专利名称：真空处理金属的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种真空处理金属，尤其是处理钢水的方法以及实施这种方法的设备。
在这种所谓的钢色脱气工艺中，盛着钢水的塞棒式盛钢桶放入一个大型圆柱状的罐内，然后用一个顶盖将罐盖上，真空密封。密封件一般都使用橡胶圈。顶盖是铸钢或钢板结构，钢板的下边是用钢板和(或)耐火捣固料制作的防护屏。在顶盖上部有加料装置和观测孔。
目前，真空系统通常由至少四台喷射泵组成。如果将钢水置于真空中，就会在钢水内部产生具有与钢水表面内压相关的压力的气泡。含有较多的氧的沸腾钢，在低于200乇的压力下，会在真空处理罐内的自由空间产生一氧化碳，从而导致沸腾效应，因此可同时将金属液中的氢和氮带出，以达到在这种较低的真空度下脱气的目的。如果继续降低压力，沸腾情况将会更加强烈，如钢水在钢包内可以升高一米或更多。因此要考虑选择一个较大的钢包，以便有足够的上升高度。钢包不仅不能装满，而且要留有一段所谓的自由空间。在现有的钢铁厂内，钢包的规格及装料重量都已与吊车相匹配。由于要求留出一段自由空间，所以钢包在盛钢水时不能装满，因此这种办法有影响产量的缺点。另一种解决办法是将钢包扩大，结果是必须对吊车和吊装工具根据增加的运输重量进行调整。
还有一种解决方法是不受钢包限制的容器。在德国专利DE-052032830中介绍了一种中空管，将其开口端插到钢水的最下部，再将钢水内部抽成真空。这种中空管有一个缺点，即必须将它插入钢水并达到真空处理所要求的深度。产生真空后，液面升高一米以上，而未受真空影响的液面也下降相应的高度。由于中空管小于钢包，所能容纳的钢水有限，因此较大部分的钢水与留在钢包内的钢水分离开，导致两部分钢水的真空处理不同。
在德国专利DE-AS1965136中介绍了一种钢水钢包脱气装置，在其真空处理罐的顶盖下面安装一个可浸入钢水中的反应管。这是一套复杂的工艺，一个喷枪将用于精炼的反应气体吹入由反应管圈住的空间，在此空间内脱气并因此增加钢水的容纳量。但由单一的、在钢水表面形成的负压不可能完全避免反应管和钢包边缘之间的环形区域有处理不到的钢水。
此外，在DE-AS1912907和DE-AS1919053中介绍了其它的装置，其方法是，用一道浸入钢水中的管状隔离墙将气体输入钢水中。这道管状隔离墙被另一管状隔离墙围绕，并使之连接。再与压力泵和(或)抽气泵相连，利用不同的压力，可以调节各个空间的不同液面，并可以最终改善钢水的流动或运动。
本发明的目的是提出一种能避免上述缺点的真空处理金属，特别是钢的方法和设备，它工艺简单，不需要很大的钢包的自由空间且不阻碍钢水的脱气。
为此，本发明给出了一种真空处理金属，特别是钢的方法。使用这种方法时，液态金属放在一个真空处理罐中，用一个顶盖密封。使液态金属表面分成一个圆形区域和一个包围着这个圆形区域的环形区域，在真空处理阶段，液态金属表面处于不同负压状况。与圆形区域相比，环形区域所受到的负压较小，区域分离物在环形区域内浸入金属液10～20cm。
另一方面，本发明给出了一种实施本发明方法的设备，它具有一个真空处理罐，该罐带有一个装密封件的顶盖并与一套多级真空设备相连，在真空处理罐内可以放入一个盛金属液的钢包，顶盖有一个环形的、与顶盖中轴线平行的真空罩，它的边沿浸入到盛着金属液的钢包内，在浸入的高度上，它的直径仅比钢包直径稍小一点。真空设备与被真空罩分离开的自由空间A相连。自由空间A被顶盖的圆形部分及钢包内金属液的圆形液面围绕。真空设备也与自由空间B连接。自由空间B被顶盖的环形部分、真空处理罐、钢包和钢包内金属液环形液面围绕，同自由空间A连接的接口与真空设备中最高压力级的喷射泵连接，与自由空间B连接的接口与真空设备的次一级喷射泵连接。
根据本发明，在真空处理罐的顶盖上安装一个设计简单、结构较小且重量较轻的真空罩。在浸入高度上，真空罩的直径仅比钢包的直径稍小一点。真空罩下部的开口仅稍微浸入钢水。利用这个浸入的真空罩使钢水表面产生两个(一个环形和一个圆形)负压不同的区域。
环形区和圆形区之间负压差可以随意调整，最好的范围是1/2至2个压力级。
真空罩比较大，其半径与环状区域的宽度的比例为8∶1至12∶1，对全部钢水的真空处理几乎不会产生任何影响。真空罩插入钢水的深度被局限在最小值，只有10～20cm，因此可以改善处理效益。真空罩空间规格大和浸入深度小只会稍稍影响钢水的流动状况。这对钢水流动速度高有特别优越的作用。钢水流动速度高是由于可以用三个喷嘴向钢水内吹入大量气体而引起的。
如果真空罩可以垂直调整的话，还可以进一步改善这种效果。这是由于可以按钢包内液面高度在真空处理的各个阶段调整真空罩的浸入深度。
压差可以直接在二个压力级之间选择或安装一个带节流阀的分路器进行无级调节。
下面结合附图对本发明作详细描述，附图中
图1是真空处理罐的截面图，包括整个顶盖及相连的各级真空设备;
图1a类似图1，但具有伸入自由空间的附加电极;
图2所示是真空处理罐，它带有可轴向运动的真空罩;
图3所示为真空处理罐、真空设备及与之连接的分路器和节流阀。
