转炉出钢口全程挡渣装置的制作方法

本发明涉及挡渣装置，具体地指一种转炉出钢口全程挡渣装置。

背景技术：

在现代转炉炼钢厂中，生产高附加值的产品，必须经过炉外精炼工艺，其中，控制转炉下渣量对提高钢水质量、降低精炼处理成本具有十分重要的意义。转炉下渣分为如下几种：在出钢前，随着转炉的倾斜，密度低的钢渣先到达出钢水口流出，当钢水到达出钢口一段时间时，钢渣与钢水一起流出，这部分渣称之为前期下渣；在转炉出钢中末期，由于漩涡的产生，浮于钢水表面的渣被漩涡卷入出钢口，称之为中后期下渣。

目前，前期下渣一般采用挡渣帽、挡渣栓来挡渣。挡渣帽是由薄钢板或耐火材料做成圆锥形，在出钢前插入出钢口外端。然而，由于挡渣帽与出钢口之间只有线接触，出钢口对挡渣帽的作用力小，当钢渣到达时，很容易被冲下，起不到挡初渣的作用。挡渣栓是由耐火纤维制成，被插入出钢口内端，通过某种方式膨胀后固定在出钢口内。当钢渣到达时有足够的力量防止钢渣直接进入出钢口；当钢水到达出钢口时，钢渣上浮；当钢水达到临界漩涡高度以上时，由于挡渣栓在高温钢水的作用下逐渐熔化，在钢水的静压力下被冲下，防止初渣进入出钢口。

中期下渣是指在钢水深度下降到临界漩涡高度以下时，钢渣被漩涡卷入出钢口。对中期下渣，目前没有挡渣方法。末期下渣是在出钢后期，形成贯通状漩涡，钢渣大量进入出钢口，占整个下渣量的一半以上，历来是最受重视的。自从1970年日本发明挡渣球用于挡渣出钢以来，各国为完善转炉出钢挡渣技术发明了几十种挡渣方法。目前已知的转炉出钢挡渣方法有挡渣球法、挡渣塞法、挡渣料法、滑板法、气动挡渣法、避渣罩法、电磁挡渣法、出钢口吹气干扰涡流法、转动旋臂法、挡渣棒法、挡渣罐法、三孔出钢法、均流出钢口法、真空吸渣法、气动撇渣法、扒渣法、无漩涡水口法，但是都不能完全解决挡渣问题。

现有技术中，申请号为201110426503.1的中国发明专利公开了一种转炉出钢挡渣器及避渣法，该挡渣器的主要特点是在挡渣塞中间设置一个通气孔。在出钢中期和末期，钢流和渣流漩涡形成时，产生负压，空气从通气孔管道内进入，从而避免钢渣被负压吸入出钢口而进入下一道工序，但是上述挡渣器制作工艺较复杂、挡渣操作繁琐，且挡渣效果不理想。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种转炉出钢口全程挡渣装置，该挡渣装置通过驱动装置控制驱动臂组件带动堵头对出钢口进行挡渣操作，可以实现对前期渣、中期渣、后期渣进行全程挡渣，而且结构简单、自动化程度高、挡渣效果好。

为实现上述目的，本发明所设计的转炉出钢口全程挡渣装置，包括设置在转炉出钢口上方的呈半球形状的堵头、设置在堵头上方与其顶端面垂直固定连接呈管状的手柄、与手柄上端铰接且可用于驱动手柄上下左右移动的驱动臂组件、用于控制驱动臂组件工作的驱动装置、以及用于安装驱动装置的固定座；

所述堵头的圆弧面朝向下方与转炉出钢口相对设置，所述驱动臂组件包括若干段机械臂，所述若干段机械臂之间依次铰接相连，其中位于驱动臂组件首段的机械臂的首端与固定座下端面铰接，位于驱动臂组件末段的机械臂的末端与手柄上端铰接；

所述手柄内沿其轴向设置有用于供气体流通的导气管；每段所述机械臂内设置有用于供气体流通的通气管，相邻两段所述机械臂内的通气管相互贯通，所述手柄的导气管与所述末段的机械臂的通气管相互贯通。这样，可以通过驱动装置控制驱动臂组件带动堵头对出钢口进行挡渣操作，可以实现对前期渣、中期渣、后期渣进行全程挡渣，挡渣效果好。

进一步地，所述固定座上设置有气泵，所述气泵的出气口与所述驱动臂组件首段的机械臂内的通气管入气口连接。这样，在出钢后期，漩涡产生强烈的抽吸力，仅靠堵头已经不能防止钢渣卷入了，此时气泵通过通气管向堵头内吹气，就可抵消漩涡的负压，防止钢渣卷入。

进一步地，所述驱动臂组件的若干段机械臂之间通过相应的舵机依次铰接相连，所述舵机的执行端与驱动装置的控制端相连。这样，每段机械臂可以独立旋转或者上下运动，从而带动堵头运动。

进一步地，所述通气管的外壁覆盖有耐高温的保护层。这样，可以保护通气管，防止高温对通气管的造成不良影响。

进一步地，所述保护层外设置有用于对其降温的冷却套管。这样，可以对通气管进行降温，防止高温损伤通气管。

进一步地，所述堵头的圆弧面上设置有用于监测钢水电阻的感应器。这样，可以通过感应器监测钢水的电阻，从而控制堵头的位置。

进一步地，所述导气管与通气管的结合部通过密封保护装置相连。这样，可以防止导气管与通气管结合部位漏气。

进一步地，所述堵头为由耐火材料制成的半球形结构，耐火度大于1750℃，不与钢渣和钢水发生化学反应，从而避免被腐蚀，延长堵头的使用寿命。

再进一步地，所述手柄为由耐火材料制成的管状结构，耐火度大于1750℃，不与钢渣和钢水发生化学反应，从而避免被腐蚀，延长手柄的使用寿命。

更进一步地，所述驱动臂组件包括两段或者三段机械臂。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明通过驱动装置控制驱动臂组件带动堵头对出钢口进行挡渣操作，实现对前期渣、中期渣、后期渣进行全程挡渣，自动化程度高，能最大限度地防止钢渣到达钢包。

