专利名称：防止炉渣流出的转炉出钢方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种把在转炉中完成精炼的熔钢出钢至钢水包时，防止炉渣与熔钢一起混入至钢水包的方法及其设备，更特别是涉及一种当转炉吹炼后为了二次精炼处理而把熔钢出钢至钢水包时，防止由于在转炉出钢口上部不可避免地发生的涡流现象而以漏斗形状在出钢口中心部与熔钢一起流出炉渣的方法及其设备。
一般情况下，经熔铁预处理，即经过脱磷、脱硫处理的熔铁，在转炉中进行作业，并经投入废铁及铸铁等主原料及生石灰、白云石、铁矿石等副原料，通过吹炼(oxygen blowing)的精炼处理过程。这种精炼过程大约进行17分钟，精炼处理后，如
图1A所示，使转炉1倾动一定角度，大约在5分钟内把熔钢3通过出钢口5出钢至钢水包2中。
然而在出钢作业时，由于在熔钢3及炉渣4部分形成巨大的涡流6(参照图1B)，不仅使熔钢3，而且使相当量的氧化性转炉炉渣4也流出到钢水包2中。这样不仅影响了钢的纯净度，而且在出钢后的二次精炼工程时，难以对炉渣结构进行控制，另外还存在为了使氧化性炉渣脱氧而需要添加更多原料的问题。
图2A是表示为了防止炉渣的流出而使用巨大的球形炉渣阻止球(slagcheck ball)7的示意图。如图2B中所示，它是利用了炉渣阻止球7与炉渣4相比，其比重大于炉渣，而与熔钢3相比，则其比重小于熔钢，所以在熔钢3与炉渣4共同存在时，炉渣阻止球7总是存在于熔钢3与炉渣4之间的原理。例如，炉渣4的比重为2.5～3g/cm3，而阻止球7和熔钢3的比重分别为4～4.3g/cm3,7～8g/cm3。即，如图2C所示，当通过出钢口出钢时，起一种分隔熔钢3与炉渣4的作用。但是因为炉渣阻止球7只有在熔钢流出大部分后才堵住出钢口5，所以其只在出钢过程快结束时才起阻止炉渣流出的作用，故其实际上从出钢的中期开始至出钢末期的初期，炉渣阻止球7漂浮在熔钢上部，或由于出钢口附近的巨大涡流6，炉渣阻止球7也与涡流一起旋转，故其起不到遏制涡流的作用。所以，以上述投入炉渣阻止球的方法是无法从根本上阻止由于出钢时不可避免地发生的涡流现象而发生的炉渣的流出现象。
另外，为了阻止炉渣的流出，1991年申请的韩国专利申请第24901号、1992年申请的韩国专利申请第9531号及以多孔型出钢口吹入气体的方法中提出了阻止炉渣流出的方法，以及日本专利公开，特开平01-201410中提出了解决方法。
前者是在炉渣阻止球的投入器上连接气体喷射装置，通过在出钢口上部喷射气体，使出钢口上部的熔钢部分产生裸露现象，从而使炉渣被推挤到周边部的方法。但是在实际应用中，其存在炉渣阻止球投入器在转炉倾动时应准确地与倾动相应地向前推进，及当完成出钢后转炉直立时，应必须准确地退回等作业上的不便及危险性。另外，还具有必须以高压气体喷射的问题，以及有时因过度的熔钢晃动，而增加炉渣混入量的问题，以及与过去的阻止球投入器不同，应形成一个另外的喷射装置，或改造阻止球投入器，使其同时具有阻止球投入及气体喷射机能的多种问题，所以在实际作业时存在着使用困难的问题。
后者是以多气孔的多气孔型耐火材料替代出钢口材料，在耐火材料上连接送气管，通过众多的气孔喷出气体，使喷射至出钢口上部的气体在熔钢上产生裸露现象，把炉渣推到周边部，从而在出钢时防止炉渣流出。但是在实际操作时，因出钢口的寿命只是转炉寿命的2-5％，所以存在应经常替换出钢口的问题，另外因其是由多孔型构成，所以其存在比现在使用的出钢口寿命更短的缺点，以及由于喷射到出钢口内部的气体，使出钢口内部的侵蚀程度更加严重。另外，即使通过出钢口喷射气体，也因气体不可能向出钢口上部浮上而形成裸露现象，反而因出钢流的下降速度大于气体的上浮速度，使气体随着出钢流的巨大流速被吸向出钢口方向，因此会造成推迟出钢时间及增加出钢口材质侵蚀度的现象。若为了解决该问题而增加气体量，则会产生出钢时间过长等作业上的负面影响，故用于实际作业上还是存在困难。
