一种连铸中间包环形气幕挡墙及其钢液气洗方法与流程

本发明涉及一种连铸中间包环形气幕挡墙及其钢液气洗方法，属于钢铁冶金连铸中间包冶金工艺技术领域。

背景技术：

连铸中间包气幕挡墙技术是20世纪末发展起来的一项去除钢液中非金属夹杂物的新技术，其原理是利用与钢液流动方向垂直的条形气幕挡墙置于中间包底某一最佳位置，吹入氩气，氩气透过气幕挡墙上浮形成一道氩气泡气幕屏障，具有促进钢液中非金属夹杂物上浮和去除功能。但条形气幕挡墙因夹杂物去除率低、使用寿命低，成为制约该技术推广应用的关键技术难题，存在的缺陷或不足：(1)在条形气幕挡墙两端向上垂直线与中间包两侧包壁之间出现形似直角三角形的盲区，盲区内不能形成氩气泡气幕屏障，即条形气幕挡墙吹氩形成的氩气泡气幕屏障只对连铸中间包内的部分钢水进行了气洗，去除夹杂物的效果打了折扣；(2)现有技术生产的弥散式镁质气幕挡墙气孔率高、强度低，不抗侵蚀、冲刷，使用寿命低，不能与中间包耐材使用寿命同步，对连铸耐材的生产成本造成较大影响；而现有技术生产的弥散式透气环上水口座砖又存在缺陷或不足：(1)弥散式透气环成型于中间包上水口座砖本体内，套装于上水口上，质量要求高，风险大，一旦出现质量问题，直接影响正常浇注生产，甚至造成非计划停浇事故；(2)弥散环高度90～115mm，高度大，不仅成型困难、成本高，而且弥散环透气性不均，影响去除夹杂物的冶金效果。

中国专利文献cn201070699y(专利号：200720151456.3)公开一种气幕挡墙，具有透气材料制成的墙体；所述墙体与压气供应源相连，其特征在于：所述墙体为环形，分别环绕在中间包各个水口周围设置，所述墙体通过成型在其上的连接孔与所述压气供应源相连。其能够经济的解决对注入的钢水完全气洗。该专利技术的不足：墙体不抗侵蚀、冲刷，使用寿命低，严重制约了中间包使用寿命。

cn201070670y(申请号200720151457.8)公开了一种气幕挡墙，具有透气材料制成的墙体(41)；所述墙体(41)与氩气供应源相连；所述墙体(41)为具有开口的环形，所述墙体(41)通过成型在其上的连接孔(404)与所述氩气供应源相连。所述气幕挡墙分别应用于自中间包的挡渣墙(20)向两侧伸延的导分流管(30)上延其伸延方向相间地成型的有数个分流口(32)；所述墙体(41)的两端(401，402)抵靠到相应的分流口(32)附近的所述分流管侧壁上，以构成一个封闭的环形区域。该专利技术的不足：墙体研制生产难度大、成本高，工艺布置复杂，钢液气洗效果差。

中国专利文献cn106041045a(专利号：2016106342707)公开了一种连铸中间包弥散式透气环上水口座砖及其吹氩精炼方法，包括上水口座砖本体(1)、弥散式透气环(2)、气室(3)、进气管(4)，上水口座砖本体内设置有圆环形均匀布置的弥散式透气环(2)和环形的气室(3)，所述的气室位于弥散式透气环的底部并与透气弥散式透气环连通，弥散式透气环的上部伸出水口座砖本体(1)的上表面5～10mm，气室的侧部连接有进气管(4)，进气管的一端与气室连通，另一端从上水口座砖本体(1)的侧部伸出，连接金属管件与外部氩气气源连通，吹入氩气后，向上形成环状气幕屏障，对进入上水口的钢液进行气洗，促进夹杂物上浮和去除，且有一定数量的氩气泡随钢流进入浸入式水口内，形成稳定的、连续的环状气流，不仅抑制了水口结瘤问题，而且解决了保护性氩气泡进入到钢中引发的铸坯皮下气泡问题。该专利技术的不足：透气环上水口座砖单重大，气室结构复杂，弥散式透气环高度大，成型困难，生产成本高，且透气环透气性不均，影响吹氩冶金效果。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种连铸中间包环形气幕挡墙及其钢液气洗方法，该发明环形气幕挡墙与中间包上水口座砖分体设计，环形气幕挡墙套装于连铸中间包各个上水口座砖上，吹入氩气，产生氩气泡，在上水口座砖周围形成环状气幕屏障，对进入中间包上水口的钢液全部气洗，使得氩气泡带动夹杂物上浮到中间包液面被高碱度中间包覆盖剂及时吸收和有效的去除，提高了夹杂物去除率，轧材中金相夹杂物数量同比应用现有专利cn201070699y(专利号：200720151456.3)减少50％以上，同时本发明环形气幕挡墙本体与透气环采用二次成型工艺生产，耐侵蚀、抗冲刷，使用寿命高，达到22～24小时。

