一种利用净化剂包芯线的RH精炼系统的制作方法

本实用新型属于RH精炼技术领域，更具体地说，涉及一种利用净化剂包芯线的RH精炼系统。

背景技术：

钢的性能主要取决于钢的化学成分和组织。钢中夹杂物的存在，破坏了钢基体的连续性，造成钢的组织的不均匀性，对钢的延展性、强度、韧性、疲劳性能、光洁度、耐腐蚀性能、焊接性能以及电磁性能都会产生很大的影响。连铸过程中还会造成水口结瘤，水口结瘤对连铸过程的生产和铸坯质量有很大的影响。因此，各国钢铁研究者投入较大精力致力于钢中夹杂物去除的研究，在夹杂物方面研究方面也取得了巨大成果。

包芯线技术是80年代在喷射冶金技术基础上发展起来的一种炉外精炼手段。包芯线适用于炼钢和铸造。包芯线有利于调整和控制易氧化元素和微量元素的含量，能较大幅度提高合金收得率，降低冶炼成本，缩短冶炼时间，精确控制成分。喂线所需的机械设备简单可靠，占地面积少，包芯线实现了钢液加入物质的精确控制。本实用新型开发出了一种采用净化剂包芯线的RH精炼系统，进而可以提高钢液精炼的效果。

经检索，发明创造的名称为：用于钢液合金化的包芯线及方法(申请号：201110120993.2 申请日：2011-05-11)，该发明的技术方案可提高钒回收率，防止卡线和断线的发生，便于包芯线的喂入。该包芯线包括芯层和外皮，芯层含有氮化钒合金和硅钙合金。该方法主要是在包芯线的芯层内添加硅钙合金，然后将包芯线喂入钢液。通过在芯层内加入硅钙合金，可降低钢液中的自由氧含量，减少了钒与氧结合的可能性，从而使更多的钒参与合金化，进而提高了钒的回收率。但是该方法对钢液的净化效果有限，未降低钢中微细夹杂物的熔点，不能很好的促进夹杂物的长大、上浮、去除，不利于进一步提高钢产品的品质。

此外，发明创造的名称为：用于钢水脱硫的RH真空精炼系统及脱硫方法(申请号： 201410203660.X申请日：2014-05-14)，包括真空室以及上升管和下降管，上升管设置有至少一个提升气喷管；至少一个喷吹罐，其内装有脱硫粉剂，喷吹罐具有进料口和出料口，进料口高于出料口，出料口通过管道与提升气喷管连接，出料口设置有出料阀；提升气发送装置，与所述管道连接以向RH真空精炼装置中喷吹气体，喷吹罐内的脱硫粉剂通过提升气发送装置喷吹的气体被吹入RH真空精炼装置。根据本实用新型的用于钢水脱硫的RH真空精炼系统可以显著提高钢水的脱硫效率。虽然该方法具有较好的脱硫效果，但是对钢液的净化效果有限。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中，现有的精炼方法难以有效的净化钢液的不足，提供一种利用净化剂包芯线的RH精炼系统，通过净化剂包芯线通过喂线单元喂入RH精炼炉净化钢液，净化剂内芯用于净化钢液；净化剂包芯线可以促进夹杂物的长大、上浮、去除，进而提高钢液洁净度。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种利用净化剂包芯线的RH精炼系统，包括RH精炼炉，该RH精炼炉包括钢包、真空室和抽真空机构，所述真空室设置于钢包的上部，真空室下部的上升管和下降管插入钢包中，抽真空机构设置于真空室的上部，抽真空机构用于为真空室提供真空环境；以及喂线单元，喂线单元包括驱动机构、稳定轮组和喂线导管，驱动机构的驱动轮和从动轮对应设置，驱动机构用于驱动净化剂包芯线，稳定轮组设置于驱动机构和喂线导管之间；所述喂线导管伸入真空室内，该喂线导管的导管出口设置于上升管的上部；净化剂包芯线通过喂线单元喂入RH精炼炉净化钢液。

优选地，所述的净化剂包芯线包括净化剂内芯、金属丝网和钢带外壳层，所述钢带外壳层包覆于净化剂内芯的外部，钢带外壳层用于保护和固定净化剂内芯，该钢带外壳层上设置有微孔，所述钢带外壳层与净化剂内芯之间设置有一层金属丝网，所述的净化剂内芯用于净化钢液。

