一种钢包渣改质用旋转喷粉装置及改质方法与流程

本发明属于炼钢
技术领域：
，特别涉及到一种旋转喷吹粉剂钢包渣改质方法。
背景技术：
：近年来随着用户对钢材质量要求的不断提高，高质量的管线钢、容器钢、耐酸钢、一级汽车面板、轴承钢、高速钢轨等低硫、低氧钢对钢中的硫含量或全氧含量提出更为严格的要求，要求钢中全氧含量低于0.0020％，甚至更低。不同用途钢中的夹杂物的数量和尺寸要求也不同，因此，为了减轻氧化物夹杂对钢材质量的不良影响，必须降低钢中夹杂物的含量。生产洁净钢，首先需要提高钢水的洁净度，还要控制钢中非金属夹杂物的数量、形态。不同钢种对钢中纯净度的要求和夹杂物的敏感性不同，钢水在精炼处理过程中，采用金属铝进行强制脱氧，钢水中的全氧含量已经非常低，但钢包渣中仍不可避免存在氧化亚铁和氧化锰，这些氧化物极不稳定，特别是在冶炼汽车板用if钢时，由于钢中的碳、硅含量极低，钢包渣中的氧化性更高，甚至有的钢包渣中氧化亚铁和氧化锰含量达到10％以上，在之后上机连铸时钢水中的酸溶铝会与钢包渣接触而发生反应，其反应式为：[als]+(feo)＝fe+(al2o3)(1)[als]+(mno)＝mn+(al2o3)(2)造成钢水二次氧化，一方面损失了钢水中的合金元素铝，另一方面生成了大量的氧化铝夹杂物，在连铸过程中，钢中的氧化铝非常容易粘附在连铸水口处，造成连铸过程中发生水口堵塞现象，影响连铸生产顺利进行，出现连铸过程中拉速不稳定，如果絮流物在浇铸过程中脱落，在铸坯中会形成大颗粒的夹杂物，造成产品质量出现问题而产生废品。在絮流严重时，会出现连铸中断的情况，钢水被迫热回收，造成重大经济损失。如果在rh等真空精炼设备内加入改质材料，改质材料中的小颗粒粉剂会被真空抽走，一方面影响设备的真空处理过程，另一方面对真空系统造成不良影响。如果在cas-ob等精炼设备内进行，所加入的改质材料只能起到与钢包渣混合的作用，对抑制钢包渣对钢水影响的作用有限。在钢水进行精炼后，降低钢包渣对钢水二次产生污染就显得十分重要。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述问题和不足，提供一种钢包渣改质用旋转喷粉装置及改质方法，通过旋转喷吹粉剂可以使粉剂在钢水表面分布更均匀，喷入的粉剂均匀铺展在钢水面与钢包渣之间，起到了很好的隔离作用，这样钢包渣中的氧化亚铁和氧化锰就无法与脱氧后的钢液接触，完全避免钢包渣对钢水产生的污染。同时喷吹的粉剂可以吸附钢液中的夹杂物。本发明通过旋转喷吹粉剂的方式进行钢包渣改质，在钢包渣与钢水之间形成了隔离带，彻底消除了钢包渣对钢水所产生的影响，达到避免钢水被钢包渣二次氧化的效果，显著提高了钢水洁净度，完全可以防止出现连铸絮流等系列问题。所生产的钢材完全能够满足用户的使用要求，本发明是通过以下技术方案实现的：一种钢包渣改质用旋转喷粉装置，包括升降装置、防喷溅装置、供料系统、喷吹系统、旋转装置、喷粉枪；所述的喷粉枪为倒t形中空管，管头两端带有喷孔，外部包裹耐火材料；所述的旋转装置包括旋转接头和内部带有空心轴的电机，旋转接头整体为三通结构，内部轴承与电机内的空心轴上端连接，旋转接头水平方向分别与管道连通，空心轴下端通过法兰与喷粉枪上端连接；所述防喷溅装置为上小下大的圆柱，旋转装置位于防喷溅装置内，所述的管道穿过防喷溅装置并通过金属软管分别与供料系统和喷吹系统连通，防喷溅装置下表面覆盖一层耐火材料；防喷溅装置与升降装置连接，防喷溅装置、旋转装置、喷粉枪均可随升降装置上下升降移动；供料系统中的熔剂和喷吹系统中的载气通过旋转装置吹入喷粉枪，实现旋转喷粉；所述的升降装置包括支架、升降机和支撑臂，支架与防喷溅装置连接，支架通过支撑臂与升降机连接。所述防喷溅装置下表面直径为罐口外径的110～130％。