专利名称：原位萃取钢水中夹杂物的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢铁冶金生产领域，更具体的是涉及一种原位萃取钢水中夹 杂物的设备。
背景技术：
随着钢铁冶金生产领域科学技术的发展，钢铁冶金产品的用户不断向冶金企 业提出改善钢性能的要求。现在，利用二次冶金技术基本上可以把钢的化学成分 控制在用户所要求的范围内。但是，纯净钢的生产始终是本领域的一大课题。因 为，在钢的冶炼过程中，不可避免地要带入一些杂质(如锰、硅、硫、磷、非金属 类杂质以及某些气体，如氮、氢、氧等)等，这些有害元素与合金元素形成各种非 金属夹杂物。例如，钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成氧化物、硅酸盐，以及钢 在凝固过程中由于某些元素(如硫、氮)溶解度的下降而形成的硫化物、氮化物， 这些夹杂物来不及排出而留在钢中，通常称为内生夹杂物。
目前，作为冶金工业上用于去除钢水中夹杂物的方法主要有下述的过滤法、 气泡法、熔剂法、RH真空处理法以及活泼金属变质处理方法等
1、过滤法
(一) 网型过滤器又称二维过滤器， 一般机械地分离大块夹杂物和氧化物， 网孔尺寸越小，净化放果越好。
(二) 芯型过滤器通常用砂芯制成，但因其强度低易损坏。
(三) 颗粒状过滤器，由松散或烧结的具有不同粒度的颗粒组成，材质有焦 炭，转炉渣以及石墨电极几种。
(四) 多孔陶瓷过滤器，有连接通孔的三维网状骨架结构，孔隙度大，密度
小，耐热o
总之，用网型过滤器和芯型过滤器可以对钢水进行预过滤；在钢水的温度条 件下，多孔陶瓷过滤器的表面是坚硬又光滑的，依靠滤饼机理阻挡夹杂物(即机 械阻挡)；由于钢水与陶瓷表面之间的不润湿性会引起表面张力，如果陶瓷过滤器 的孔径太小，毛细阻力阻碍钢水流过陶瓷过滤器。因此，上述陶瓷过滤器很难去 除尺寸小几百微米的夹杂物。
2、 气泡法
在钢包吹氩条件下，钢液中固相夹杂物的去除主要依靠气泡的浮选作用，即 夹杂物与气泡碰撞并粘附在气泡壁上，然后随气泡上浮而去除。 一个夹杂物颗粒 被气泡俘获的过程，可分解为下面几个过程
(一) 夹杂物向气泡靠近并发生碰撞；
(二) 夹杂物与气泡间形成钢液膜；
(三) 夹杂物在气泡表面上滑移；
(四) 形成动态三相接触使液膜排除和破裂；
(五) 夹杂物与气泡团的稳定化和上浮。
在这几个单元过程中，夹杂物颗粒与气泡的碰撞和粘附起核心作用。夹杂物
在钢水中含量相对比较少，气泡上浮速度比较快，夹杂物表面有一层液态钢水覆
盖；在钢水的湍流作用下，夹杂物在钢液中随即飘动；这样在一定程度上限制它 的捕获效率。
3、 熔剂法
用NaCl和CaF2为主要成分的熔盐处理钢水中的夹杂物(氧化物和硫化物)， 是将这种混合熔盐干燥处理后混合均匀，把它喷入搅拌的钢水中。因活性混合熔 盐的密度小于钢水，它在上升过程中依靠钢水温度融化并与夹杂物发生化学反应， 从而达到去除夹杂物的目的。
但是这种方法存在融化活性熔盐与夹杂物反应动力学问题，夹杂物的表面上 附着一层液态钢水，它阻碍融化活性熔盐与夹杂物的接触。因此必须撕开附着在 夹杂物表面的液态钢水膜，活性熔盐才能够与夹杂物发生化学反应。仅仅依靠活 性熔盐很难撕开夹杂物表面的液态钢水膜，此方法去除夹杂物的效率有待于进一 步完善。
4、 RH真空处理法
RH真空处理法是生产纯净钢的有效工艺之一。它通过下部安装有两根管子的 真空室和一个吹氩装置同钢包相连。当真空室下部的两根管子插入钢包中，在其 中一个管子下部向内吹氩气，钢液将从该吹氩的管子进入真空室，进行脱气、脱 杂；而从另一根管子中流回钢包中，形成回流。
但是这种RH真空精炼方法工艺较为复杂，工艺成本较高。
上述钢水精炼工艺存在诸多不足，导致较高纯净度的钢水难以实现大规模工 业化生产，对于零夹杂物钢水更加难以实现。
实用新型内容
