上端部顶面装有第一喷嘴，凹槽内自上而下装有第二至第六喷嘴，浸入式喷气坝上开有若干个导流孔。钢水通过RH精炼炉本体真空抽气系统作用，上升至指定高度后开始精炼钢水；喷嘴组合或单独喷射气体，气体驱动钢液上升至上升管并进入RH精炼炉本体精炼钢水；精炼的钢水通过下降管返回浸入式喷气坝钢包，继续参与精炼处理；钢水精炼后，气体进入上升管的收集率、钢液循环量大幅提高。为高温钢水的RH精炼处理提供了一种提高循环流量的新方法。

技术领域

本发明属于钢水RH精炼炉精炼的应用领域，特别是涉及一种浸入式喷气坝钢包装置及提高钢水循环量的方法，浸入式喷气坝钢包为高温钢水的RH精炼处理提供了一种提高循环流量的新方法。

背景技术

在现代炼钢工艺流程中，RH真空处理设备也己经成为生产优质洁净钢，尤其是超低碳钢不可或缺的关键设备之一。1957年世界上第一台工业生产用RH真空脱气设备由德国鲁尔钢(Ruhrstahl)公司和赫拉乌斯(Heraeus)公司共同设计，1959年，在德国蒂森公司恒尼西钢厂建成投产并确立为RH法。

通过增大循环流量提高RH生产效率是国内外冶金学者关注的焦点。已有研究表明，增大吹氩量可提高循环流量，且存在一个饱和值，当超过该值时，循环流量反而减少。改动浸渍管参数也是提高循环流量的一个有效途径，增大浸渍管内径、采用椭圆横截面浸渍管、采用“三根上升管加一根下降管”的结构等；在上升管或者下降管施加旋转磁场或行波磁场也能增大循环流量。然而，已有生产现场基于考虑设备成本与维护等，并不希望改变上升管和下降管的结构，也不希望增加电磁设备，因此，在不改变现有RH 装置结构的前提下提高RH循环流量是生产现场关注的重点问题。

萧泽强等认为吹入气体对液体搅拌做功可以分为四个方面:①膨胀功，即气体在喷嘴附近由于温度升高引起体积膨胀所作的功;②浮力功，即气泡在上浮过程中因浮力和膨胀做功;③动力功，即喷吹时气体流股的动能做功;④静压力功，即气体喷吹时残余静压力使气体膨胀作功。他还指出气泡在上浮过程中所作的功是引起熔池搅拌与混合的主要部分，气体动能很大一部分消耗在喷口处。

日本钢铁厂在RH喷吹粉体和气体方面提出了RH-Injection法和RH-PB法。RH-Injection法将喷枪通过钢包上部，直接斜插入钢液中与钢液接触，喷口在RH上升管下部进行喷吹粉体操作，作为消耗品的喷枪，价格高，但使用寿命不长，导致精炼处理工艺的成本增加；喷枪使用时，下降有可能触碰凸包，引起巨大震动，严重影响钢水处理计划和生产调度；喷枪行程一定，但钢水液面高度变化较大，使得喷枪浸入或太深或太浅，影响操作的稳定性，不利于生产；喷枪剥落或断裂进入钢液将严重影响钢液质量；如遇停电等事故，不但喷枪可能损坏，整包钢水也有可能报废。RH-PB法是在真空室侧部设置粉末喷吹构件，向RH本体内的钢液中喷吹，虽然克服了喷枪直接插入钢液的缺点，但喷嘴离液面近，容易引发喷溅，而且喷粉冶金效率低。

朱苗勇等人在专利申请“一种RH真空精炼底吹喷粉装置201210012782.1”中提出在钢包底部距钢包中心0～0.9被半径距离，设置1或2个底吹喷粉构件，进行底吹喷粉操作，增强了搅拌效果和改善钢质量。吝章国等人在专利申请“一种提升RH真空循环脱碳速率的控制方法201210300209.0”中提出了钢包底部设有透气砖，透气砖位置正对RH上升管在钢包底部投影中心，提高了搅拌速度和钢水的脱碳效率。耿钿桥等人采用数值模拟方法考察了直径3m的钢包底吹位置对侧底复吹RH装置内流体流动及循环流量的影响，结果表明在钢包底吹条件下，当底吹位置和钢包中心连线与浸渍管中心连线夹角一定时，随着底吹位置至钢包中心距离的增大，循环流量先增大后减小；当底吹位置至钢包中心距离一定时，循环流量随夹角的增大而减小；与现有RH吹氩方式相比，当采用侧底复吹且钢包底吹气量保持在200L/min时，循环流量可提高25%以上；当关闭上升管侧吹且仅采取钢包底吹时，与现有RH吹氩方式相比，循环流量可提高60%～100%。