[发明专利]去除连铸钢液中夹杂物的吸附过滤方法

说明书

本发明涉及一种在连铸中间包内去除钢液中的夹杂物，生产高质量连铸钢坯的技术，属于钢铁冶金中的金属精炼技术领域。

随着现代连铸技术的发展，连铸连轧的实现，连铸坯尺寸要求尽量接近最终轧材的尺寸，从而对连铸钢液清洁度的要求也愈加严格。另外，为了节能和降低原材料消耗，许多钢铁产品变得越来越薄(如罐头软包装)或越来越细(如弹簧丝)，在这些产品中夹杂物将导致薄板表面缺陷和拔丝断头，夹杂物也常常降低轴承，重轨等产品的使用命，这就使促人们不断地去研究新的去除钢中夹杂物生产清洁钢的工艺和技术。近几十年来发展起来的铁液预处理，和钢包二次精炼方法都能有效地降低钢液中的夹杂，在国外获得较为广泛地应用，如日本转炉钢和电炉钢的精炼率己分别达到50％和70％以上。但由于各种炉外精炼设备投资巨大，操作费用较高，短期内在国内尤其是国内中小型钢铁企业还很难广泛应用，近年来国外开发研究了一种新的去除夹杂物的技术，即在连铸中间包内采用过滤器的方法去除Al₂O₃等固体夹杂，是一种投资较小很有发展前途并在国内很容易推广应用的技术、国内一些科研单位和厂家也正在开展研究。

该项技术所采用的过滤器形式一般分为两类：泡沫状(包括线圈状)过滤器和直通管状过滤器。泡沫状过滤器采用高温烧结陶瓷材料制作，如以单纯Al₂O₃或Al₂O₃为基加入ZrO₂，SiC，Cr₂O₃，Y₂O₃等制作成一定厚度(一般5厘米以下)的平板状(直径或边长一般小于20厘米)的过滤器，多个排布垂直或水平安装在中间包内的挡墙上、当钢液流经时，利用过滤介质的物理吸附作用和机械拦阻作用，夹杂物颗粒碰撞粘附在介质表面实现固相烧结，而从钢液中去除掉。泡沫过滤器孔径一般在5—30ppi(每英时长度上孔的个数)当其孔径较小时，除杂效率较高，但其流动压降大且极易被堵塞影响生产正常进行。而增大孔径又受材料强度限制，除杂效率也迅速降低。泡沫过滤器较适合于原始杂质量较低的钢液过滤。直通管状过滤器采用CaO基材料制作内孔尺寸为φ50×200，若干个按一定规律排布安装在垂直挡墙上，利用其与Al₂O₂等的化学反应活性去除夹杂物，但其孔径大比表面积小，因而除杂效率低，波动较大。这两类过滤器还均有热态下拆换安装的困难，目前还都仅限于实验室研究和少量的工业性试验研究，国内外还未见较大规模的工业生产应用的报导。

本发明的目的是要提出一种新的连铸中间包内采用吸附过滤去除钢液中夹杂物提高钢质量的方法，它具有较高的除杂效率、生产过程中波动较小，并不会被堵塞、该方法特别适用于处理量大且杂质含量较高的连铸钢液的去除夹杂物。

本发明的主要内容，是将一定数量的具有化学反应活性的填料密集堆积在连铸中间包内，形成填料固定床、填料之间的空隙构成床层的孔道网络、钢液流经床层的孔道时，钢液中的非金属夹杂物被吸附和滤除。

本发明填料固定床中的填料采用与钢液中非金属夹杂物有化学反应活性的材料制作，采用CaO为基材料的填料，主要用来去除钢液中的Al₂O₃夹杂物和碳化物夹杂物。采用TiO₂或B₂O₃为基的填料材料形成的填料固定床，主要用来去除钢液中氮化物夹杂。可以CaO，TiO₂或B₂O₃组合的填充材料，形成的填料固定床，可以去除Al₂O₃，硫化物及氮化物等非金属夹杂物。根据钢液中的非金属夹杂物的类型选择相应的填充材料。

本发明吸附过滤钢液非金属夹杂物的填料固定床见图1和图2，在连铸过程的中间包1内，将不同大小块度的填料，按一定的比例密集堆积在中间包的两个垂直挡墙4之间，形成填料层3高度比中间包内正常操作时钢液液面高0—20厘米，填料床横截面占中间包总横截面积的20—100％，填料床的空隙度为0.4—0.8。填料床预部为顶盖2，用于压紧填料床，使床内填料不致上浮松动，填料床下部为筛板7和耐火砖8支撑填料床，挡墙9的作用是改变流型，防止钢液短路，促进夹杂物上浮，钢水中间包水口6流出。