图1和图1a示出了一台真空处理罐30，在它的法兰和密封圈上安装着一个顶盖20。在真空处理罐30内放着一个盛着钢水41的钢包40。在钢水41内浸入了固定在顶盖20上的真空罩21的下沿22。
浸入钢水表面的真空罩21将液面分成一个圆形区域42和一个环形区域43。
自由空间A被圆形钢水表面42、真空罩21内衬和顶盖20的圆形部分23围绕着。顶盖20的其它部分及环形部分29、真空罩21的衬板外侧、真空处理罐30的下部、钢包40的外侧和环形钢水表面围绕着自由空间B。
为了观察钢水表面42、43，在顶盖20上设有观察孔33、34。自由空间A通过圆形顶盖23上的一个连接口24与真空设备相连，自由空间B则通过环形顶盖29上的一个连接口25与真空设备相连。
真空设备10具有一台水环泵14、一台蒸汽喷射泵13(60乇)以及在这两台设备之间的一个冷凝器16。此外还有蒸汽喷射泵12(10乇)、蒸汽喷射泵11(0.5乇)以及在喷射泵12和13之间的一个冷凝器15。自由空间A与蒸汽喷射泵11的最大负压级P1相连，自由空间B按本设计与喷射泵13和12之间的P2相连，P2比P1低二级。
在真空设备10工作期间，与环形液面43相比，圆形液面42升高值为a。
图1a除了上述图1介绍的设备外，还有一个电极60。该电极通过圆形顶盖23上的电极入口61插入自由空间A。
图2示出了一种可垂直调节高度的真空罩21，它固定在顶盖20的圆形部分23上，而与顶盖20的环形部分29相比，圆形部分23可用调节器51进行调整。为了做到气密结合，在环形部分29和圆形部分23之间安装有补偿器53。自由空间B的连接口25一方面接在顶盖20上，另一方面再接到真空处理罐30的罐底上。
图3示出了一种与图1类似的设备，区别在于，一个分路器26与自由空间A的接口24连接。这个分路器同时也与自由空间B的接口25连接。在分路器26与接口25之间装有一个节流阀以进行无级调节。
权利要求
1.一种真空处理金属，特别是钢的方法，先将液态金属放在一个真空处理罐中，用一个顶盖密封，再使液态金属表面分成一个圆形区域和一个包围着该圆形区域的环形区域，在真空处理时，使液态金属表面处于不同的负压状况，其特征在于与圆形区域相比，环形区域所受到的负压较小，并且区域分离物在环形区域内浸入金属液10～20cm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于环形区域和圆形区域的负压差可以选择，而且该负压差至少相当于真空设备的一个压力级的一半。
3.一种实施如权利要求1或2所述方法的设备，包括一个真空处理罐，该罐具有一个装有密封件的顶盖并与一套多级真空设备相连，在真空处理罐内可放入一个盛金属液的钢包，其特征在于顶盖(20)带有一个环形的、与顶盖(20)的中轴线(1)平行的真空罩(21)，它的边沿(22)浸入到盛着金属液(41)的钢包(40)内，在浸入高度上，它们的直径仅比钢包直径稍小一点，真空设备(10)通过连接口(24，25)与被真空罩(21)分隔开的自由空间(A)和自由空间(B)相连，自由空间(A)被顶盖(20)的圆形部分(23)及钢包(40)内金属液的圆形液面(42)圆绕，自由空间(B)被顶盖(20)的环形部分(29)、真空处理罐(30)、钢包(40)和钢包内金属液的环形液面(43)围绕，与自由空间(A)连接的连接口(24)与真空设备(10)中最高压力级的喷射泵(11)连接，与自由空间(B)连接的连接口(25)与真空设备(10)的次一级喷射(泵(12)连接。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于自由空间(A)的连接口(24)与一个分路器(26)相连，该分路器通过一个节流阀(27)同时与自由空间(B)的连接口(25)相连。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于顶盖(20)上有一个环形开口(28)，并且在顶盖(20)上装有调节器(51)以使得真空罩(21)可作平行于中轴线(I)的运动。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于在顶盖(20)的环形部分(29)和真空罩(21)的远离钢包的边缘(23)之间安装有气密的补偿器(53)。
7.根据权利要求3至6中任一所述的设备，其特征在于从顶盖(20)上至少可以插入一根电极(60)。
全文摘要
真空处理金属，尤其是钢的方法和设备。根据本发明，一个放入盛有钢水的钢包的真空处理罐用一个顶盖密封并与一套多级真空设备相连。顶盖上安装一个真空罩，直空罩的下边沿稍微浸入钢水，并且在浸入高度上，真空罩的直径仅比钢包的直径稍小一点。真空罩使得钢水表面分成两个负压不同的圆形区域和环形区域，环形区域所受的负压较小。另外，环形区域和圆形区域的负压差可以调整。真空罩在钢水中的浸入深度也可以调整。
文档编号C21C7/10GK1045128SQ9010084
公开日1990年9月5日 申请日期1990年2月20日 优先权日1989年2月24日
发明者赖纳·迪特里奇 申请人:曼内斯曼股份公司