专利名称：一种提高钢液纯净度的中间包冶金方法
技术领域：
本发明涉及液体金属的连铸技术，特别与炼钢连铸中间包冶金技术和纯净钢生产有关。
背景技术：
为了生产洁净钢，人们在钢液的制备过程中通过一些冶金手段控制钢液中的氧、硫含量，及氧化物和硫化物夹杂的数量和组成。但在炼钢连铸过程中，由于钢液对耐材冲刷侵蚀、钢包的下渣、中间包覆盖渣的卷入、以及钢液脱氧和二次氧化等，使钢中产生大量非金属夹杂物。这些非金属夹杂物对钢的热加工性能和使用性能有严重影响，特别是那些大颗粒(＞10μm)夹杂。为了减少夹杂、净化钢液及提高钢的质量，人们应用了许多中间包冶金技术，如增大中间包容量和中间包高度、中间包内设挡板、隔墙和溢流堰、钢液过滤器和中间包底吹氩气等，使钢液中非金属夹杂物上浮排出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高钢液纯净度的中间包冶金方法，杜绝钢包渣和由于钢液冲刷而侵蚀的耐材通过浸入式水口进入连铸坯，缓冲和稳定了混合浇注区钢液流动速度、使连铸中间包钢液的流动易于控制，大大降低了非稳态浇铸过程对钢质量的危害。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种提高钢液纯净度的中间包冶金方法，包括，a.将中间包分隔成精炼区、钢液混均浇注区，精炼区侧设置电磁搅拌器；中间包开始接受钢液前须进行烘烤和预热，在线烘烤时间≥2.5小时，烘烤温度≥950℃；b.由钢包将冶炼成分和温度已合格的钢液注入中间包精炼区，对精炼区内的钢液进行电磁搅拌；搅拌器输入电流强度200～1200安培，频率2～14赫兹；利用钢液水平旋转而产生的金属与非金属夹杂物离心的差异和搅拌力，使钢中直径≥10μm的颗粒非金属夹杂物如脱氧产物等夹杂的上浮和浇注中钢包下渣等排出钢液，精炼区中的覆盖渣可以通过升高钢液面，由精炼区流渣槽排出；c.经电磁搅拌精炼的钢液由精炼区底部通道流入钢液混均浇注区，使钢液的成分和温度均匀化，进一步排除钢液中较小颗粒非金属夹杂物，最后从混合区的另一侧流出，进入结晶器。
进一步，钢包将钢液放入中间包精炼区，钢液可以是未保护的敞开式浇注，也可以是用长水口保护浇注。
中间包开浇前，中间包钢液面高度≥中间包设计钢液面高度的2/3。
随着钢液面高度的变化，电磁搅拌区的输入电流也由200安培上升到设定电流，如600安培的2/3。
所述的搅拌器还需要水冷，冷却水水管3/4-1.5时，压力0.2-0.5MPa。
本发明的有益效果1.净化钢液，总氧含量降低30％以上；2.基本消除了钢中大型非金属夹杂物(≥10μm)；3.改善钢中夹杂物的分布。
本发明将传统的中间包改变为一个集电磁搅拌精炼钢包与和中间包与一身的新型的中间包冶金装置，经离心搅拌精炼处理后，清洁的钢液(＞10μm已基本排除)通过底部通道流入中间包混合浇注区，在控制钢液流动的条件下流入结晶器，从而杜绝了钢包渣和由于钢液冲刷而侵蚀的耐材通过浸入式水口进入连铸坯，缓冲和稳定了混合浇注区钢流速度、使连铸中间包钢液的流动易于控制，大大降低了非稳态浇铸过程对钢质量的危害。
图1为本发明离心旋转中间包工作示意图；图2为采用本发明离心中间包试验和常规生产中中间包钢液中氧含量和氮含量的比较图；图3为本发明离心中间包浇注池钢液总[O]量和[N]含量示意图；
图4为本发明离心中间包试验板材细系夹杂物评级示意图。
具体实施例方式
参见图1，中间包分隔成精炼区2、钢液混均浇注区3，精炼区侧设置电磁搅拌器1，精炼区2内设冲击填块4，通过通道5与钢液混均浇注区3连通；钢液混均浇注区3内设中间包挡墙6，中间包覆盖剂8，钢包9内钢包渣11下的钢液20通过长水口10进入中间包精炼区2，由电磁搅拌器1电磁搅拌，再通过通道5进入钢液混均浇注区3，再通过浸入式水口12进入结晶器13。
