一种连铸结晶器用熔融保护渣的连续供给装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及连铸技术，特别涉及一种连铸结晶器用熔融保护渣的连续供给装置及方法。
【背景技术】
[0002]钢水连铸过程中，通常在连铸机结晶器中钢水上部加入固态保护渣，利用钢水的热量将固态保护渣熔化。保护渣起到两个关键作用:一是熔融后的保护渣将钢水与气体隔开，防止钢水被氧化；二是控制结晶器与钢水间传热，在凝固后的铸坯与结晶器间起到润滑作用，使得连铸过程得以顺利进行。还有一个是对钢水上部起到保温作用，防止钢水表面温度快速下降。
[0003]目前连铸使用的保护渣是粉状或粒状，在结晶器中钢水表面形成3层:与钢水接触的是熔融渣层，熔融渣层上是过渡层，最上边是固态渣。固态渣经钢水热量熔化在结晶器和钢水凝固形成的坯壳之间流动形成一层渣膜，起到润滑作用。在该区域内，固态渣经受钢水热量熔化，又经受结晶器面的低温而冷却。另外固态渣的比热比钢水大1.5?2倍，又有较大的熔化潜热，因此固态渣熔化过程需要吸收较多的热量。连铸过程中，钢水温度波动，保护渣成分的波动，都将影响到固态渣熔化过程。
[0004]将固体保护渣(粉状、粒状)加入到结晶器时遇到两大难题:一是要有快的熔化速度，防止卷渣和夹渣；二是要有好的熔化特性，避免固态渣熔化时产生“架桥”故障。这两个难题均是导致连铸坯夹渣缺陷的关键原因。为了提高保护渣熔化性能，通常做法是将保护渣制作成预熔渣，即将配置好成分的粉状渣熔化后再粉粹，制成空心球状渣粒，保护渣的价格会升高。
[0005]连铸坯出现的各种缺陷(表面夹渣，内部夹渣，角裂，横裂及纵裂，内部偏析，振痕等)中夹渣缺陷占总缺陷的46%左右。
[0006]为了解决以上难题，日本川崎公司专利05-023802 (1993)、05-146855 (1993)提出在结晶器上部加盖保温方法。对固态渣顺利熔化有帮助。日本川崎公司专利05-007907 (1994), 06-007908 (1994)和 06-079419(1994)给出了粉状预熔渣供给的方法。韩国POSCO公司专利101479061(2007)提出了将熔融渣供给结晶器的方法，并已在中试连铸机上进行了试验。
[0007]该专利保护的重点是熔融渣流量控制采用塞棒升降方式实现，在结晶器上沿设置有镀层的反射屏盖，防止钢水辐射热散失而温度下降。该专利用塞棒控制熔渣流量在现场很难精确控制。一是塞棒本身在使用中熔损，形状难以保证。二是液态渣出口温度难以保证，当渣流反复开、关时，易于结渣。为此该专利提出使用铀或铀铭贵金属制作塞棒头部和液态渣出口，制造成本是一个大问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种连铸结晶器用熔融保护渣的连续供给装置及方法，将保护渣熔化、控流、注入到结晶器合为一体的保护渣连续熔化、连续供给的装置。在连铸工艺全过程中，将熔融保护渣注入到结晶器中的钢水表面。能够在各种连铸机上使用。
[0009]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0010]一种连铸结晶器用熔融保护渣的连续供给装置，其包括，固态渣容器，其下部设一固态渣下渣管道；化渣坩祸，其上部设供所述固态渣容器下部的固态渣下渣管道插置的进渣口，化渣坩祸下部设出渣通道；化渣坩祸内中央设化渣电极，底部设底电极，化渣坩祸外设坩祸保温层；化渣电极、底电极分别电连接一变压器及电源；熔融渣安装闸板，垂直插设于所述化渣坩祸出渣通道，熔融渣安装闸板上开设与出渣通道内径相同的通孔；熔融渣流量控制闸板，垂直插设于所述熔融渣安装闸板外侧的出渣通道，与熔融渣安装闸板平行，熔融渣流量控制闸板上开设与出渣通道内径相同的通孔，且，熔融渣流量控制闸板为上下移动设置，形成双闸板孔型流量控制形式；熔融渣注入通道，其一端连接所述化渣坩祸下部出渣通道出口端，另一端连接至连铸结晶器；熔融渣注入通道外设加热装置。
[0011]进一步，所述熔融渣注入通道的两端分别套设一耐热钢导电环，两耐热钢导电环之间的熔融渣注入通道外壁由内向外依次环设绝缘隔热陶瓷管及内侧壁包含耐火纤维布的真空金属管。
[0012]更进一步，所述熔融渣注入通道外套设一绝缘隔热陶瓷管，绝缘隔热陶瓷管外绕设感应加热线圈，感应加热线圈外包覆保温隔热层。
[0013]再有，所述熔融渣注入通道外套设一绝缘隔热陶瓷管，绝缘隔热陶瓷管外环形布置若干电加热棒，电加热棒外包覆保温隔热层。
[0014]优选的，所述电加热棒采用硅碳棒或硅钼棒。
[0015]又，所述固态渣容器内底部对应固态渣下渣管道设固态渣流量控制输送装置，该输送装置为螺杆输送形式。
[0016]优选的，所述化渣坩祸下部出渣通道出口端的外壁设连接法兰，所述熔融渣注入通道一端与之法兰连接。