如上所述，以使用阻止球的过去的方法，不可能防止由于熔钢的涡流现象而发生的炉渣流出。另外，提出的其他多种方法也不易从根本上通过防止涡流的发生而达到防止炉渣流出的目的，并且实际上还存在设备构成及作业性等问题，所以不可能有效地防止炉渣的流出。
为了解决上述问题，本发明人经过多次研究及试验并以其结果为根据提出了本发明。
本发明的目的是提供一种为了防止炉渣流出的转炉出钢方法及其设备。根据本发明，把在转炉中完成精炼的熔钢出钢至钢水包时，通过有效地阻止由于在出钢中期以后开始产生的涡流而使转炉炉渣混入到钢水包中，从而降低由于氧化性转炉炉渣的流入而发生的问题，同时通过降低为了控制炉渣的构成而投入的A1、生石灰及矾土等副原料的量，从而可提高钢的纯度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种方法，即，在转炉出钢口周围设置由耐火性材料构成且至少具有一个以上内径小于4mm的由不锈钢材质管构成的吹入气体用插塞，此时吹入气体用插塞与出钢口中心间的距离保持在出钢口直径的3-5倍，出钢时通过吹入气体用插塞以0.1-0.4Nm3/min的流量吹入气体。另外，本发明提供一种包括在转炉出钢口周围转炉壁上设置的至少一个以上耐火插塞的转炉，其位于离出钢口中心的距离为出钢口直径的3-5倍的位置上。
附图与说明书一起用以说明本发明。
图1A是表示把熔钢从转炉出钢至钢水包中的示意图；图1B是表示出钢时发生的涡流示意图；图2A是表示利用炉渣阻止球出钢时的示意图；图2B是表示位于炉渣与熔钢之间的炉渣阻止球的示意图；图2C是表示使用炉渣阻止球时的涡流示意图；图3是表示在转炉上安装气体吹入插塞时的示意图；图4是表示根据本发明出钢时涡流现象减少的效果图；及图5是表示根据出钢口与气体吹入位置间距离与油的流出量的关系图。
下面详细说明本发明。
根据本发明，在转炉出钢口周围设置一由耐火材料构成，且其内具有一个以上内径小于4mm的吹入气体用耐热钢管插塞。上述吹入气体用插基由耐火材料构成，特别是以含有MgO的耐火材料构成为好。
上述吹入气体用插塞以内径小于4mm的耐热钢管构成。其理由在于，如果象过去一样，若使用不是耐热钢管的耐火材料构成多孔型，则耐火材料的寿命达不到转炉炉体的寿命，故其内安装耐热钢管使用。
只要是具有能够耐住高温转炉作业时的耐蚀性及耐热性的金属，则任何一种都可以作为上述耐热钢管，但较佳地是不锈钢。
上述管子的内径小于4mm，其原因在于，若大于4mm，则有可能使熔钢渗透到喷嘴内。另外考虑到制造管子时的作业性，把内径设为2-4mm比较好。
另外，可根据操作状况相应地设置一个或一个以上管。
在本发明中，上述吹入气体用插塞的中心与出钢口中心之间的距离保持在出钢口直径的3-5倍。
若上述吹入气体用插塞的设置点与出钢口太靠近，则吹入的气体受出钢流的影响而不能浮上，其被吸入到出钢口中，从而引起出钢口的侵蚀及增加出钢时间等问题，故使其相距出钢口直径的3倍以上距离。另外，若使上述吹入气体用插塞的设置点与出钢口太远，则对涡流产生不了作用，故使其相距出钢口直径的5倍以内。
本发明中，在熔钢出钢时，边通过气体吹入用插塞以0.1-0.4Nm3/min流量吹入惰性气体边进行作业。此时，吹入的惰性气体可根据制造的钢的种类可选择性地使用氩气或氮气。
若上述惰性气体的流量不足0.1Nm3/min，则有可能在出钢末期产生涡流，若超过0.1-0.4Nm3/min，则超出通常情况下实际作业过程中适用的范围，从而在吹入时会发生熔钢与炉渣相混的现象，或发生由于插塞的侵蚀过度而缩短使用寿命等问题。因此在本发明中，通过吹入气体用插塞以0.1-0.4Nm3/min流量吹入惰性气体。
图3是表示在转炉上安装吹入气体用插塞时的一个例，是表示本发明的一实施例。
如图3所示，在转炉侧壁出钢口5附近，设置一吹入气体用插塞8，用以吹入气体，其设置于离出钢口5中心保持出钢口直径的3-5倍左右的位置上。
另外，图4表示根据本发明出钢时涡流现象减少效果图。
从图4可知，若在出钢时通过气体吹入用插塞吹入气体，则由于气体的上浮而产生不规则的乱流，从而可遏制出钢到一定程度以后发生的涡流，这与过去的防止涡流的方法不同，它不是推迟涡流的产生时间，而是阻止涡流自身的产生。
