本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种精炼钢包熔渣乳化的控制装置和方法。
背景技术：
近年来随着社会的进步和科学技术的发展，现代国防、交通、能源等工业对钢材性能的要求越来越高，为满足这一要求，洁净钢技术研究已成为钢铁冶金技术领域的重要研究课题。提高钢水的洁净度是提高钢材质量的基础，对钢材性能有较大负面影响的钢中的[o]、[h]、[n]及非金属夹杂物等杂质的脱除，成为炼钢工序中生产高质量钢种的一个重要环节。因此，改进和提升炼钢流程中转炉-二次精炼-连铸各环节的冶炼水平具有重要的现实意义。
在钢冶炼过程中，从转炉、钢包、中间包至结晶器，钢渣乳化是非常重要的普遍现象。特别是在炉外精炼和连铸过程，高品质钢冶炼的决定性环节中，其有效增大钢液与熔渣的反应面积，提高钢液的精炼效率；但由于吹氩动态搅拌也能导致产生夹杂物污染钢液。一直以来，钢渣的乳化行为及机理受到了广泛关注和探究，至今也取得了一定进展，形成了一些共识。炼钢时分布在熔体中的液滴是一般通过乳化作用产生，既可能是渣液在钢液中的乳化，也可能是钢液在渣中的乳化，但前者更受关注。通常是喷吹进入系统中的气体提供能量，钢液被搅拌，然后沿钢-渣界面流动的钢液将动量传递给相邻熔渣，在一定的临界条件下，分散相渣滴脱离母相乳化进入钢液连续相。相关研究表明，轻质乳化相的运动学粘度在其乳化临界速度上有重要影响，渣滴乳化进入钢液后，不仅会卷入形成夹杂，而且接触渣线以下的炉衬耐火材料会造成严重蚀损。钢中非金属夹杂物含量过多不仅影响钢表面质量，降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限，还会导致钢易发生脆性断裂，高质量钢产品对氧化物夹杂颗粒尺寸具有很苛刻的要求，如厚度为0.2～0.3mm的di罐用低碳铝镇静钢，为防止冲罐时产生裂纹，要求钢中夹杂物颗粒尺寸小于40μm；发动机阀门弹簧钢则要求夹杂物尺寸小于15μm，但目前还未能高效稳定地达到上述目标。因此，合理控制熔渣的乳化状态非常重要。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种精炼钢包熔渣乳化的控制装置和方法，使其有效改善炉衬材料寿命，提高钢的洁净度。
本发明提供的一种精炼钢包熔渣乳化的控制装置，包括炉体，炉体的壁面包括由内到外依次设置的耐火层、炉体永久层和保温层，炉体的底部设有座砖层，保温层和座砖层外设有包裹整个炉体的包钢；耐火层包括位于炉体下部的钢液耐火层和位于炉体上部的渣线耐火层，保温层上部与渣线耐火层位置相同处设有线圈，线圈的两端分别连接直流电源的两极。
较佳地，线圈采用无机绝缘电磁线，无机绝缘电磁线包括二氧化硅无机绝缘纯镍导线。
较佳地，线圈的直径为0.3至3mm，线圈环绕炉体设置有5500至8000匝。
较佳地，线圈的外层涂抹有胶泥层。
较佳地，胶泥层为sic-si-al胶泥，sic-si-al胶泥中sic>80wt％，单质si>2wt％，金属al>12wt％。
较佳地，炉体底面的包钢上设有用于向座砖层输入气体的进气口。
较佳地，渣线耐火层的壁面厚度大于钢液耐火层的壁面厚度。
较佳地，直流电源的电压为100至200v，电流为7至20a。
一种利用上述装置进行精炼钢包熔渣乳化的控制方法：钢液和炉渣倒入炉体，在从炉体底部吹入氩气1至3分钟之后，打开直流电源使线圈通电形成电磁场。
较佳地，调整直流电源的电压为100至200v，调整直流电源的电流为7至20a。
本发明的有益效果在于：本发明针对钢水和熔渣界面发生乳化现象，会改变熔渣的组成，通过磁场条件下熔渣乳化组成与粘度的关系，设计施加合适的磁场实现精炼钢包底吹过程中熔渣乳化的控制，稳定乳化现象，避免炉衬耐火材料局部过速损毁，也达到净化钢水的最佳条件；所采用的sic-si-al胶泥能够实现电磁线圈的快速导热散热，其中的金属al和单质si能迅速合金化，原位形成相变储热材料，大量吸收电磁线圈的热量，不仅保障线圈的寿民和安全，而且能改善钢水温降。本发明在动态条件下实时控制熔渣的乳化运动状态，有效改善炉衬材料寿命，提高钢的洁净度，为高品质钢安全高效生产提供保障。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图中：1-钢包，2-炉体永久层，3-保温层，4-线圈，5-炉渣层，6-胶泥层，7-直流电源，8-钢液，9-渣线耐火层，10-钢液耐火层，11-座砖层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例一