一种连铸中间包环形气幕挡墙，包括气幕挡墙本体(1)、弥散式透气环(2)、气室(3)、进气管(4)，气幕挡墙本体(1)的横截面呈圆环形，气幕挡墙本体(1)的中部设置有安装孔，气幕挡墙本体(1)内设置有弥散式透气环(2)，弥散式透气环的上部伸出气幕挡墙本体(1)的上表面，气室(3)成型于弥散式透气环的底部，气室(3)的侧部连接有进气管(4)，进气管的一端与气室连通，另一端从气幕挡墙本体(1)的侧部伸出，其特征在于，气室(3)在生产弥散式透气环时一次成型，简化了生产工艺，降低了生产成本。

优选的，进气管通过金属管件(8)与外部氩气气源连通。气幕挡墙本体(1)的中部设置有圆柱形安装孔。

本发明优选的，所述气幕挡墙本体(1)，采用刚玉质浇注料浇注成型，体积密度≥3.0g/cm³，高温抗折强度≥12mpa，高温耐压强度≥80mpa，al2o3含量≥92％，cr2o3含量≥2.0％。

本发明优选的，所述弥散式透气环(2)，采用高纯刚玉、莫来石等为主原料，通过机压方式成型，al2o3含量≥83％，sio2含量≤6.0％，cr2o3含量≤2.0％，体积密度≥2.65g/cm³，高温耐压强度≥50mpa，显气孔率25～28％。

本发明优选的，所述弥散式透气环(2)，其横剖面呈圆环形、纵剖面呈直角梯形，圆环上部宽度b为35～45mm，下部宽度c为40～50mm，高度h为50～80mm。

本发明优选的，所述弥散式透气环(2)的上端伸出所述气幕挡墙本体(1)上表面的高度x为5～10mm。

本发明优选的，所述气室(3)整体为圆环形，气室的纵剖面为半圆形，其半径r为9～10mm，气室(3)上设置进气管安装孔(5)，进气管安装孔的直径d为12～13mm。优选的，进气管安装孔的直径d为12mm。

本发明优选的，所述进气管(4)的标高l为20～40mm。

本发明的进气管(4)、金属管件(8)材质均为耐热不锈钢圆管，其中进气管(4)的规格尺寸为m11×1.25(螺母内螺纹，大径11mm，螺距1.25mm)，金属管件(8)规格尺寸为￠10×2(外径为10mm，壁厚为2mm)。

本发明连铸中间包环形气幕挡墙与中间包上水口座砖采用分体设计，所述弥散式透气环(2)，其横剖面呈圆环形、纵剖面呈直角梯形，圆环上部宽度b为35～45mm，下部宽度c为40～50mm，高度h为50～80mm等设计，是本领域的技术人员经过大量的水模实验研究和生产应用试验验证得到的，上述设计对弥散式透气环的生产成本、透气均匀性、净化钢液的效果和避免氩气泡进入结晶器内引发铸坯皮下气泡问题都有直接影响，本发明连铸中间包环形气幕挡墙与中间包上水口座砖采用分体设计，弥散式透气砖与上水口流钢孔距离较大，弥散式透气环产生的氩气泡不会随钢流进入到上水口内，本质上解决了保护性氩气泡进入到钢中引发的铸坯皮下气泡问题；本发明所述弥散式透气环(2)的高度h为50～80mm，比cn106041045a(专利号：2016106342707)的透气环高度90～115mm减小了，不仅提高了成型质量，解决了透气形不均的技术难题，而且降低了生产成本。

