专利名称：直筒型真空精炼装置及其使用方法
技术领域：
本发明属于钢水炉外精炼领域，特别涉及钢水真空精炼装置。
背景技术：
在炉外精炼领域，钢水真空精炼装备主要有RH、VD等。RH是指整体式或分体式的真空室，在处理钢液时，所有冶金反应都是在真空室内进行，RH的底部为两个圆形的浸溃管，上部连接热弯管，热弯管与抽真空系统连接，各部分组合成为一套真空精炼装置。真空处理时，钢包移到处理位，将真空室下降或顶升钢包，以便使浸溃管能插入到钢水中，然后真空系统开始抽气，利用压差使钢水进入到真空室，在其中一个浸溃管内吹入氩气，驱动钢水开始反复循环，使钢水不断和真空接触，以便进行脱气、脱碳、脱氧、合金成分微调以及成分和温度均匀化等处理措施，处理结束后系统破真空，浸溃管从钢水中退出， 钢包离开处理位。RH虽然经过多年的应用实践和不断改进，呈现出功能多样化、集成化等特点，但还是存在一些缺点浸溃管直径小，钢水环流量小，浸溃管使用寿命低；真空室内壁易结渣，影响使用寿命；脱硫率低，不易生产极低硫钢。中国专利号为ZL00235854. 9的“多功能复吹单嘴精炼炉”，主要是将RH的上升管和下降管改造成与真空室内径I. O 1.5 :1的圆型单腿浸溃管，以增加环流量和方便操作；将上升管吹氩环吹氩改为从钢包底部透气砖偏心吹氩以增大气泡上升路径，强化钢液搅拌，有效促进钢液的循环。氩气从钢包底部透气砖吹入，最大范围地向钢液表面传播，到达钢液自由液面时气泡经过了足够高的行程，极大增加了气-液的接触面积。与以往RH装置相比，单嘴精炼炉具有钢液循环流量大，脱气、脱硫率高，真空室和浸溃管寿命长的优点，同时它还可以消除RH精炼装置中真空室内粘结残钢和残渣的弊端。适用于真空脱碳、脱硫，脱氧，去除钢中氢、氮等气体和非金属夹杂物，生产高洁净度的优质钢和合金。但其还存在以下缺点一是其只利用钢包底部偏心透气砖作为供气元件，生产过程中一旦底吹透气砖发生堵塞，真空精炼过程就无法进行，势必造成生产中断；二是对转炉下渣量要求严格，浸溃管插入前要开大底吹氩进行排渣，但钢包渣量大时，排渣困难，渣进入真空室后，将严重影响单嘴精炼炉的脱碳效果；三是脱硫过程真空室中所形成的渣料对浸溃管侵蚀严重；四是浸溃管为圆型且内径较大，加上浸溃管外面的耐火材料，浸溃管外壁和钢包内壁的间隙较小，这样就造成生产过程中测温、取样操作非常困难，导致整个精炼过程无法进行实时监控，影响正常生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种直筒型真空精炼装置，解决现有单嘴精炼炉对转炉下渣量要求严格，脱硫过程真空室所形成的渣料对真空室耐材侵蚀严重，真空精炼过程一旦钢包底部偏心透气砖发生堵塞生产就会中断的问题，确保生产顺利进行。为解决上述技术问题，本发明提供一种直筒型真空精炼装置，包括真空室和浸溃管，真空精炼时浸溃管插入钢包的钢水中，其特征在于，在所述钢包底部设置偏心透气砖，氩气通过偏心透气砖吹入钢包驱动钢水在钢包与真空室之间循环流动；在所述浸溃管周向设置环流管，氩气通过环流管吹入浸溃管。本发明的进一步改进是，所述环流管设置一层，环流管上的喷嘴按等圆心角分布，喷嘴之间圆心角为10° 30° ;或者，环流管上的喷嘴按等距离分布，喷嘴个数为8 30个。