为克服上述问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种原位萃取钢水 中夹杂物的精炼设备，根据本实用新型的设备，可采用氩气载气使碱土金属粉末 一硅酸质玻璃复合粉末通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与 脱硫产生的细小夹杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔 剂在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，能够高效地去除钢水中夹杂物， 降低了生产成本，工艺简单，从而实现了原位萃取钢水中夹杂物的目的。
本实用新型提供了一种原位萃取钢水中夹杂物的设备，包括精炼保温炉，在 精炼保温炉体上设置抽真空系统A和气压喷粉系统B;
所述的气压喷粉系统B与精炼保温炉由输送管道18连通；
所述的抽真空系统A与精炼保温炉由管道16连通；
所述的气压喷粉系统B与载气管20连通。
所述的精炼保温炉包括钢桶外壳1、依次衬于钢桶外壳1内侧的保温材料2
和高温耐火材料3、用于密封钢桶外壳l钢水入口开口部的密封垫圈10、密封盖 11、法兰13;在精炼保温炉上部设置气体和粉体通入管8，气压喷粉系统B经输 送管道18与气体和粉体通入管8连通。
优选的是，根据本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备，在所述精炼保 温炉的上部设置冷却装置4;冷却装置4包括冷却水进口 5和冷却水出口 6。
优选的是，根据本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备，所述冷却装置 4内设置管状密封内衬7，气体和粉体通入管8经密封内衬7穿过冷却装置4。
优选的是，根据本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备，在所述冷却装 置4下部，设置有防脱落板9。
优选的是，根据本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备，所述的气体和 粉体通入管8插入到钢液的中下部。
根据本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备，所述的气压喷粉系统B， 至少由粉体储藏罐22、设置于粉体储藏罐22顶部的载气管20、设置于载气管20 上的阀门开关17、设置于粉体储藏罐22上部的粉体输送管道18、设置于粉体储 藏罐22内的搅拌装置19构成；
粉体输送管道18的一端与粉体储藏罐22连通，另一端与精炼保温炉上面的 气体和粉体通入管8连通。
优选的是，根据本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备，粉体输送管道
18上设有阀门开关23。
按照本实用新型所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，所述的抽真空系统A 包括真空泵15，管道16和阀门开关24;管道16—端与真空泵15连通，另一端 连接密封盖上连接口14，管道16上设置阀门开关24。
优选的是按照本实用新型所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，所述的冷却 装置4和气体和粉体通入管8设置二至三组。
根据本实用新型的设备，可采用氩气载气使碱土金属粉末一硅酸质玻璃复合 粉末通过气泡弥散分布到钢水中，由此，使得碱土金属脱氧与脱硫产生的细小夹 杂物原位被硅酸质玻璃熔剂捕获；同时，气泡与硅酸质玻璃熔剂在上浮过程中也 能够进行有效的夹杂物的捕获，能够高效地去除钢水中夹杂物，降低了生产成本， 工艺简单，从而实现了原位萃取钢水中夹杂物的目的。
图1为本实用新型的原位萃取钢水中夹杂物的设备的工作示意图。 图2为本实用新型的结构示意图。