本发明还提供一种连铸中间包环形气幕挡墙的安装方法，包括以下步骤：

1)在中间包包底永久衬(11)开设金属管件埋设沟槽(12)，其沟槽深度y为50～70mm，宽度为30～40mm，用于铺设金属管件(8)；

2)安装、固定中间包上水口(7)；

3)安装、固定上水口座砖(6)，

4)在上水口座砖(6)周围垫一层镁质捣打料，厚度z为60～80mm，上水口座砖(6)外壁上涂抹10～15mm厚的刚玉质火泥，将环形气幕挡墙本体(1)的内腔套装于上水口座砖(6)上，使得环形气幕挡墙本体(1)的上表面与上水口座砖(6)的上表面平齐，且进气管(4)置于包底永久衬上金属管件埋设沟槽(12)内；

5)在包底永久衬上金属管件埋设沟槽(12)内将进气管(4)与金属管件(8)对接，将金属管(8)紧贴中间包永久衬端部与侧部的角线，从包沿引出，焊接固定于中间包包沿压板(9)上；

6)在上水口座砖安装地坑(14)内与包底永久衬上金属管件埋设沟槽(12)内采用镁质捣打料填满捣实；

7)按照现有技术施工中间包工作衬(10)，包壁永久衬上金属管埋设沟槽(12)内和包沿压板(9)割口内采用镁质涂抹料填实抹平，至此本发明的连铸中间包环形气幕挡墙安装完成，按照现有技术施工、烘烤中间包工作衬后，即可上线使用。

所述的镁质捣打料、镁质涂抹料均为常规耐火材料，市购产品。

本发明利用连铸中间包环形气幕挡墙对中间包钢液气洗方法，包括如下步骤：

1)连铸中间包烘包前，将金属管件(8)与外部氩气气源连接；

2)在连铸大包开浇的同时，环形气幕挡墙吹入氩气，初始氩气流量10～15nl/min，待中间包内钢水达到正常浇注的中间包液面(15)，调大氩气流量至16～20nl/min，氩气流量大小控制以环形气幕挡墙本体(1)正上方区域的中间包液面(15)微微波动为宜；

3)连铸大包停浇后，环形气幕挡墙停止吹入氩气。

nl/min，是指在20摄氏度，1大气压的标准状况下的流量，每分钟的多少升。

本发明的有益效果：

1)本发明连铸中间包环形气幕挡墙与中间包上水口座砖采用分体设计，弥散式透气砖与上水口流钢孔距离较大，弥散式透气环产生的氩气泡不会随钢流进入到上水口内，本质上解决了保护性氩气泡进入到钢中引发的铸坯皮下气泡问题。

2)本发明环形气幕挡墙的弥散式透气环高度h为50～80mm，比cn106041045a(专利号：2016106342707)的透气环高度90～115mm减小了，不仅提高了成型质量，解决了透气形不均的技术难题，而且降低了生产成本。

3)本发明环形气幕挡墙的气室在生产弥散式透气环时一次成型，简化了生产工艺，降低了生产成本。

4)本发明环形气幕挡墙本体采用刚玉质浇注料浇注成型，弥散式透气环机压方式成型、高温烧成工艺，耐侵蚀、抗冲刷，使用寿命高，达到22～24小时，比应用现有专利cn201070699y(专利号：200720151456.3)同比提高1倍以上。

5)本发明连铸中间包环形气幕挡墙吹入氩气，产生氩气泡，在上水口座砖周围形成环状气幕屏障，对进入中间包上水口的钢液全部气洗，提高了夹杂物去除率，轧材中金相夹杂物数量同比应用现有专利cn201070699y(专利号：200720151456.3)减少50％以上。

本发明与现有专利技术中国专利文献cn106041045a(专利号：2016106342707)区别特征在于，一是本发明连铸中间包环形气幕挡墙与中间包上水口座砖采用分体设计，弥散式透气砖与上水口流钢孔距离较大，弥散式透气环产生的氩气泡不会随钢流进入到上水口内，本质上解决了保护性氩气泡进入到钢中引发的铸坯皮下气泡问题；二是本发明所述弥散式透气环(2)的高度h为50～80mm，比cn106041045a(专利号：2016106342707)的透气环高度90～115mm减小了，不仅提高了成型质量，解决了透气性不均的技术难题，而且降低了生产成本；三是本发明所述气室(3)在生产弥散式透气环时一次成型，简化了生产工艺，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中连铸中间包环形气幕挡墙结构剖视示意图。