优选地，所述的净化剂包芯线的横截面为椭圆形或者圆形。

优选地，所述的椭圆形短轴与长轴的比为2/3～3/4。

优选地，所述的上升管顶部的内径大于上升管底部的内径，上升管的内径由下至上逐渐增大。

优选地，所述喂线导管通过真空室的顶部伸入真空室内；所述喂线导管上设置有加热部件，且加热部件与真空室的顶部相接触。

优选地，RH精炼炉还包括鼓气机构，该鼓气机构的喷嘴设置于上升管的下部，鼓气机构通过喷嘴向上升管中鼓入氩气。

优选地，所述真空室上设置有合金加料机构，该合金加料机构用于向钢液中加入合金料。

优选地，合金加料机构设置于真空室靠近上升管一侧的侧壁上。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种采用净化剂包芯线的RH精炼系统，通过净化剂包芯线通过喂线单元喂入RH精炼炉净化钢液，净化剂内芯用于净化钢液，喂线导管的导管出口设置于上升管的上部，净化剂包芯线在上升管的上部与钢液进行接触，并溶于钢液，上升管的上部与钢液的流动较好，从而促进了净化剂包芯线与钢液的混合效果，净化剂包芯线可以促进夹杂物的长大、上浮、去除，进而提高钢液洁净度；

(2)本实用新型的一种采用净化剂包芯线的RH精炼系统，净化剂包芯线的钢带外壳层包覆于净化剂内芯的外部，钢带外壳层用于保护和固定净化剂内芯，该钢带外壳层上设置有微孔，钢带外壳层与净化剂内芯之间设置有一层金属丝网，净化剂内芯用于净化钢液，钢带外壳层上设置有微孔，可以有效减小包芯线中夹杂的空气对钢液的影响，从而有效提高了钢液的质量。

附图说明

图1为本实用新型的净化剂包芯线的截面示意图；

图2为本实用新型的一种采用净化剂包芯线的RH精炼系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的净化剂包芯线的截面示意图；

图4为本实用新型实施例2的结构示意图。

附图中的标号说明：

100、RH精炼炉；110、钢包；120、真空室；131、上升管；132、下降管；140、鼓气机构；141、喷嘴；150、合金加料机构；160、抽真空机构；

200、喂线单元；210、驱动机构；211、驱动轮；212、从动轮；220、定位管；230、稳定轮组；240、喂线导管；241、导管出口；250、加热部件；

300、净化剂包芯线；310、净化剂内芯；320、金属丝网；330、钢带外壳；340、微孔。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种采用净化剂包芯线的RH精炼系统，包括RH精炼炉100和喂线单元200，所述该RH精炼炉100包括钢包110、真空室120和抽真空机构160，所述真空室120设置于钢包110的上部，真空室120下部的上升管131和下降管132插入钢包110中，抽真空机构160设置于真空室120的上部，抽真空机构160用于为真空室120提供真空环境；RH精炼炉100还包括鼓气机构140，该鼓气机构140的喷嘴141设置于上升管 131的下部，鼓气机构140通过喷嘴141向上升管131中鼓入氩气，促进钢液在上升管131 中上升。真空室120上设置有合金加料机构150，合金加料机构150设置于真空室120靠近上升管131一侧的侧壁上；该合金加料机构150用于向钢液中加入合金料，净化剂包芯线300 的横截面为圆形。

本实施例的喂线单元200包括驱动机构210、稳定轮组230和喂线导管240，驱动机构 210的驱动轮211和从动轮212对应设置，驱动机构210用于驱动净化剂包芯线300，稳定轮组230设置于驱动机构210和喂线导管240之间，驱动机构210与稳定轮组230设置有定位管220，定位管220用于定位净化剂包芯线300；所述喂线导管240伸入真空室120内，该喂线导管240的导管出口241设置于上升管131的上部，导管出口241与上升管131对应设置；净化剂包芯线300通过喂线单元200喂入RH精炼炉100净化钢液，从而提高了钢液与净化剂包芯线300的混合效果，提高了净化剂包芯线300对钢液的净化效果。其中，喂线导管240 上设置有加热部件250。所述的净化剂包芯线300包括净化剂内芯310、金属丝网320和钢带外壳层330，所述钢带外壳层330包覆于净化剂内芯310的外部，钢带外壳层330用于保护和固定净化剂内芯310，该钢带外壳层330上设置有微孔340，所述钢带外壳层330与净化剂内芯310之间设置有一层金属丝网320，所述的净化剂内芯310用于净化钢液。

本申请的申请人在之前已经申请了发明专利：一种用于钢液脱夹杂的钢液净化剂(专利申请号：2017103896965)，该专利的净化剂可以提高钢液的净化效果，具有显著地作用。但是，在使用的过程中申请人发现，颗粒状或者球状的净化剂在加入钢液的过程中难以有效的控制，且加入时机也得不到有效的控制；因此，申请人通过长一系列的研究，将净化剂制备得到净化剂包芯线，并创造性的提出了采用净化剂包芯线的RH精炼系统，可有效、精确控制净化剂包芯线的加入量与加入时机。不仅如此，由于钢带外壳层330上设置有微孔340，可以有效减小包芯线中夹杂的空气对钢液的影响，从而有效提高了钢液的质量。微孔340与金属丝网320的共同作用，既避免了净化剂散落，又可以避免包芯线中夹杂的气体进入钢液，进而影响钢液的净化效果。