图中，l为钢桶外壳，2为保温材料，3为高温耐火材料，4为圆管状的冷却 装置，5为冷却水进口， 6为冷却水出口， 7为管状的密封内衬橡胶材料，8为气 体和粉体通入管，9为防脱落板，13为精炼保温炉钢水入口法兰，14为密封盖上 连接口， 15为真空泵，16为管道，17、 23、 24为阀门开关，18为输送管道，19 为搅拌装置，20为载气管，21为粉体，22为粉体储藏罐，A为抽真空系统，B为 气压喷粉系统，G为钢水。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图2所示，精炼保温炉包括钢桶外壳1、依次衬于钢桶外壳1内侧的保
温材料2和高温耐火材料3、用于密封钢桶外壳1钢水入口开口部的密封垫圈10、
密封盖ll、法兰13;在精炼保温炉上部设置气体和粉体通入管8，气压喷粉系统
经输送管道18与气体和粉体通入管8连通。
使用时，圆管状的冷却装置夹套4安放在精炼保温炉偏上部不接触到钢水，
冷却装置4上设置冷却水进口 5、冷却水出口 6和管状的密封内衬橡胶材料7，在 圆管状的冷却装置4下面防脱落板9可以防止管状的密封内衬橡胶材料7脱落而 掉进钢水中。气体和粉体通入管8放在管状的密封内衬橡胶材料7中间，密封垫 圈10放在精炼保温炉钢水入口法兰13上面，密封盖11安放在密封垫圈9上面， 用螺丝钉12将密封盖固定在精炼保温炉钢水入口法兰13上面。 抽真空系统A包括真空泵15、管道16和阀门开关24。
使用时，阀门开关24安装在管道16上，管道16的一个端口连接真空泵15 而另一个端口连接密封盖上连接口 14。
气压喷粉系统B包括阀门开关17，输送管道18，搅拌装置19，载气管20， 粉体21和粉体储藏罐22。
使用时，粉体21装在粉体储藏罐22里，搅拌装置19从粉体储藏罐22顶部 中间安放到粉体21里面，载气管20安放在粉体储藏罐22顶部偏左，阀门开关 17安放载气管20上，粉体输送管道18 —端靠近顶部右侧面上而另一端与精炼保 温炉上面的气体和粉体通入管8连接，阀门开关23安装在粉体输送管道18上面。
参见图1和图2，用真空球磨机将1Kg碱土金属铝和1Kg镁球磨成粉体，颗 粒直径大约在60 100目。用普通球磨机将硅酸质玻璃粉体球磨成粉体，玻璃粉 体采用价格低廉的蛇纹石矿粉5Kg，它的化学结构式是Mgb[SiA(,] (0H)8，其中MgO 占40-45%, Si02占40-45%， H20占10-20%。磨成70 100目的粉体，并进行烘干 脱水。
再将碱土金属球和蛇纹石矿粉混合均匀放入储藏罐22中。氩气经过干燥剂脱 去水份，氩气用分子筛干燥，通过压縮机压縮增压至7MPa。经过压縮后的氩气通 过上述混合粉体储藏罐22。压縮气体把粉体带走，然后喷入到1600度的50T的 钢水G中，其工艺见图l所示。
上述复合粉体通过氩气能够比较均匀的分布道到钢水G中去。依靠钢水温度 可以将上述复合粉体融化。由于碱土金属粉末熔点比硅酸质玻璃粉体(或熔剂) 融化温度要低大约500°C，弥散在钢水中复合粉体的金属粉末首先开始融化。
融化的碱土金属粉末是良好的脱氧剂与脱硫剂。这样融化的碱土金属粉末一 方面与钢水中的氧反应，另一方面它与硅酸质玻璃粉体(或熔剂)反应；脱氧产 生的细小夹杂物原位粘附在硅酸质玻璃粉体(或熔剂)上，且弥散的气泡和硅酸 质玻璃粉体(或熔剂)也能有效地捕获钢水中夹杂物，从而达到原位萃取钢水中
夹杂物的效果。
经上述设备作原位萃取钢水中夹杂物，净化后钢水中的夹杂物的尺寸小于15
"m，且数量非常少。
根据本实用新型的设备，采用载气与粉体，使粉体通过气泡弥散分布到钢水
中，由此，使得粉体脱氧与脱硫产生的细小夹杂物原位被粉体捕获；同时，气泡
与粉体在上浮过程中也能够进行有效的夹杂物的捕获，从而实现原位萃取钢水中 夹杂物的目的。
根据本实用新型的设备，原位萃取钢水中夹杂物的工艺简单，能够高效地去 除钢水中夹杂物。