其二，本发明的通气管的外壁覆盖有耐高温的保护层，可以保护通气管，防止高温对通气管的造成不良影响。

其三，本发明的通气管保护层外套设有用于对其降温的冷却套管，可以对通气管进行降温，防止高温破坏通气管。

其四，本发明的挡渣装置结构简单、安全性高，适用于转炉出钢口全程挡渣。

附图说明

图1为一种转炉出钢口全程挡渣装置的结构示意图；

图2为图1中通气管的横截面剖视结构示意图；

其中：堵头1、手柄2、驱动臂组件3、驱动装置4、固定座5、机械臂6、导气管7、通气管8、气泵9、舵机10、保护层11、冷却套管12、感应器13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图中所示的一种转炉出钢口全程挡渣装置，包括设置在转炉出钢口上方的呈半球形状的堵头1、设置在堵头1上方与其顶端面垂直固定连接呈管状的手柄2、与手柄2上端铰接且可用于驱动手柄2上下左右移动的驱动臂组件3、用于控制驱动臂组件3工作的驱动装置4、以及用于安装驱动装置4的固定座5；堵头1的圆弧面朝向下方与转炉出钢口相对设置，驱动臂组件3包括若干段机械臂6，若干段机械臂6之间依次铰接相连，优选地驱动臂组件3包括两段或者三段机械臂6，其中位于驱动臂组件3首段的机械臂6的首端与固定座5下端面铰接，位于驱动臂组件3末段的机械臂6的末端与手柄2上端铰接；手柄2内沿其轴向设置有用于供气体流通的导气管7；每段机械臂6内设置有用于供气体流通的通气管8，相邻两段机械臂6内的通气管8相互贯通，手柄2的导气管7与末段的机械臂6的通气管8相互贯通。固定座5上设置有气泵9，气泵9的出气口与驱动臂组件3首段的机械臂6内的通气管8入气口连接。这样，在出钢前，机械臂6将堵头1堵塞出钢口，防止初期下渣；在转炉旋转到一定角度后，钢水深度达到或超过漩涡临界高度，提起堵头1，钢水流出；出钢中期，钢水深度低于漩涡临界高度后，堵头1正好位于漩涡上方，干扰并抑制漩涡的产生，有效地防止了钢渣被卷入；在出钢后期，漩涡产生强烈的抽吸力，仅靠堵头1已经不能防止钢渣卷入了，此时气泵9通过导气管7和通气管8向堵头1内吹气，就可抵消漩涡的负压，防止钢渣卷入，从而可以做到转炉出钢过程全程挡渣，最大限度地防止钢渣到达钢包。

上述技术方案中，驱动臂组件3的若干段机械臂6之间通过相应的舵机10依次铰接相连，舵机10的执行端与驱动装置4的控制端相连。这样，每段机械臂6可以独立旋转或者上下运动，从而带动堵头运动。堵头1的圆弧面上设置有用于监测钢水电阻的感应器13。这样，可以通过感应器13监测钢水的电阻，从而控制堵头的位置。导气管7与通气管8的结合部通过密封保护装置相连，这样，可以防止导气管7与通气管8结合部位漏气。通气管8的外壁覆盖有耐高温的保护层11，可以保护通气管，防止高温对通气管8的造成不良影响。保护层11外设置有用于对其降温的冷却套管12，冷却套管12可以为水冷套管或者气冷套管，这样可以对通气管8进行降温，防止高温破坏通气管8。堵头1和手柄2为由耐火材料制成，耐火度大于1750℃，不与钢渣和钢水发生化学反应，从而避免被腐蚀，延长使用寿命。

本发明的工作过程：

(1)转炉吹炼结束后，开始出钢操作，转炉旋转一定角度，钢渣未到达出钢口，停顿1-2s，角度由试验确定，输入出钢操作系统电脑贮存；

(2)驱动装置4驱动机械臂6带动堵头1落在出钢口上，手柄2与出钢口同轴；

(3)转炉继续旋转，到达一定角度，钢水深度达到或超过漩涡临界高度后，机械臂6提起堵头1，钢水流出；在继续旋转过程中，手柄2始终保持与出钢口同轴，而且堵头1随钢水面下降，始终保持在钢渣界面(堵头圆弧面设置有感应器监控附近的电阻)；

(4)为了防止钢水或钢渣进入堵头1中心孔，导气管7内气体始终保持一定流量；

(5)在出钢中期，当钢水达到一定深度时，漩涡产生的负压有可能将渣卷入，此时堵头1占据漩涡中心，防止下渣；

(6)在出钢末期，漩涡产生的负压更大，导气管7内的压力将急剧下降，气压监控系统将马上增大供气量，使管内保持正气压；

(7)在钢水仅剩余一定深度时，机械臂6将堵头1按在出钢口上，出钢结束；

(8)转炉回正，至一定角度，钢渣离开了出钢口，机械臂6提起堵头1离开转炉；

(9)清理堵头、通气管，准备下轮挡渣。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。