一種連鑄中間包環形氣幕擋墻及其鋼液氣洗方法與流程

本發明涉及一種連鑄中間包環形氣幕擋墻及其鋼液氣洗方法，屬于鋼鐵冶金連鑄中間包冶金工藝技術領域。

背景技術：

連鑄中間包氣幕擋墻技術是20世紀末發展起來的一項去除鋼液中非金屬夾雜物的新技術，其原理是利用與鋼液流動方向垂直的條形氣幕擋墻置于中間包底某一最佳位置，吹入氬氣，氬氣透過氣幕擋墻上浮形成一道氬氣泡氣幕屏障，具有促進鋼液中非金屬夾雜物上浮和去除功能。但條形氣幕擋墻因夾雜物去除率低、使用壽命低，成為制約該技術推廣應用的關鍵技術難題，存在的缺陷或不足：(1)在條形氣幕擋墻兩端向上垂直線與中間包兩側包壁之間出現形似直角三角形的盲區，盲區內不能形成氬氣泡氣幕屏障，即條形氣幕擋墻吹氬形成的氬氣泡氣幕屏障只對連鑄中間包內的部分鋼水進行了氣洗，去除夾雜物的效果打了折扣；(2)現有技術生產的彌散式鎂質氣幕擋墻氣孔率高、強度低，不抗侵蝕、沖刷，使用壽命低，不能與中間包耐材使用壽命同步，對連鑄耐材的生產成本造成較大影響；而現有技術生產的彌散式透氣環上水口座磚又存在缺陷或不足：(1)彌散式透氣環成型于中間包上水口座磚本體內，套裝于上水口上，質量要求高，風險大，一旦出現質量問題，直接影響正常澆注生產，甚至造成非計劃停澆事故；(2)彌散環高度90～115mm，高度大，不僅成型困難、成本高，而且彌散環透氣性不均，影響去除夾雜物的冶金效果。

中國專利文獻cn201070699y(專利號：200720151456.3)公開一種氣幕擋墻，具有透氣材料制成的墻體；所述墻體與壓氣供應源相連，其特征在于：所述墻體為環形，分別環繞在中間包各個水口周圍設置，所述墻體通過成型在其上的連接孔與所述壓氣供應源相連。其能夠經濟的解決對注入的鋼水完全氣洗。該專利技術的不足：墻體不抗侵蝕、沖刷，使用壽命低，嚴重制約了中間包使用壽命。

cn201070670y(申請號200720151457.8)公開了一種氣幕擋墻，具有透氣材料制成的墻體(41)；所述墻體(41)與氬氣供應源相連；所述墻體(41)為具有開口的環形，所述墻體(41)通過成型在其上的連接孔(404)與所述氬氣供應源相連。所述氣幕擋墻分別應用于自中間包的擋渣墻(20)向兩側伸延的導分流管(30)上延其伸延方向相間地成型的有數個分流口(32)；所述墻體(41)的兩端(401，402)抵靠到相應的分流口(32)附近的所述分流管側壁上，以構成一個封閉的環形區域。該專利技術的不足：墻體研制生產難度大、成本高，工藝布置復雜，鋼液氣洗效果差。