图2为本发明实施例中连铸中间包环形气幕挡墙结构俯视示意图。

图3为本发明实施例中弥散式透气环结构示意图。

图4为本发明实施例中连铸中间包环形气幕挡墙安装示意图。

图中，1、环形气幕挡墙本体；2、弥散式透气环；3、气室；4、进气管；5、进气管安装孔；6、上水口座砖；7、中间包上水口；8、金属管件；9、包沿压板；10、中间包工作衬；11、中间包永久衬；12、金属管件埋设沟槽；13、中间包包壳；14、上水口座砖安装地坑；15、中间包液面。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明，但不仅限于此。本发明未详述部分，均可采用现有技术。

实施例1：

一种连铸中间包环形气幕挡墙，如图1、图2、图3、图4所示，包括气幕挡墙本体1、弥散式透气环2、气室3、进气管4，气幕挡墙本体1呈圆环形，其中部设置有圆柱形安装孔，气幕挡墙本体1内设置有环形的弥散式透气环2，弥散式透气环的上部伸出气幕挡墙本体1的上表面，气室3成型于弥散式透气环的底部，气室3的侧部连接有进气管4，进气管的一端与气室连通，另一端从气幕挡墙本体1的侧部伸出，进气管连接金属管件8与外部氩气气源连通，其特征在于，气室3在生产弥散式透气环时一次成型，简化了生产工艺，降低了生产成本。

所述气幕挡墙本体1，采用刚玉质浇注料浇注成型，体积密度≥3.0g/cm³，高温抗折强度≥12mpa，高温耐压强度≥80mpa，al2o3含量≥92％，cr2o3含量≥2.0％。

所述弥散式透气环2，采用高纯刚玉、莫来石等为主原料，通过机压方式成型，al2o3含量≥83％，sio2含量≤6.0％，cr2o3含量≤2.0％，体积密度≥2.65g/cm³，高温耐压强度≥50mpa，显气孔率25～28％。

所述弥散式透气环2，其横剖面呈圆环形、纵剖面呈直角梯形，圆环上部宽度b为45mm，下部宽度c为50mm，高度h为80mm。

所述弥散式透气环2的上端伸出所述气幕挡墙本体1上表面的高度x为5mm。

所述气室3整体为圆环形，气室的纵剖面为半圆形，其半径r为9mm，气室3上设置进气管安装孔5，进气管安装孔的直径d为12mm。

所述进气管4的标高l为40mm。

本发明的进气管(4)、金属管件(8)材质均为耐热不锈钢圆管，其中进气管(4)的规格尺寸为m11×1.25(螺母内螺纹，大径11mm，螺距1.25mm)，金属管件(8)规格尺寸为￠10×2(外径为10mm，壁厚为2mm)。

所述的连铸中间包环形气幕挡墙的安装方法，包括以下步骤：

1)在中间包包底永久衬11开设金属管件埋设沟槽12，其沟槽深度y为70mm，宽度为40mm，用于铺设金属管件8；

2)按照现有技术安装、固定中间包上水口7；

3)按照现有技术安装、固定上水口座砖6，

4)在上水口座砖6周围垫一层镁质捣打料，厚度z为60mm，上水口座砖6外壁上涂抹15mm厚的刚玉质火泥，将环形气幕挡墙本体1的内腔套装于上水口座砖6上，使得环形气幕挡墙本体1的上表面与上水口座砖6的上表面平齐，且进气管4置于包底永久衬上金属管件埋设沟槽12内；

5)在包底永久衬上的金属管件埋设沟槽12内将进气管4与金属管件8对接，将金属管8紧贴中间包永久衬端部与侧部的角线，从包沿引出，焊接固定于中间包包沿压板9上；

6)在上水口座砖安装地坑14内与包底永久衬上金属管件埋设沟槽12内采用镁质捣打料填满捣实；

7)按照现有技术施工中间包工作衬10，包壁永久衬上金属管埋设沟槽12内和包沿压板9割口内采用镁质涂抹料填实抹平，至此本发明的连铸中间包环形气幕挡墙安装完成，按照现有技术施工、烘烤中间包工作衬后，即可上线使用。

所述的镁质捣打料、镁质涂抹料均为常规耐火材料，市购产品。

所述利用连铸中间包环形气幕挡墙对中间包钢液气洗方法，包括如下步骤：

1)连铸中间包烘包前，将金属管件8与外部氩气气源连接；

2)在连铸大包开浇的同时，环形气幕挡墙吹入氩气，初始氩气流量10nl/min，待中间包内钢水达到正常浇注的中间包液面15，调大氩气流量至16nl/min，氩气流量大小控制以环形气幕挡墙本体1正上方区域的中间包液面15微微波动为宜；