本实施例的一种采用净化剂包芯线RH精炼系统的精炼方法，RH处理前要求真空槽温度≥1300℃，真空设备必须完好，真空度能达到67Pa以下方可冶炼。RH进站钢液温度 1600～1640℃，RH的真空度≤67Pa，本实施例RH进站钢液温度为1610℃，RH的真空度为 60Pa；循环气体流量为150-300Nm³/h，具体操作为脱碳处理时，脱碳处理前期的循环气体流量为150-200Nm³/h，本实施例优选180Nm³/h，时间为8min；脱碳处理后期的循环气体流量为200-250Nm³/h，本实施例优选220Nm³/h，时间为5min；脱碳处理后循环气体流量为 250-300Nm³/h，本实施例优选300Nm³/h。

RH精炼的过程中，向钢液中加入脱氧剂和合金调节钢液成分，脱氧剂为铝粒或者硅铁，或者两者的混合物；本实施例采用的为铝粒；合金为金属合金入合金必须提前进行烘烤处理，烘烤时间大于30min。RH精炼末期向钢液中加入净化剂，净化剂的加入量为钢液质量的 0.05-1.5％，优选0.8-1.2％，本实施例为1％，加入钢液净化剂后循环搅拌3～10min。经过进一步的研究，申请人优化了搅拌的时间控制，具体的混合搅拌的时间为：

k为温度系数，k＝2.5×10⁵～3.0×10⁵，℃·m³，本实施例选2.7×10⁵；

γ为净化剂的加入量；

T为RH进站钢液温度；

v为循环气体流量，300Nm³/h＝5.0m³/min。

本实施例的净化剂包括有效组分和黏合组分，有效组分和黏合组分的质量比为(5～10)： 1，本实施例优选8:1，有效组分包括金属铝、石灰粉、碳化硅粉、二氧化钛和生物质，有效组分的按如下质量份金属铝50～70份，石灰粉20～40份，二氧化钛5～20份，碳化硅粉5～15 份，生物质2～4份，本实施例选：金属铝60kg，石灰粉30kg，二氧化钛18kg，碳化硅粉 15kg，生物质3kg。

值得注意的是：有效组分中的各组分均为粉状，且粒度≤0.1mm，即金属铝、石灰粉、二氧化钛、碳化硅粉为粉状，且金属铝、石灰粉、二氧化钛、生物质的粒度≤0.1mm，碳化硅粉的粒度≤0.05mm。值得注意的是：本实施例的生物质为农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物。

本实施例的金属铝中的Al含量大于92％，本实施例为93％；本实施例的石灰为活性石灰，其是在煅烧温度1100℃而获得的晶粒小、孔隙率高、体积密度小的石灰，且本实施例所采用的石灰的活性度在330ml/4N-HCl。碳化硅粉由硅与碳元素以共价键结合的非金属碳化物。

本实施例的粘合组分包括高岭土和磺化酚醛树脂，粘合组分按如下质量份组成：高岭土 60～80份，磺化酚醛树脂20～40份；本实施例选：高岭土70kg，磺化酚醛树脂30kg。

对比例1

本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实用新型的净化剂为球形颗粒状，颗粒直径为5～10mm；检测改性之后钢液中的全氧含量，并记录如表1所示。

表1 加入净化剂前后钢液中的全氧含量/ppm

如表1和图2所示，对比例1与是实施例1进行对比可以发现，采用包芯线净化剂，可以进一步的降低钢液中的全氧含量，这是由于包芯线可精确控制净化剂包芯线的加入时机和加入量，且包芯线的微孔4与金属丝网2的共同作用，既避免了净化剂散落，又可以避免包芯线中夹杂的气体进入钢液，进而影响钢液的净化效果。

本实用新型的净化剂对钢液中夹杂物脱除、且不会二次污染钢液的研究，经过本实用新型脱除的钢液中的残存夹杂物尺寸较小、分布均匀，且残存的夹杂物基本均经过变性处理，不会对钢制品性能产生影响。

实施例2

如图4所示，本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：净化剂包芯线300的横截面为椭圆形，所述的上升管131顶部的内径大于上升管131底部的内径，上升管131的内径由下至上逐渐增大。所述喂线导管240通过真空室120的顶部伸入真空室120内；所述喂线导管240上设置有加热部件250，且加热部件250与真空室120的顶部相接触。椭圆形短轴与长轴的比为2/3～3/4。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本实用新型中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。