中國專利文獻cn106041045a(專利號：2016106342707)公開了一種連鑄中間包彌散式透氣環上水口座磚及其吹氬精煉方法，包括上水口座磚本體(1)、彌散式透氣環(2)、氣室(3)、進氣管(4)，上水口座磚本體內設置有圓環形均勻布置的彌散式透氣環(2)和環形的氣室(3)，所述的氣室位于彌散式透氣環的底部并與透氣彌散式透氣環連通，彌散式透氣環的上部伸出水口座磚本體(1)的上表面5～10mm，氣室的側部連接有進氣管(4)，進氣管的一端與氣室連通，另一端從上水口座磚本體(1)的側部伸出，連接金屬管件與外部氬氣氣源連通，吹入氬氣后，向上形成環狀氣幕屏障，對進入上水口的鋼液進行氣洗，促進夾雜物上浮和去除，且有一定數量的氬氣泡隨鋼流進入浸入式水口內，形成穩定的、連續的環狀氣流，不僅抑制了水口結瘤問題，而且解決了保護性氬氣泡進入到鋼中引發的鑄坯皮下氣泡問題。該專利技術的不足：透氣環上水口座磚單重大，氣室結構復雜，彌散式透氣環高度大，成型困難，生產成本高，且透氣環透氣性不均，影響吹氬冶金效果。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種連鑄中間包環形氣幕擋墻及其鋼液氣洗方法，該發明環形氣幕擋墻與中間包上水口座磚分體設計，環形氣幕擋墻套裝于連鑄中間包各個上水口座磚上，吹入氬氣，產生氬氣泡，在上水口座磚周圍形成環狀氣幕屏障，對進入中間包上水口的鋼液全部氣洗，使得氬氣泡帶動夾雜物上浮到中間包液面被高堿度中間包覆蓋劑及時吸收和有效的去除，提高了夾雜物去除率，軋材中金相夾雜物數量同比應用現有專利cn201070699y(專利號：200720151456.3)減少50％以上，同時本發明環形氣幕擋墻本體與透氣環采用二次成型工藝生產，耐侵蝕、抗沖刷，使用壽命高，達到22～24小時。

一種連鑄中間包環形氣幕擋墻，包括氣幕擋墻本體(1)、彌散式透氣環(2)、氣室(3)、進氣管(4)，氣幕擋墻本體(1)的橫截面呈圓環形，氣幕擋墻本體(1)的中部設置有安裝孔，氣幕擋墻本體(1)內設置有彌散式透氣環(2)，彌散式透氣環的上部伸出氣幕擋墻本體(1)的上表面，氣室(3)成型于彌散式透氣環的底部，氣室(3)的側部連接有進氣管(4)，進氣管的一端與氣室連通，另一端從氣幕擋墻本體(1)的側部伸出，其特征在于，氣室(3)在生產彌散式透氣環時一次成型，簡化了生產工藝，降低了生產成本。

優選的，進氣管通過金屬管件(8)與外部氬氣氣源連通。氣幕擋墻本體(1)的中部設置有圓柱形安裝孔。

本發明優選的，所述氣幕擋墻本體(1)，采用剛玉質澆注料澆注成型，體積密度≥3.0g/cm³，高溫抗折強度≥12mpa，高溫耐壓強度≥80mpa，al2o3含量≥92％，cr2o3含量≥2.0％。

本發明優選的，所述彌散式透氣環(2)，采用高純剛玉、莫來石等為主原料，通過機壓方式成型，al2o3含量≥83％，sio2含量≤6.0％，cr2o3含量≤2.0％，體積密度≥2.65g/cm³，高溫耐壓強度≥50mpa，顯氣孔率25～28％。

本發明優選的，所述彌散式透氣環(2)，其橫剖面呈圓環形、縱剖面呈直角梯形，圓環上部寬度b為35～45mm，下部寬度c為40～50mm，高度h為50～80mm。

本發明優選的，所述彌散式透氣環(2)的上端伸出所述氣幕擋墻本體(1)上表面的高度x為5～10mm。

本發明優選的，所述氣室(3)整體為圓環形，氣室的縱剖面為半圓形，其半徑r為9～10mm，氣室(3)上設置進氣管安裝孔(5)，進氣管安裝孔的直徑d為12～13mm。優選的，進氣管安裝孔的直徑d為12mm。

本發明優選的，所述進氣管(4)的標高l為20～40mm。

本發明的進氣管(4)、金屬管件(8)材質均為耐熱不銹鋼圓管，其中進氣管(4)的規格尺寸為m11×1.25(螺母內螺紋，大徑11mm，螺距1.25mm)，金屬管件(8)規格尺寸為￠10×2(外徑為10mm，壁厚為2mm)。