一种精炼钢包1熔渣乳化的控制装置，包括炉体，炉体的壁面包括由内到外依次设置的耐火层、炉体永久层2和保温层3，炉体的底部设有座砖层11，保温层3和座砖层11外设有包裹整个炉体的包钢；耐火层包括位于炉体下部的钢液耐火层10和位于炉体上部的渣线耐火层9，保温层3上部与渣线耐火层9位置相同处设有线圈4，线圈4的两端分别连接直流电源7的两极。炉体底面的包钢上设有用于向座砖层11输入气体的进气口。直流电源7的电压为100至200v，电流为7至20a。
渣线耐火层9的壁面厚度大于钢液耐火层10的壁面厚度。
线圈4采用无机绝缘电磁线，无机绝缘电磁线包括二氧化硅无机绝缘纯镍导线。线圈4的直径为0.3～1mm，线圈4环绕炉体设置有5500至8000匝。线圈4的外层涂抹有胶泥层6。胶泥层6为sic-si-al胶泥，胶泥层6的厚度为1～2mm，sic-si-al胶泥中sic>80wt％，单质si>2wt％，金属al>12wt％。
精炼钢包1底吹氩气开始后1～3min，打开直流电源7，调整电压为160～200v，电流为15～20a，渣面处于动态稳定状态。
本实施例中，炉体永久层2为高铝浇注料或ai203-mgo-c砖，渣线耐火层9为mgo-c砖；钢液耐火层10为镁铝碳砖，隔热层为轻质黏土或硅酸铝纤维或轻质浇注料。
实施例二
本实施例中，在钢包1炉体永久层2与保温层3之间均匀缠绕直径为1～2mm的无机绝缘电磁线，形成3000～5500匝的环绕炉体线圈4，覆盖整个炉渣层5，线圈4外侧均匀涂抹一层1～2mm的sic-si-al胶泥，线圈4两级接入直流电源7，其他设置方式与实施例一均相同；精炼钢包1底吹氩气开始后1～3min，打开直流电源7，调整电压为130～160v，电流为11～15a，渣面处于动态稳定状态。
实施例三
本实施例中，在钢包1炉体永久层2与保温层3之间均匀缠绕直径为2～3mm的无机绝缘电磁线，形成500～3000匝的环绕炉体线圈4，覆盖整个炉渣层5，线圈4外侧均匀涂抹一层1～2mm的sic-si-al胶泥，线圈4两级接入直流电源7，其他设置方式与实施例一均相同；精炼钢包1底吹氩气开始后1～3min，打开直流电源7，调整电压为100～130v，电流为7～11a，渣面处于动态稳定状态。
实施例四
一种如实施例一至实施例四所述装置进行精炼钢包1熔渣乳化的控制方法：将混合了炉渣的钢液8倒入炉体，倒入混合了炉渣的钢液8之后，炉渣会自动漂浮到钢液8上方形成炉渣层5，而炉渣层5则位于渣线耐火层9的高度范围之内；
通过位于钢包1底部的进气孔吹入氩气，氩气通过座砖层11上的进气孔吹入炉体内的钢液8中，在从炉体底部吹入氩气1至3分钟之后，则打开直流电源7使线圈4通电形成电磁场。调整直流电源7的电压为100至200v，调整直流电源7的电流为7至20a。通过所形成的磁场实现精炼钢包1底吹过程中熔渣乳化的控制，稳定乳化现象，也达到净化钢水的最佳条件。
本发明针对钢水和熔渣界面发生乳化现象，会改变熔渣的组成，通过磁场条件下熔渣乳化组成与粘度的关系，设计施加合适的磁场实现精炼钢包1底吹过程中熔渣乳化的控制，稳定乳化现象，避免炉衬耐火材料局部过速损毁，也达到净化钢水的最佳条件；所采用的sic-si-al胶泥能够实现电磁线圈4的快速导热散热，其中的金属al和单质si能迅速合金化，原位形成相变储热材料，大量吸收电磁线圈4的热量，不仅保障线圈4的寿民和安全，而且能改善钢水温降。
本发明在动态条件下实时控制熔渣的乳化运动状态，有效改善炉衬材料寿命，提高钢的洁净度，为高品质钢安全高效生产提供保障。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。