本发明的进一步改进是，所述环流管设置二层，每环流管上的喷嘴按等距离分布，每层喷嘴个数为6 15个，且上下层的喷嘴交叉布置。本发明的进一步改进是，所述环流管设置三层，每环流管上的喷嘴按等距离分布，每层喷嘴个数为6 12个，相邻层的喷嘴交叉布置；同一层喷嘴2飞个为一组独立控制；层与层之间等距离分布，距离为150mnT400mm。本发明的进一步改进是，所述浸溃管的横截面形状为近似圆形，由大圆弧面和小圆弧面两部分组成，大圆弧面曲率半径和真空室相同，小圆弧面曲率半径大于真空室,大圆弧面与小圆弧面的曲率半径之比为1:广⑴。 本发明还提供了直筒型真空精炼装置的使用方法，真空精炼过程采用钢包底部偏心透气砖和浸溃管环流管复合吹气模式。脱碳期间底吹和与底吹同一侧的环流管为强吹，另一侧环流管为弱吹。脱硫期间底吹为强吹，浸溃管周围的环流管全部为弱吹。本发明的设计思想是
在真空室下部采用一直筒型浸溃管，浸溃管的内径和真空室内径相同，在浸溃管周围交叉布置单层或多层环流管，钢包底部偏心位置布置透气砖，真空精炼过程采用钢包底部偏心透气砖和浸溃管环流管复合吹气模式，驱动钢水在钢包与真空之间循环流动。该装置的优点，一是采用底吹和环流气体相结合的方式来增加钢水的循环量，提高真空室内的反应速率和脱硫脱碳效率；二是在浸溃管四周交叉布置的环流管分区域进行单独控制，脱碳期底吹和与底吹同一侧的环流管为强吹，另一侧环流管为弱吹，这样可以将真空室中的顶渣排开至弱吹一侧的很小区域，增加钢水的裸露面积，提高钢液的表面脱碳速率。脱硫期间底吹为强吹，浸溃管周围的环流管全部为弱吹，这样可以有效增加渣金反应面积，提高脱硫效果，同时浸溃管周围的环流管弱吹气体可以在真空室内钢渣和真空室内壁之间形成气体隔离带，减少钢渣对耐材的侵蚀，提高耐材寿命；三是浸溃管的小圆弧面15 (弧ADC)与钢包内壁的间隙增大，生产过程中在这区域可以方便的进行测温、取样操作。四是该装置真空精炼过程的深脱硫既可以采用顶枪喷吹高CaF2含量的脱硫剂，也可以采用真空室的顶渣与钢水搅拌的渣金反应脱硫，或两种脱硫方式同时使用，脱硫动力学条件强，脱硫效果显著；与现有技术相比，本发明提供了一种直筒型真空精炼装置，解决了现有单嘴精炼炉对转炉下渣量要求严格，脱硫过程真空室所形成的渣料对真空室耐材侵蚀严重，真空精炼过程一旦钢包底部偏心透气砖发生堵塞生产就会中断以及真空精炼过程中测温、取样操作困难等问题，确保生产顺利进行。
下面结合附图对本发明详细说明
图I是直筒型真空精炼装置结构示意图。图2是图I之A-A截面图。图3是图I之B-B截面图。
图I中1-顶枪，2-真空抽气系统，4-加料装置，5-真空室，6-连接法兰，7-浸溃管，8-环流管，9-钢包，钢包偏心底吹氩透气砖，11-钢包车；
图2中13-浸溃管大圆弧面，15-浸溃管小圆弧面；
图3中12-钢包测温取样点。
具体实施例方式实施例I
由图I、图2、图3可以看出直筒型真空精炼装置主要由真空室5、浸溃管7、钢包9和钢