本發明連鑄中間包環形氣幕擋墻與中間包上水口座磚采用分體設計，所述彌散式透氣環(2)，其橫剖面呈圓環形、縱剖面呈直角梯形，圓環上部寬度b為35～45mm，下部寬度c為40～50mm，高度h為50～80mm等設計，是本領域的技術人員經過大量的水模實驗研究和生產應用試驗驗證得到的，上述設計對彌散式透氣環的生產成本、透氣均勻性、凈化鋼液的效果和避免氬氣泡進入結晶器內引發鑄坯皮下氣泡問題都有直接影響，本發明連鑄中間包環形氣幕擋墻與中間包上水口座磚采用分體設計，彌散式透氣磚與上水口流鋼孔距離較大，彌散式透氣環產生的氬氣泡不會隨鋼流進入到上水口內，本質上解決了保護性氬氣泡進入到鋼中引發的鑄坯皮下氣泡問題；本發明所述彌散式透氣環(2)的高度h為50～80mm，比cn106041045a(專利號：2016106342707)的透氣環高度90～115mm減小了，不僅提高了成型質量，解決了透氣形不均的技術難題，而且降低了生產成本。

本發明還提供一種連鑄中間包環形氣幕擋墻的安裝方法，包括以下步驟：

1)在中間包包底永久襯(11)開設金屬管件埋設溝槽(12)，其溝槽深度y為50～70mm，寬度為30～40mm，用于鋪設金屬管件(8)；

2)安裝、固定中間包上水口(7)；

3)安裝、固定上水口座磚(6)，

4)在上水口座磚(6)周圍墊一層鎂質搗打料，厚度z為60～80mm，上水口座磚(6)外壁上涂抹10～15mm厚的剛玉質火泥，將環形氣幕擋墻本體(1)的內腔套裝于上水口座磚(6)上，使得環形氣幕擋墻本體(1)的上表面與上水口座磚(6)的上表面平齊，且進氣管(4)置于包底永久襯上金屬管件埋設溝槽(12)內；

5)在包底永久襯上金屬管件埋設溝槽(12)內將進氣管(4)與金屬管件(8)對接，將金屬管(8)緊貼中間包永久襯端部與側部的角線，從包沿引出，焊接固定于中間包包沿壓板(9)上；

6)在上水口座磚安裝地坑(14)內與包底永久襯上金屬管件埋設溝槽(12)內采用鎂質搗打料填滿搗實；

7)按照現有技術施工中間包工作襯(10)，包壁永久襯上金屬管埋設溝槽(12)內和包沿壓板(9)割口內采用鎂質涂抹料填實抹平，至此本發明的連鑄中間包環形氣幕擋墻安裝完成，按照現有技術施工、烘烤中間包工作襯后，即可上線使用。

所述的鎂質搗打料、鎂質涂抹料均為常規耐火材料，市購產品。

本發明利用連鑄中間包環形氣幕擋墻對中間包鋼液氣洗方法，包括如下步驟：

1)連鑄中間包烘包前，將金屬管件(8)與外部氬氣氣源連接；

2)在連鑄大包開澆的同時，環形氣幕擋墻吹入氬氣，初始氬氣流量10～15nl/min，待中間包內鋼水達到正常澆注的中間包液面(15)，調大氬氣流量至16～20nl/min，氬氣流量大小控制以環形氣幕擋墻本體(1)正上方區域的中間包液面(15)微微波動為宜；

3)連鑄大包停澆后，環形氣幕擋墻停止吹入氬氣。

nl/min，是指在20攝氏度，1大氣壓的標準狀況下的流量，每分鐘的多少升。

本發明的有益效果：

1)本發明連鑄中間包環形氣幕擋墻與中間包上水口座磚采用分體設計，彌散式透氣磚與上水口流鋼孔距離較大，彌散式透氣環產生的氬氣泡不會隨鋼流進入到上水口內，本質上解決了保護性氬氣泡進入到鋼中引發的鑄坯皮下氣泡問題。