3)连铸大包停浇后，环形气幕挡墙停止吹入氩气。

实施例2、

如实施例1所述的连铸中间包环形气幕挡墙，不同之处在于：

所述弥散式透气环2，其横剖面呈圆环形、纵剖面呈直角梯形，圆环上部宽度b为35mm，下部宽度c为40mm，高度h为50mm。

所述弥散式透气环2的上端伸出所述气幕挡墙本体1上表面的高度x为10mm。

所述气室3整体为圆环形，气室的纵剖面为半圆形，其半径r为10mm。气室3上设置进气管安装孔5，进气管安装孔的直径d为13mm。

所述进气管4的标高l为20mm。

所述的连铸中间包环形气幕挡墙的安装方法，包括以下步骤：

1)在中间包包底永久衬11开设金属管件埋设沟槽12，其沟槽深度y为50mm，宽度为30mm，用于铺设金属管件8；

2)按照现有技术安装、固定中间包上水口7；

3)按照现有技术安装、固定上水口座砖6，

4)在上水口座砖6周围垫一层镁质捣打料，厚度z为80mm，上水口座砖6外壁上涂抹12mm厚的刚玉质火泥，将环形气幕挡墙本体1的内腔套装于上水口座砖6上，使得环形气幕挡墙本体1的上表面与上水口座砖6的上表面平齐，且进气管4置于包底永久衬上金属管件埋设沟槽12内；

5)在包底永久衬上金属管件埋设沟槽12内将进气管4与金属管件8对接，将金属管8紧贴中间包永久衬端部与侧部的角线，从包沿引出，焊接固定于中间包包沿压板9上；

6)在上水口座砖安装地坑14内与包底永久衬上金属管件埋设沟槽12内采用镁质捣打料填满捣实；

7)按照现有技术施工中间包工作衬10，包壁永久衬上金属管埋设沟槽12内和包沿压板9割口内采用镁质涂抹料填实抹平，至此本发明的连铸中间包环形气幕挡墙安装完成，按照现有技术施工、烘烤中间包工作衬后，即可上线使用。

一种利用连铸中间包环形气幕挡墙对中间包钢液气洗方法，包括如下步骤：

1)连铸中间包烘包前，将金属管件8与外部氩气气源连接；

2)在连铸大包开浇的同时，环形气幕挡墙吹入氩气，初始氩气流量15nl/min，待中间包内钢水达到正常浇注的中间包液面15，调大氩气流量至20nl/min，氩气流量大小控制以环形气幕挡墙本体1正上方区域的中间包液面15微微波动为宜；

3)连铸大包停浇后，环形气幕挡墙停止吹入氩气。

实施例3、

所述弥散式透气环2，其横剖面呈圆环形、纵剖面呈直角梯形，圆环上部宽度b为40mm，下部宽度c为45mm，高度h为70mm。

所述弥散式透气环2的上端伸出所述气幕挡墙本体1上表面的高度x为7mm。

所述气室3整体为圆环形，气室的纵剖面为半圆形，其半径r为9.5mm。气室3上设置进气管安装孔5，进气管安装孔的直径d为12mm。

所述进气管4的标高l为30mm。

所述利用连铸中间包环形气幕挡墙对中间包钢液气洗方法，包括如下步骤：

1)连铸中间包烘包前，将金属管件与外部氩气气源连接；

2)在连铸大包开浇的同时，环形气幕挡墙吹入氩气，初始氩气流量12nl/min，待中间包内钢水达到正常浇注的中间包液面15，调大氩气流量18nl/min，氩气流量大小控制以环形气幕挡墙本体1正上方区域的中间包液面15微微波动为宜；

3)连铸大包停浇后，环形气幕挡墙停止吹入氩气。

对比例1：中国专利文献cn201070699y(专利号：200720151456.3)公开一种气幕挡墙，氩气流量6l/min。

将实施例1-3与对比例1，在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司4#板坯连铸机浇注生产高强钢q550d，并取轧材金相样，尺寸为20×15×15mm，进行金相夹杂物检测和对比分析。本发明的中间包环形气幕挡墙耐侵蚀、抗冲刷，使用寿命能够与中间包上水口、塞棒、浸入式水口保持同步，达到22～24小时，比对比例1同比提高1倍以上，轧材中金相夹杂物数量比对比例1同比减少50％以上。对比结果见表1。

表1