包车11组成，真空室和浸溃管由法兰6连接，浸溃管位于钢包正上方，钢包置于钢包车上。浸溃管四周设置有环流管8，可用于向钢液中吹入惰性气体实现多种功能，环流管位于浸溃管上部，浸溃管垂直方向设置一层环流管，环流管上的喷嘴按等圆心角分布，喷嘴之间圆心角为10° 30° ;或者，环流管上的喷嘴按等距离分布，喷嘴个数为8 30个。钢包底部偏心位置设底部透气砖10，氩气由透气砖进入钢液。钢水精炼时，将钢包9吊至钢包车11上面，钢包车开进处理工位，顶升钢包让浸溃管7插入到钢水里面，开启真空抽气系统2进行抽真空，从透气砖10吹入氩气，同时开启环流管8向钢水吹入氩气，吹入氩气的流量和压力根据需要进行调节，测温取样机构12进行测温取样操作，当成分和温度达到要求时，破空，将钢包降至原位，真空处理精炼过程结束。实施例2
由图I、图2、图3可以看出直筒型真空精炼装置主要由真空室5、浸溃管7、钢包9和钢包车11组成，真空室和浸溃管由法兰6连接，浸溃管位于钢包正上方，钢包置于钢包车上。真空室上部设有加料装置4可添加物料，抽真空系统2负责抽真空，顶枪I可吹氧。浸溃管四周设置有环流管8，可用于向钢液中吹入惰性气体实现多种功能，环流管位于浸溃管上部，为提高脱氧脱硫效率，浸溃管垂直方向设置二层环流管，每环流管上的喷嘴按等距离分布，每层喷嘴个数为6 15个，且上下层的喷嘴交叉布置。浸溃管垂直方向还可设置三层环流管，每环流管上的喷嘴按等距离分布，每层喷嘴个数为6 12个，相邻层的喷嘴交叉布置；层与层之间等距离分布，距离为150mnT400mm。所述环流管最下面一层距浸溃管底部距离为100mnT500mm。钢包底部偏心位置设底部透气砖10，氩气由透气砖进入钢液。钢水精炼时，将钢包9吊至钢包车11上面，钢包车开进处理工位，顶升钢包让浸溃管7插入到钢水里面，开启真空抽气系统2进行抽真空，从透气砖10吹入氩气，同时开启环流管8向钢水吹入氩气，吹入氩气的流量和压力根据需要进行调节，测温取样机构12进行测温取样操作，精炼过程中根据钢种要求通过加料装置4加入所需的合金或渣料，当成分和温度达到要求时，破空，将钢包降至原位，真空处理精炼过程结束。实施例3
精炼装置的其他结构和实施例I和2，为了进一步提高脱碳效率，环流管上同一层喷嘴2飞个为一组独立控制。钢水精炼时，将钢包9吊至钢包车11上面，钢包车开进处理工位，顶升钢包让浸溃管7插入到钢水里面，开启真空抽气系统2进行抽真空，从透气砖10吹入氩气，同时开启环流管8向钢水吹入氩气，吹入氩气的流量和压力根据需要进行调节，脱碳期底吹和与底吹同一侧的环流管为强吹，另一侧环流管为弱吹；脱硫期间底吹为强吹，浸溃管周围的环流管全部为弱吹；测温取样机构12进行测温取样操作，精炼过程中根据钢种要求通过加料装置4加入所需的合金或渣料，当成分和温度达到要求时，破空，将钢包降至原位，真空处理精炼过程结束。实施例4
精炼装置的其他结构和实施例I或2或3相同，为方便精炼过程中测温、取样操作，所述浸溃管的横截面形状为近似圆形，由大圆弧13 (弧ABC)和小圆弧15 (弧ADC)两部分组成，大圆弧半径Rl和真空室相同，小圆弧半径R2大于真空室，大圆弧与小圆弧的半径之比为I: I ⑴。透气砖10距离大圆弧13中心的距离r与大圆弧半径Rl之比为O. 2^0. 7。钢水精炼时，将钢包9吊至钢包车11上面，钢包车开进处理工位，顶升钢包让浸溃管7插入到钢水里面，开启真空抽气系统2进行抽真空，从透气砖10吹入氩气，同时开启环流管8向钢水吹入氩气，吹入氩气的流量和压力根据需要进行调节，脱碳期底吹和与底吹同一侧的环流管为强吹，另一侧环流管为弱吹；脱硫期间底吹为强吹，浸溃管周围的环流管全部为弱吹；测温取样机构12进行测温取样操作，精炼过程中根据钢种要求通过加料装置 4加入所需的合金或渣料，当成分和温度达到要求时，破空，将钢包降至原位，真空处理精炼过程结束。