权利要求1、一种原位萃取钢水中夹杂物的设备，包括精炼保温炉，其特征在于在精炼保温炉体上设置抽真空系统(A)和气压喷粉系统(B)；所述的气压喷粉系统(B)与精炼保温炉由输送管道(18)连通；所述的抽真空系统(A)与精炼保温炉由管道(16)连通；所述的气压喷粉系统(B)与载气管(20)连通。
2、 按照权利要求l所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，所述 的精炼保温炉包括钢桶外壳(l)、依次衬于钢桶外壳(1)内侧的保温材料(2)和高 温耐火材料(3)、用于密封钢桶外壳(1)钢水入口开口部的密封垫圈(10)、密封盖 (11)、法兰(13);在精炼保温炉上部设置气体和粉体通入管(8)，气压喷粉系统(B) 经输送管道(18)与气体和粉体通入管(8)连通。
3、 按照权利要求2所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，在所 述精炼保温炉的上部设置冷却装置(4);冷却装置(4)包括冷却水进口 (5)和冷却水 出口 (6)。
4、 按照权利要求3所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，所述 冷却装置(4)内设置管状密封内衬(7)，气体和粉体通入管(8)经密封内衬(7)穿过 冷却装置(4)。
5、 按照权利要求3所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，在所 述冷却装置(4)下部，设置有防脱落板(9)。
6、 按照权利要求3所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，所述 的气体和粉体通入管(8)插入到钢液的中下部。
7、 按照权利要求l所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，所述 的气压喷粉系统(B)，至少由粉体储藏罐(22)、设置于粉体储藏罐(22)顶部的载气 管(20)、设置于载气管(20)上的阀门开关(17)、设置于粉体储藏罐(22)上部的粉 体输送管道(18)、设置于粉体储藏罐(22)内的搅拌装置(19)构成；粉体输送管道(18)的一端与粉体储藏罐(22)连通，另一端与精炼保温炉上面 的气体和粉体通入管(8)连通。
8、 按照权利要求7所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，粉体 输送管道(18)上设有阀门开关(23)。
9、 按照权利要求l所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，所述的抽真空系统(B)包括真空泵(15)、管道(16)和阀门开关(24);管道(16)—端与真空泵(15)连通，另一端连接密封盖上连接口 (14)，管道(16) 上设置阔门开关(24)。
10、 按照权利要求1所述的原位萃取钢水中夹杂物的设备，其特征在于，所 述的冷却装置(4)和气体和粉体通入管(8)设置二至三组。
专利摘要一种原位萃取钢水中夹杂物的设备，涉及钢铁冶金生产领域。主要由精炼保温炉、抽真空系统(A)和气压喷粉系统(B)三大部分组成，其气压喷粉系统(B)与精炼保温炉由输送管道(18)相连，抽真空系统(A)与精炼保温炉由管道(16)相连，气压喷粉系统(B)中通入的载气将经搅拌的粉体吹入精炼保温炉中。采用这种形式的原位萃取钢水中夹杂物的设备，能简化生产高纯净钢水的工艺，高效地去除杂质元素和夹杂物。可广泛用于熔融铁类合金的处理领域。
文档编号C21C7/04GK201068463SQ20072014403
公开日2008年6月4日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者立 张 申请人:宝山钢铁股份有限公司