所述喷粉枪横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3～4/5；外部耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2～2/3。一种利用旋转喷粉装置进行钢包渣改质的方法，钢水经精炼处理，使钢水完全脱氧合金化，钢水温度为1580～1610℃，氧活度不大于0.0004％，然后进入喷吹处理工位，将钢水罐坐在钢水罐车上，启动喷吹系统和供料系统，喷吹气体压力为0.4～0.6mpa，气体流量为6-10nm3/h，送料速率为23～35kg/min，利用升降机将喷粉枪降至钢水中，同时启动旋转装置，喷粉枪在钢水中的旋转速度为30～50r/min，旋转喷吹3～5min，停止旋转，利用升降机将喷粉枪提升至钢水面以上，停止喷吹，吨钢喷入粉剂量为0.55-0.70kg。喷入的粉剂在钢包渣9和钢水之间形成隔离层8，阻止钢包渣9和钢水之间发生氧化还原反应，同时喷入的粉剂和气体对钢水中已形成的夹杂物起到裹携作用，有利于钢中夹杂物的上浮，起到净化钢液的作用。所述粉剂粒度为：100～200目，组成成分的质量百分比为：65％～75％cao、5％～10％mgo、5％～10％al2o3，其余为不可避免的杂质。本发明利用喷粉枪插入钢水内，采用旋转的方式，可以保证喷入的粉剂快速、均匀地分布在钢水面上，避免铺展后薄厚不均，同时也可以避免采用底吹的喷粉方式产生的粉剂在钢包中某些位置聚集的缺陷。采用本发明的喷吹方式，真正实现了钢包渣与钢水的隔离，可显著降低钢包渣中氧化亚铁和氧化锰等氧化物对钢水的影响，减少因钢包渣引起的钢水中酸溶铝的损失，减少钢水中的夹杂物，降低钢中的杂质，杜绝连铸过程中出现絮水口现象。通过本发明提供的一种旋转喷吹粉剂钢包渣改质方法，在钢包渣与钢水之间快速、均匀地生成了隔离层，很好地解决了钢包渣对洁净钢钢水产生的污染问题，极大地保护了钢水免受钢包渣的污染，同时喷入的粉剂和气体对钢水中已形成的夹杂物起到裹携作用，有利于钢中夹杂物的上浮并被吸附在隔离层，起到净化钢液的作用。铸坯全氧含量的平均值由0.0021％降低至0.0012％，显著地提高了钢材的洁净度，提升了产品的档次。粉剂加(喷)入量的平均值由采用新工艺前的2.09kg降低到新工艺的0.61kg，节省了大量原材料,降低生产成本，同时减少由于加入粉剂所引起的温降。附图说明图1为本发明钢包渣改质用旋转喷粉装置结构示意图；图2为图1中a向放大图。图中：1-支架；2-防喷溅装置；3-供料系统；4-旋转装置；5-钢水罐；6-钢水罐车；7-喷粉枪；8-隔离层；9-钢包渣；10-喷吹系统；11-升降机；12-支撑臂；13-旋转接头；14-电机；15-空心轴；16-法兰。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：如图1、2所示，一种钢包渣改质用旋转喷粉装置，包括升降装置、防喷溅装置2、供料系统3、喷吹系统10、旋转装置4、喷粉枪7，所述的喷粉枪7为倒t形中空管，管头两端带有喷孔，外部包裹耐火材料；所述的旋转装置4包括旋转接头13和内部带有空心轴的电机14，旋转接头13整体为三通结构，内部轴承与电机内的空心轴15上端连接，旋转接头13水平方向分别与管道连通，空心轴15下端通过法兰16与喷粉枪7上端连接；所述防喷溅装置2为上小下大的圆柱，旋转装置4位于防喷溅装置2内，所述的管道穿过防喷溅装置2并通过金属软管分别与供料系统3和喷吹系统10连通，防喷溅装置2下表面覆盖一层耐火材料；防喷溅装置2与升降装置连接，防喷溅装置2、旋转装置4、喷粉枪7均可随升降装置上下升降移动；供料系统3中的熔剂和喷吹系统10中的载气通过旋转装置4吹入喷粉枪7，实现旋转喷粉；所述的升降装置包括支架1、升降机11和支撑臂12，支架1与防喷溅装置2连接，支架1通过支撑臂12与升降机11连接。