电磁搅拌器1上设有冷却水出水管14，冷却水进水管15，通过低频电缆16与电磁搅拌器控制柜17、变频控制柜18、电源电缆线19相连接。
本发明的提高钢液纯净度的中间包冶金方法，包括，a.将中间包分隔成精炼区2、钢液混均浇注区3，精炼区侧设置电磁搅拌器1；中间包开始接受钢液前须进行烘烤和预热，在线烘烤时间≥2.5小时，烘烤温度≥950℃；b.由钢包将冶炼成分和温度已合格的钢液注入中间包精炼区，对精炼区内的钢液进行电磁搅拌；搅拌器输入电流强度200～1200安培，频率2～14赫兹；利用钢液水平旋转而产生的金属与非金属夹杂物离心的差异和搅拌力，使钢中直径≥10μm的颗粒非金属夹杂物21如脱氧产物等夹杂的上浮和浇注中钢包下渣等排出钢液，精炼区中的覆盖渣7可以通过升高钢液面，由精炼区流渣槽排出，并及时加入新的覆盖渣；c.经电磁搅拌精炼的钢液由精炼区底部通道流入钢液混均浇注区，使钢液的成分和温度均匀化，进一步排除钢液中较小颗粒非金属夹杂物，最后从混合区的另一侧流出，进入结晶器。
其中，所述的搅拌器还需要水冷，冷却水水管3/4-1.5时，压力0.2-0.5MPa。
钢包将钢液放入中间包精炼区，钢液可以是未保护的敞开式浇注，也可以是用长水口保护浇注，用长水口保护浇注时，长水口应插入到钢液面以下。
中间包开浇前，中间包钢液面高度≥中间包设计钢液面高度的2/3。
随着钢液面高度的变化，电磁搅拌区的输入电流也由200安培上升到设定电流，如600安培的2/3。
通过大量的实验室研究和工业试验，应用本发明中间包冶金新工艺方法，钢液获得净化，总氧含量降低30％以上，基本消除了钢中大型非金属夹杂物(≥10μm)。以未经钢包精炼的转炉钢Q235为例，钢中总氧量可控制在55±5ppm，氮含量控制在30±3ppm，并大大降低非稳态浇铸状态对钢坯质量的影响。
图3为30吨转炉冶炼Q235钢，采用离心中间包和常规生产中中间包，钢液中总氧含量和氮含量的比较，钢包-中间包敞开无保护浇注，中间包-结晶器有浸入式水口保护。试验采用的离心中间包为11吨，其中精炼区钢液重量3.5吨。由图2可见，采用离心中间包技术处理的钢液总氧含量降低了52.7ppm(30.7％)，氮降低了5.4ppm(14.4％)。
图3离心中间包浇注池钢液总氧量和氮含量，钢包-中间包采用长水口保护浇注。由图3可见，在30吨转炉，无钢包精炼，顶吹氩1.5分钟的冶炼工艺下，采用离心中间包技术后，Q235钢液的总氧量和含氮量可分别控制在50ppm和30ppm以下。
图4为采用离心中间包技术试验生产的Q235钢板中细系夹杂物评级结果(GB/T 10561标准)。由图4可见，经离心中间包处理的钢，细系硫化物夹杂为2.0级(与采用常规中间包相当)；细系氧化铝夹杂为0～0.5级(常规中间包为0.5～1.0级)；细系硅酸盐夹杂为2.0级(常规中间包为2.5～4.5级)；细系球状氧化物为1.0级。可见，离心中间包技术能够降低钢中夹杂物，特别是对氧化物夹杂降低效果更明显。同时，离心中间包还能改善夹杂物的分布，使夹杂物分布更均匀。
本发明的所述的离心中间包电磁搅拌器的输入电流的变化随中间包钢液面而变化，当钢液面为设计值时，输入电流固定在设定值上。输入电流的设定值根据精炼区中处理的钢液量而确定。当钢包钢液温度较低时，应适当提高输入电流，以提高钢液的流动性。输入电流的频率大小，与精炼区钢液水平旋转的转速有关，去除不同的非金属夹杂物，输入电流频率会有所变化。但一般电流频率可以保持恒定。