权利要求
1.一种直筒型真空精炼装置，包括真空室和浸溃管，真空精炼时浸溃管插入钢包的钢水中，其特征在于，在所述钢包底部设置偏心透气砖，氩气通过偏心透气砖吹入钢包驱动钢水在钢包与真空室之间循环流动；在所述浸溃管周向设置环流管，氩气通过环流管吹入浸溃管。
2.如权利要求I所述的直筒型真空精炼装置，其特征在于，所述环流管设置一层，环流管上的喷嘴按等圆心角分布，喷嘴之间圆心角为10° 30° ;或者，环流管上的喷嘴按等距离分布，喷嘴个数为8 30个。
3.如权利要求I所述的直筒型真空精炼装置，其特征在于，所述环流管设置二层，每环流管上的喷嘴按等距离分布，每层喷嘴个数为6 15个，且上下层的喷嘴交叉布置；所述环·流管最下面一层距浸溃管底部距离为100mnT500mm。
4.如权利要求I所述的直筒型真空精炼装置，其特征在于，所述环流管设置三层，每环流管上的喷嘴按等距离分布，每层喷嘴个数为6 12个，相邻层的喷嘴交叉布置，层与层之间等距离分布，距离为150mnT400mm;所述环流管最下面一层距浸溃管底部距离为100mm^500mmo
5.如权利要求1-4之一所述的直筒型真空精炼装置，其特征在于，同一层喷嘴2飞个为一组独立控制。
6.如权利要求I所述的直筒型真空精炼装置，其特征在于，所述浸溃管外径与所述钢包内径之间的距离为100mm 400mm。
7.如权利要求I或6所述的直筒型真空精炼装置，其特征在于，所述浸溃管的横截面形状为近似圆形，由大圆弧和小圆弧两部分组成，大圆弧半径和真空室相同，小圆弧半径大于真空室，大圆弧与小圆弧的半径之比为1:广⑴。
8.—种如权利要求I所述的直筒型真空精炼装置的使用方法，其特征在于，真空精炼过程采用钢包底部偏心透气砖和浸溃管环流管复合吹气模式。
9.如权利要求8所述的直筒型真空精炼装置的使用方法，其特征在于，脱碳期间底吹和与底吹同一侧的环流管为强吹，另一侧环流管为弱吹。
10.如权利要求8所述的直筒型真空精炼装置的使用方法，其特征在于，脱硫期间底吹为强吹，浸溃管周围的环流管全部为弱吹。
全文摘要
本发明公开了一种直筒型真空精炼装置，包括真空室和浸渍管，真空精炼时浸渍管插入钢包的钢水中，其特点是，在所述钢包底部设置偏心透气砖，氩气通过偏心透气砖吹入钢包驱动钢水在钢包与真空室之间循环流动；在所述浸渍管周向设置环流管，氩气通过环流管吹入浸渍管；环流管设多个喷嘴，2~6个喷嘴为一组独立控制。直筒型真空精炼装置的使用方法为真空精炼过程采用钢包底部偏心透气砖和浸渍管环流管复合吹气模式，脱碳期间底吹和与底吹同一侧的环流管为强吹，另一侧环流管为弱吹；脱硫期间底吹为强吹，浸渍管周围的环流管全部为弱吹。
文档编号C21C7/10GK102816896SQ20121030239
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者沈昶, 乌力平, 胡玉畅, 潘远望, 浦绍敏, 王勇, 解养国 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司