升降机11进行升降时，通过支撑臂12带动支架1上升、下降，防喷溅装置2、旋转装置4、喷粉枪7均可随支架1上下升降移动。升降机11采用液压系统作为驱动力。喷粉枪7内部采用耐磨无缝钢管横向钢管直径为纵向钢管直径的2/3～4/5，喷粉枪7外部包裹耐火材料，其耐火材料长度为喷粉枪总长度的1/2～2/3；喷粉枪7中心线与旋转装置4、支架1中心线一致。所述防喷溅装置2由两个圆柱组成，上面小下面大，防喷溅装置2的直径根据钢水罐口的尺寸设计，其下表面直径为钢水罐5罐口外径的110～130％，防喷溅装置2下表面覆盖一层耐火材料。电机14由螺栓固定在防喷溅装置2下面一层内。所述供料系统3、喷吹系统10通过金属软管及安装在防喷溅装置2上固定金属管道利用载气将熔剂通过旋转装置4上的旋转接头13、空心轴15吹入喷粉枪7。同时，供料系统3、喷吹系统10可实现自动控制及在线调节。当旋转装置4工作时，旋转接头13的外部保持不动，其内的轴承在电机14的驱动下随着空心轴15转动，进而带动喷粉枪7转动，通过电机14中的空心轴15将熔剂通过喷粉枪7喷吹入金属液，其电动机的功率及大小，根据喷粉枪7具体尺寸及重量确定。如图1所示，采用防喷溅装置2下表面直径为钢水罐5罐口外径的120％。针对铝镇静钢，在钢水脱氧良好的状态下，将钢水罐5坐在钢水罐车6上，启动喷吹系统10和供料系统3，喷吹气体压力为0.4～0.6mpa,气体流量为6-10nm3/h，送料速率为23～35kg/min，利用升降机11将喷粉枪7降至钢水中，停止降枪，同时启动旋转装置4，喷吹枪在钢水中的旋转速度为30～50r/min，旋转喷吹3～5min，停止旋转，利用升降机11提升喷粉枪7，到达钢水面以上后，停止喷吹，吨钢喷入粉剂量为0.55-0.70kg。在生产现场采用180吨转炉进行试验，共进行了10组，其中对比例1～2采用精炼设备为rh，对比例1中改质剂由真空室加入，对比例2中改质剂由rh破真空后加入钢包渣表面；对比例3～4采用精炼设备为cas-ob，对比例3中改质剂由料仓加入浸渍罩内，对比例4中改质剂加入浸渍罩提升之后的钢包渣表面；其余为实施例。各组试验的钢包渣改质剂成分见表1。表1钢包渣改质剂成分表/％示例caomgoal2o3al对比例144/424对比例250/258对比例354/227对比例452/258实施例56659/实施例67388/实施例76996/实施例87468/实施例97077/实施例106785/其中实施例5～10的粉剂粒度为：100～200目。各组试验的工艺参数见表2。表2试验方案工艺参数控制情况对以上10炉钢水均采用连铸的方式生产成铸坯，对连铸坯取钢样。然后进行检测，检测结果见表3。表3试验铸坯成分表元素t[o]/％n/％als/％对比例10.00190.00250.030对比例20.00210.00270.028对比例30.00230.00240.032对比例40.00200.00250.029实施例50.00130.00280.034实施例60.00120.00240.034实施例70.00110.00260.030实施例80.00120.00290.028实施例90.00100.00230.032实施例100.00130.00260.029从表3中可以看出，采用旋转喷吹粉剂钢包渣改质后，铸坯的全氧含量明显低于不采用该工艺的试验炉次，全氧含量的平均值由0.0021％降低至0.0012％，说明通过旋转喷吹粉剂在钢包渣与钢水间产生明显的隔离作用，极大地保护了钢水免受污染，显著地提高了钢材的洁净度，显著提升产品的档次。当前第1页12