[0017]另外，所述化渣坩祸还设一端连接于集尘盖上的排烟气管道及相应的烟气冷却器、烟气除尘器和排烟风机。
[0018]优选的，所述加热装置采用中频感应加热或石墨管通电加热。
[0019]再有，所述化渣坩祸内埋设有压缩气体喷管，其喷管出口设置于所述出渣通道出口端内。
[0020]优选的，所述压缩气体喷管缠绕在化渣坩祸外侧，由化渣坩祸外侧热量预热压缩气体。
[0021]进一步，所述化渣坩祸上方设置有可移动式集尘隔热罩。
[0022]本发明的连铸结晶器用熔融保护渣的连续供给装置的供给方法，连铸过程中，将固态保护渣加入固态渣罐内，固态保护渣熔化过程在化渣坩祸内进行；当熔融保护渣量达到设定值后，通过电极上下移动，控制熔融保护渣的温度保持在一个恒定的设定值；按照连铸工艺要求将熔渣注入到连铸结晶器内；熔融保护渣加入量按照连铸速度确定，铸造每吨钢水时，熔融保护渣加入量为0.4?1.7kg/t钢水，熔融保护渣温度保持在1200?1300°C之间。
[0023]使用导电化渣坩祸和化渣电极通电后将固态保护渣熔化为熔融态保护渣。化渣开始时，在化渣坩祸底部放置小块引弧剂，使得化渣电极与化渣坩祸底部产生电弧，熔化起弧剂周围的固态保护渣，形成小的熔融渣池后，化渣电极、熔融渣和化渣坩祸底部电极形成电流回路，电流经熔融渣时，通过熔融渣本身电阻发热熔化其它固态渣，直到所有固态渣全部熔化。
[0024]熔化固态保护渣过程是经过已熔化的液态保护渣自身电阻发热而进行的。固态保护渣熔化速度通过化渣电极上下移动控制电流大小来实现。同样熔化后的熔融保护渣温度也是通过化渣电极上下移动控制回路电流来控制，用该方式能够精确控制熔融渣的温度，以满足连铸工艺对熔融渣温度的需要。
[0025]化渣过程中，采用边熔化边加入固态保护渣方法。固态保护渣由本装置设置的固态保护渣连续供给系统提供，其供给固态保护渣的量根据固态渣熔化程度供给。
[0026]化渣坩祸内设定的固态保护渣量熔化完成后，通过化渣电极控制系统电流大小控制化渣坩祸内熔融渣的温度，以满足连铸工艺的需求。
[0027]熔融保护渣注入通道与化渣坩祸通过法兰连接，熔融保护渣经注入通道连续(或间断)注入到连铸结晶器内钢水上部，将钢水与气体隔绝，在结晶器与凝固坯壳间形成液膜起润滑作用。注入通道采用电加热棒(硅碳棒、硅钼棒等)加热，外部用耐热纤维保温隔热。也可用中频感应加热，或石墨管通电加热。
[0028]为了保证每次熔融保护渣注入过程顺利进行，在注入通道和坩祸连接法兰与流量控制闸板之间设置压缩气体吹扫装置，每次熔融保护渣注入结束，即刻用压缩气体吹扫注入通道，防止残留熔渣凝固影响下一次熔融保护渣的注入。压缩气体管缠绕在化渣坩祸外侦牝由化渣坩祸外侧热量预热压缩气体。
[0029]采用本发明，连铸工艺全过程中，操作人员不用直接向结晶器加入固态保护渣，将固态保护渣加入到本发明配置的固态渣罐内。固态保护渣熔化过程在化渣坩祸内进行。当熔融保护渣量达到设定值后，通过电极上下移动，控制熔融保护渣的温度保持在一个恒定的设定值。按照连铸工艺要求将熔渣注入到结晶器内。熔融保护渣加入量按照连铸速度确定，铸造每吨钢水时，熔融保护渣加入量为0.4?1.7kg/t钢水。熔融保护渣温度保持在1200 ?1300°C之间。
[0030]本发明采用化渣电极、熔渣和导电坩祸组成电回流，利用熔渣自身电阻发热将固态保护渣熔化为熔融态保护渣，用电极上下移动控制经过熔渣的电流来控制熔融保护渣的温度，熔融渣量达到设定值且熔融渣温度满足连铸要求后，根据连铸工艺向结晶器内连续(或间歇)注入熔融保护渣。连铸工艺进入正常状态时，装置一边向结晶器内注入熔融保护渣，一边向坩祸内输送固态保护渣，在坩祸内通过熔渣自身电阻发热熔化加入的固态保护渣。系统到达熔化固态保护渣速度与注入熔融保护渣速度相同的稳定状态，实现向结晶器内持续提供熔融保护渣。确保连铸全过程在熔融保护渣覆盖下进行。
[0031]本发明的有益效果:
[0032]本发明可以实现连铸工艺全流程直接供给熔融保护渣作业，无需向结晶器内加固态保护渣。因不需要钢水热量熔化保护渣，则进入结晶器的钢水过热度可减少10?20°C，有大的节能效果。连铸工艺全过程不再在结晶器内加固态保护渣，减少连铸坯表面和内部缺陷，大幅度降低铸坯表面振痕和抓痕，提高了铸坯表面质量。连铸全流程直供熔融保护渣，提高连铸机拉速，即使得高速连铸成为可能。
【附图说明】
[0033]图1为本发明熔融渣连续供给装置实施例的结构示意图。
[0034]图2为本发明熔融保护渣流量控制的结构示意图。
[0035]图3、图4为本发明熔融渣连续供给装置中熔融渣安装闸板与熔融渣流量控制闸板配合的示意图(图2的A-A剖视图)。
[0036]图5为本发明连续供给装置中熔融渣注入通道实施例一的结构示意图。
[0037]图6为本发明连续供给装置中熔融渣注入通道实施例二的结构示意图。
[0038]图7为本发明连续供给装置中