本发明的所述的离心中间包精炼区和浇注区钢液面上应覆盖渣或碳化或覆盖熔加碳化稻壳。精炼区和浇注区的覆盖渣和碳化稻壳的加入可以采用不同方法。如精炼区应加中间包预熔型覆盖渣，以吸收钢中的非金属夹杂物，当然也可以加碳化稻壳保温；如浇注区可以加碳化稻壳保温材料，也可以加预熔型覆盖渣和碳化稻壳。
为了利用精炼区强烈的钢液搅拌动能和良好的钢渣接触条件，对钢液进行脱硫，以上所述的加入离心中间包精炼区的预熔型覆盖渣是具有钢液脱硫能力的高碱度渣。
安装可卸式的电磁搅拌器，并接上输入电缆和冷却水进、出水管。
当中间包钢液面为设计值时，输入电流固定在设定值上。输入电流的设定值根据精炼区中处理的钢液量而确定。当钢包钢液温度较低时，应适当提高输入电流，以提高钢液的流动性。输入电流的频率保持恒定。
中间包精炼区预熔型覆盖熔渣，如钢液温度过低加碳化稻壳保温材料。中间包浇注区加碳化稻壳保温，如必要可采用预熔型覆盖渣加碳化稻壳。
浇注温度过低，可以加大电流强度。
本发明离心旋转中间包使用的连浇炉数大于8炉，浇铸完毕后拆掉电磁搅拌器的输入电缆和冷却水进、出水管，并卸下电磁搅拌器。移走中间包，并在高温状态下倾翻中间包，倒掉包中残渣和余钢。
权利要求
1.一种提高钢液纯净度的中间包冶金方法，包括，a.将中间包分隔成精炼区、钢液混均浇注区，精炼区侧设置电磁搅拌器；中间包开始接受钢液前须进行烘烤和预热，烘烤时间≥2.5小时，烘烤温度≥950℃；b.由钢包将冶炼成分和温度已合格的钢液注入中间包精炼区，对精炼区内的钢液进行电磁搅拌；搅拌器输入电流强度200～1200安培，频率2～14赫兹；利用钢液水平旋转而产生的金属与非金属夹杂物离心的差异和搅拌力，使钢中直径≥10μm的颗粒非金属夹杂物，如脱氧产物、钢包渣和侵蚀的耐材等夹杂物上浮排出钢液，精炼区中的覆盖渣可以通过升高钢液面，由精炼区流渣槽排出；c.经电磁搅拌精炼的钢液由精炼区底部通道流入钢液混均浇注区，使钢液的成分和温度均匀化，进一步排除钢液中较小颗粒非金属夹杂物，最后从混合区的另一侧流出，进入结晶器。
2.如权利要求1所述的提高钢液纯净度的中间包冶金方法，其特征是，钢包将钢液浇注入中间包精炼区，钢液浇注方式有用长水口保护的浇注和敞开的未保护两种。
3.如权利要求1所述的提高钢液纯净度的中间包冶金方法，其特征是，中间包开浇前，中间包钢液面高度≥中间包设计钢液面高度的2/3。
4.如权利要求1所述的提高钢液纯净度的中间包冶金方法，其特征是，随着钢液面高度的变化，电磁搅拌区的输入电流也由200安培上升到设定电流。
5.如权利要求1所述的提高钢液纯净度的中间包冶金方法，其特征是，随着钢液面高度的变化，电磁搅拌区的输入电流上升到400安培。
6.如权利要求1所述的提高钢液纯净度的中间包冶金方法，其特征是，所述的搅拌器还需要水冷，冷却水水管3/4-1.5时，压力0.2-0.5MPa。
全文摘要
提高钢液纯净度的中间包冶金方法，包括，a.将中间包分隔成精炼区、钢液混均浇注区，精炼区侧设置电磁搅拌器；中间包开始接受钢液前须进行烘烤和预热，烘烤时间≥2.5小时，烘烤温度≥950℃；b.由钢包将钢液注入中间包精炼区，对精炼区内的钢液进行电磁搅拌；利用钢液水平旋转而产生的金属与非金属夹杂物离心的差异和搅拌力，使钢中大颗粒非金属夹杂物排出钢液，精炼区中的覆盖渣可以通过升高钢液面，由精炼区流渣槽排出；c.经电磁搅拌精炼的钢液由精炼区底部通道流入钢液混均浇注区，使钢液的成分和温度均匀化，进一步排除钢液中较小颗粒非金属夹杂物，最后从混合区的另一侧流出，进入结晶器。
文档编号B22D11/116GK1978093SQ200510110900
公开日2007年6月13日 申请日期2005年11月29日 优先权日2005年11月29日
发明者张晓兵, 张昧茗, 陆斌, 李步明 申请人:宝山钢铁股份有限公司