下面通过优选实施例对本发明做更为详细的说明。
实施例把300吨转炉缩小为1/13，并进行了手动模拟试验。炉体使用了丙烯酸树脂、用水代替了熔钢及用油(比重0.5-0.6g/cm3)代替了炉渣，并设置了手动倾动装置，然后进行了出钢模拟试验。
此时倾动是在与实际操作相似的条件下进行的，试验时与实际操作时的体积相应的添加了22升的水，且为了便于判断是否形成涡流及为了便于判断炉渣的流出程度，添加了1升左右的油，然后进行了模拟试验。
气体流量以与300吨转炉相似的条件设定为21/min。这相当于实际作业时的0.25Nm3/min流量。另外，作为实际作业时重要的因素，把气体吹入插塞的吹入位置设定在离出钢口分别为28mm,48mm,68mm,88mm,108mm。出钢口的内径设为16mm。做了以上准备后，按照气体吹入位置进行了实验，并调查了油的流出量，把其结果列在了图5中。
从图5可知，以过去的方法出钢时，油的流出量约为290ml，但是利用吹入气体用插塞的方法进行实验的结果表明，油的流出量约为60-145ml，其产生了减少50-80％油流出量的效果。另外，从图5中可看出，气体吹入口与出钢口之间的距离最小的28mm位置，油的流出量最少。但是如前述，在该位置上，气体不能浮上而被吸向出钢口方向，结果由于气体被吸向出钢口，故认为炉渣流出量少。所以在28mm位置上，可预测在实际操作时会引起出钢口被侵蚀或出钢时间迟延等问题。总之，气体吹入口的最佳位置为出钢口直径的3-5倍的48-88mm处，在此表现出了良好的结果，从而可证明上述发明的效果。
如上所述，根据本发明，在出钢时通过防止出钢中期以后发生的涡流现象，而减少因涡流而使炉渣流入钢水包中，以及不仅可减少脱氧剂及生石灰等副原料的投入量，而且还可降低在炉渣脱氧时产生的复P现象，因此本发明具有提高熔钢纯净度及减轻作业难度的效果。
权利要求
1．一种为了防止炉渣流出的转炉出钢方法，在转炉中完成精炼后，把完成精炼的熔钢出钢到钢水包的方法中，在与转炉出钢口中心相距出钢口直径的3-5倍的位置上，设置一至少插入有一个以上耐热钢管的耐火物插塞，其特征在于，出钢时通过上述耐火物插塞一边吹入惰性气体一边出钢。
2．根据权利要求1所述的为了防止炉渣流出的转炉出钢方法，其特征在于，上述耐热钢管的直径小于4mm。
3．根据权利要求2所述的为了防止炉渣流出的转炉出钢方法，其特征在于，上述耐热钢管是由不锈钢制成。
4．根据权利要求1至3中所述任意一项的为了防止炉渣流出的转炉出钢方法，其特征在于，上述惰性气体为氮气或氩气。
5．根据权利要求4所述的为了防止炉渣流出的转炉出钢方法，其特征在于，上述惰性气体以0.1-0.4Nm3/min的流量吹入。
6．根据权利要求5所述的为了防止炉渣流出的转炉出钢方法，其特征在于，上述耐火物插塞是由MgO构成。
7．一种为了防止炉渣流出的转炉，把完成精炼的熔钢出至钢火包的转炉中，其特征在于，在上述转炉出钢口周边的转炉壁上，与出钢口中心相距出钢口直径的3-5倍的位置上，设置一至少插入有一个以上耐热钢管的耐火物插塞，从而可通过上述耐火物插塞供应惰性气体。
8．根据权利要求7所述的为了防止炉渣流出的转炉，其特征在于，上述耐热钢管的直径小于4mm。
9．根据权利要求8所述的为了防止炉渣流出的转炉，其特征在于，上述耐热钢管是由不锈钢制成。
10．根据权利要求7至9中所述任意一项的为了防止炉渣流出的转炉，其特征在于，上述耐火物插塞是由MgO构成。
全文摘要
一种防止炉渣流出的转炉出钢方法及设备,本发明在转炉出钢口周围设置有由耐火性材料构成,且具有一个以上不锈钢材质管道构成的内径小于4mm的吹入气体用插塞,此时吹入气体用插塞的中心与出钢口中心间的距离保持在出钢口直径的3－5倍,出钢时通过吹入气体用插塞以0.1－0.4Nm
文档编号C21C5/46GK1320708SQ0010810
公开日2001年11月7日 申请日期2000年4月26日 优先权日2000年4月26日
发明者徐成谟, 任昌熙, 李廷模, 李暻睦 申请人:浦项综合制铁株式会社