2)本發明環形氣幕擋墻的彌散式透氣環高度h為50～80mm，比cn106041045a(專利號：2016106342707)的透氣環高度90～115mm減小了，不僅提高了成型質量，解決了透氣形不均的技術難題，而且降低了生產成本。

3)本發明環形氣幕擋墻的氣室在生產彌散式透氣環時一次成型，簡化了生產工藝，降低了生產成本。

4)本發明環形氣幕擋墻本體采用剛玉質澆注料澆注成型，彌散式透氣環機壓方式成型、高溫燒成工藝，耐侵蝕、抗沖刷，使用壽命高，達到22～24小時，比應用現有專利cn201070699y(專利號：200720151456.3)同比提高1倍以上。

5)本發明連鑄中間包環形氣幕擋墻吹入氬氣，產生氬氣泡，在上水口座磚周圍形成環狀氣幕屏障，對進入中間包上水口的鋼液全部氣洗，提高了夾雜物去除率，軋材中金相夾雜物數量同比應用現有專利cn201070699y(專利號：200720151456.3)減少50％以上。

本發明與現有專利技術中國專利文獻cn106041045a(專利號：2016106342707)區別特征在于，一是本發明連鑄中間包環形氣幕擋墻與中間包上水口座磚采用分體設計，彌散式透氣磚與上水口流鋼孔距離較大，彌散式透氣環產生的氬氣泡不會隨鋼流進入到上水口內，本質上解決了保護性氬氣泡進入到鋼中引發的鑄坯皮下氣泡問題；二是本發明所述彌散式透氣環(2)的高度h為50～80mm，比cn106041045a(專利號：2016106342707)的透氣環高度90～115mm減小了，不僅提高了成型質量，解決了透氣性不均的技術難題，而且降低了生產成本；三是本發明所述氣室(3)在生產彌散式透氣環時一次成型，簡化了生產工藝，降低了生產成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例中連鑄中間包環形氣幕擋墻結構剖視示意圖。

圖2為本發明實施例中連鑄中間包環形氣幕擋墻結構俯視示意圖。

圖3為本發明實施例中彌散式透氣環結構示意圖。

圖4為本發明實施例中連鑄中間包環形氣幕擋墻安裝示意圖。

圖中，1、環形氣幕擋墻本體；2、彌散式透氣環；3、氣室；4、進氣管；5、進氣管安裝孔；6、上水口座磚；7、中間包上水口；8、金屬管件；9、包沿壓板；10、中間包工作襯；11、中間包永久襯；12、金屬管件埋設溝槽；13、中間包包殼；14、上水口座磚安裝地坑；15、中間包液面。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明進一步說明，但不僅限于此。本發明未詳述部分，均可采用現有技術。

實施例1：

一種連鑄中間包環形氣幕擋墻，如圖1、圖2、圖3、圖4所示，包括氣幕擋墻本體1、彌散式透氣環2、氣室3、進氣管4，氣幕擋墻本體1呈圓環形，其中部設置有圓柱形安裝孔，氣幕擋墻本體1內設置有環形的彌散式透氣環2，彌散式透氣環的上部伸出氣幕擋墻本體1的上表面，氣室3成型于彌散式透氣環的底部，氣室3的側部連接有進氣管4，進氣管的一端與氣室連通，另一端從氣幕擋墻本體1的側部伸出，進氣管連接金屬管件8與外部氬氣氣源連通，其特征在于，氣室3在生產彌散式透氣環時一次成型，簡化了生產工藝，降低了生產成本。

所述氣幕擋墻本體1，采用剛玉質澆注料澆注成型，體積密度≥3.0g/cm³，高溫抗折強度≥12mpa，高溫耐壓強度≥80mpa，al2o3含量≥92％，cr2o3含量≥2.0％。

所述彌散式透氣環2，采用高純剛玉、莫來石等為主原料，通過機壓方式成型，al2o3含量≥83％，sio2含量≤6.0％，cr2o3含量≤2.0％，體積密度≥2.65g/cm³，高溫耐壓強度≥50mpa，顯氣孔率25～28％。

所述彌散式透氣環2，其橫剖面呈圓環形、縱剖面呈直角梯形，圓環上部寬度b為45mm，下部寬度c為50mm，高度h為80mm。

所述彌散式透氣環2的上端伸出所述氣幕擋墻本體1上表面的高度x為5mm。

所述氣室3整體為圓環形，氣室的縱剖面為半圓形，其半徑r為9mm，氣室3上設置進氣管安裝孔5，進氣管安裝孔的直徑d為12mm。

所述進氣管4的標高l為40mm。

本發明的進氣管(4)、金屬管件(8)材質均為耐熱不銹鋼圓管，其中進氣管(4)的規格尺寸為m11×1.25(螺母內螺紋，大徑11mm，螺距1.25mm)，金屬管件(8)規格尺寸為￠10×2(外徑為10mm，壁厚為2mm)。

所述的連鑄中間包環形氣幕擋墻的安裝方法，包括以下步驟：

1)在中間包包底永久襯11開設金屬管件埋設溝槽12，其溝槽深度y為70mm，寬度為40mm，用于鋪設金屬管件8；

2)按照現有技術安裝、固定中間包上水口7；

3)按照現有技術安裝、固定上水口座磚6，

4)在上水口座磚6周圍墊一層鎂質搗打料，厚度z為60mm，上水口座磚6外壁上涂抹15mm厚的剛玉質火泥，將環形氣幕擋墻本體1的內腔套裝于上水口座磚6上，使得環形氣幕擋墻本體1的上表面與上水口座磚6的上表面平齊，且進氣管4置于包底永久襯上金屬管件埋設溝槽12內；

5)在包底永久襯上的金屬管件埋設溝槽12內將進氣管4與金屬管件8對接，將金屬管8緊貼中間包永久襯端部與側部的角線，從包沿引出，焊接固定于中間包包沿壓板9上；

6)在上水口座磚安裝地坑14內與包底永久襯上金屬管件埋設溝槽12內采用鎂質搗打料填滿搗實；

7)按照現有技術施工中間包工作襯10，包壁永久襯上金屬管埋設溝槽12內和包沿壓板9割口內采用鎂質涂抹料填實抹平，至此本發明的連鑄中間包環形氣幕擋墻安裝完成，按照現有技術施工、烘烤中間包工作襯后，即可上線使用。

所述的鎂質搗打料、鎂質涂抹料均為常規耐火材料，市購產品。

所述利用連鑄中間包環形氣幕擋墻對中間包鋼液氣洗方法，包括如下步驟：

1)連鑄中間包烘包前，將金屬管件8與外部氬氣氣源連接；

2)在連鑄大包開澆的同時，環形氣幕擋墻吹入氬氣，初始氬氣流量10nl/min，待中間包內鋼水達到正常澆注的中間包液面15，調大氬氣流量至16nl/min，氬氣流量大小控制以環形氣幕擋墻本體1正上方區域的中間包液面15微微波動為宜；

3)連鑄大包停澆后，環形氣幕擋墻停止吹入氬氣。

實施例2、

如實施例1所述的連鑄中間包環形氣幕擋墻，不同之處在于：

所述彌散式透氣環2，其橫剖面呈圓環形、縱剖面呈直角梯形，圓環上部寬度b為35mm，下部寬度c為40mm，高度h為50mm。

所述彌散式透氣環2的上端伸出所述氣幕擋墻本體1上表面的高度x為10mm。

所述氣室3整體為圓環形，氣室的縱剖面為半圓形，其半徑r為10mm。氣室3上設置進氣管安裝孔5，進氣管安裝孔的直徑d為13mm。

所述進氣管4的標高l為20mm。

所述的連鑄中間包環形氣幕擋墻的安裝方法，包括以下步驟：

1)在中間包包底永久襯11開設金屬管件埋設溝槽12，其溝槽深度y為50mm，寬度為30mm，用于鋪設金屬管件8；

2)按照現有技術安裝、固定中間包上水口7；

3)按照現有技術安裝、固定上水口座磚6，

4)在上水口座磚6周圍墊一層鎂質搗打料，厚度z為80mm，上水口座磚6外壁上涂抹12mm厚的剛玉質火泥，將環形氣幕擋墻本體1的內腔套裝于上水口座磚6上，使得環形氣幕擋墻本體1的上表面與上水口座磚6的上表面平齊，且進氣管4置于包底永久襯上金屬管件埋設溝槽12內；

5)在包底永久襯上金屬管件埋設溝槽12內將進氣管4與金屬管件8對接，將金屬管8緊貼中間包永久襯端部與側部的角線，從包沿引出，焊接固定于中間包包沿壓板9上；

6)在上水口座磚安裝地坑14內與包底永久襯上金屬管件埋設溝槽12內采用鎂質搗打料填滿搗實；

7)按照現有技術施工中間包工作襯10，包壁永久襯上金屬管埋設溝槽12內和包沿壓板9割口內采用鎂質涂抹料填實抹平，至此本發明的連鑄中間包環形氣幕擋墻安裝完成，按照現有技術施工、烘烤中間包工作襯后，即可上線使用。

一種利用連鑄中間包環形氣幕擋墻對中間包鋼液氣洗方法，包括如下步驟：

1)連鑄中間包烘包前，將金屬管件8與外部氬氣氣源連接；

2)在連鑄大包開澆的同時，環形氣幕擋墻吹入氬氣，初始氬氣流量15nl/min，待中間包內鋼水達到正常澆注的中間包液面15，調大氬氣流量至20nl/min，氬氣流量大小控制以環形氣幕擋墻本體1正上方區域的中間包液面15微微波動為宜；

3)連鑄大包停澆后，環形氣幕擋墻停止吹入氬氣。

實施例3、

所述彌散式透氣環2，其橫剖面呈圓環形、縱剖面呈直角梯形，圓環上部寬度b為40mm，下部寬度c為45mm，高度h為70mm。

所述彌散式透氣環2的上端伸出所述氣幕擋墻本體1上表面的高度x為7mm。

所述氣室3整體為圓環形，氣室的縱剖面為半圓形，其半徑r為9.5mm。氣室3上設置進氣管安裝孔5，進氣管安裝孔的直徑d為12mm。

所述進氣管4的標高l為30mm。

所述利用連鑄中間包環形氣幕擋墻對中間包鋼液氣洗方法，包括如下步驟：

1)連鑄中間包烘包前，將金屬管件與外部氬氣氣源連接；

2)在連鑄大包開澆的同時，環形氣幕擋墻吹入氬氣，初始氬氣流量12nl/min，待中間包內鋼水達到正常澆注的中間包液面15，調大氬氣流量18nl/min，氬氣流量大小控制以環形氣幕擋墻本體1正上方區域的中間包液面15微微波動為宜；

3)連鑄大包停澆后，環形氣幕擋墻停止吹入氬氣。

對比例1：中國專利文獻cn201070699y(專利號：200720151456.3)公開一種氣幕擋墻，氬氣流量6l/min。

將實施例1-3與對比例1，在萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司4#板坯連鑄機澆注生產高強鋼q550d，并取軋材金相樣，尺寸為20×15×15mm，進行金相夾雜物檢測和對比分析。本發明的中間包環形氣幕擋墻耐侵蝕、抗沖刷，使用壽命能夠與中間包上水口、塞棒、浸入式水口保持同步，達到22～24小時，比對比例1同比提高1倍以上，軋材中金相夾雜物數量比對比例1同比減少50％以上。對比結果見表1。

表1