一种用于连铸中间包的精炼罩及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连铸中间包的精炼罩及其制备方法，包括外弧板、内弧板和浸渍罩，在外弧板与内弧板之间设置有环流缝，环流缝与中间包包盖和中间包内钢渣层之间的空隙连通，在浸渍罩上设置有贯穿浸渍罩的排气孔，在内弧板上设置有与排气孔相对的通孔，排气孔通过通孔与环流缝连通，气幕透气砖吹入氩气，在气幕透气砖与浸渍罩之间形成连续密集度大的气幕屏障，捕获夹杂物，被钢渣层吸附去除，氩气冲破浸渍罩下面的钢渣层继续上行，经排气孔、通孔进入环流缝，氩气经环流缝进入中间包钢渣层上面，在中间包内钢渣层与中间包包盖之间的空间形成氩气密封。保护钢渣面减少钢水的二次氧化，使得LHG2钢中四类夹杂物0.5级达到90%以上，大大提高了钢水的洁净度。
【专利说明】一种用于连铸中间包的精炼罩及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于连铸中间包的精炼罩及其制备方法，属钢铁冶金连铸中间包工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]连铸中间包气幕挡墙技术，是20世纪末发展起来的一项去除连铸中间包内钢液中非金属夹杂物的新技术，其原理是，利用与钢液流动方向垂直的条形透气砖，置于中间包底某一位置，吹入氩气，氩气透过透气砖上浮形成一道微气泡气幕屏障，这些微气泡将夹杂物扑捉、上浮，从而被渣层所吸附，达到去除夹杂物净化钢液的目的。
[0003]现有的气砖气幕挡墙虽然在一定程度上能去除钢液中夹杂物，起到净化钢液的目的，但仍然存在以下技术缺陷，透气砖的吹气量受限、不能吹开渣面，吹气量大容易导致吹开钢渣面而造成钢水卷渣和钢水二次氧化，所以气幕挡墙形成的氩气泡捕获并去除夹杂物的能力有限，同比应用传统的控流装置，在改善钢液流动特性、去除夹杂物方面没有表现出优越性，也无法满足高纯洁净钢对夹杂物的控制要求。
[0004]CN102764868A公开了一种用于去除中间包钢液夹杂物的吹气精炼装置，其特征在于精炼装置包括中间包(I)、吹气装置(2)、浸溃罩(3)、永久层(5)、工作层(6)、致密层
(7)、透气层(8)、气室(9)、气管(10)、透气砖(11)、罩体(12)、浸入部分(13)、自动升降系统(14)、排气孔(15);所述中间包包括永久层(5)及设置在永久层内表面上的工作层(6)，所述永久层底部上设有吹气装置(2)，所述吹气装置包括透气砖(11)与通气管(10)，所述透气砖包括致密层(7)与透气层(8)，所述透气层中部有气室(9)，外界气体通过所述通气管向所述气室内吹气，所述浸溃罩(3)是由钢板支承的耐火材料罩，设置在所述吹气装置
(2)的正上方，与自动升降系统(14)连接；浸溃罩由罩体(12)和浸入部分(13)组成，设有排气孔(15)。采用该装置可以引入大气量的气幕挡墙，形成连续紧密的气泡柱，明显延长了中间包内钢液平均停留时间。但该发明存在以下不足:1)浸溃罩的罩体(12)为单层钢板结构，在高温使用条件下易发生变形，并引发浸入部分(13)耐火材料的脱落，导致浸溃罩使用寿命低。2)浸溃罩的罩体上设置有排气孔，从透气砖气室吹出的的氩透过钢液气由浸溃罩上的排气孔排出，湿热的氩气直接冲刷浸溃罩上方的中间包包盖内衬耐火材料(图示中未标示)，气流长时间冲刷中间包包盖内衬耐火材料同一位置，导致该位置内衬脱层掉料污染钢水，久而久之，会使中间包包盖龟裂、变形，严重影响中间包包盖的使用寿命，导致成本增加；3)从透气砖气室吹出的氩气透过钢液由浸溃罩上的排气孔直接排出中间包外，氩气未进行环流利用，造成氩气资源浪费。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种用于连铸中间包的精炼罩，该精炼罩与气幕透气砖组合使用，从气幕透气砖吹出的大流量氩气，在气幕透气砖与精炼罩之间形成连续紧密的气泡柱，吹破精炼罩下面的钢渣面，避免产生钢液卷渣和钢水二次氧化，提高氩气泡捕获并去除夹杂物的能力，同时该精炼罩使氩气环流到中间包内钢渣面与包盖之间的空间内，在钢渣面上方形成氩封，有效的起到隔绝空气的作用，保护钢渣面减少钢水的二次氧化，使得LHG2钢中四类夹杂物0.5级达到90%以上，大大提高了钢水的洁净度，同时延长了中间包包盖内衬的使用寿命，由15?20个浇次同比提高到35?40个浇次。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，包括外弧板(12)、内弧板(13)和浸溃罩(14)，所述的内弧板套装在浸溃罩上，在内弧板(13)的内壁上设置有锚固钉，内弧板通过锚固钉与浸溃罩固定连接，外弧板套装在内弧板的上方，在内弧板的外壁上固定有连接球，所述的外弧板通过连接球与内弧板连接在一起，在外弧板与内弧板之间设置有缝隙，该缝隙为环流缝，所述的环流缝与中间包包盖和中间包内钢渣层之间的空隙连通，在浸溃罩上设置有贯穿浸溃罩的排气孔，在内弧板上设置有与排气孔相对的通孔，所述的排气孔通过通孔与环流缝连通。
[0008]本发明优选的，所述内弧板上的通孔(16)与浸溃罩上的排气孔(17)的数量相同，均与分布，且排气孔的纵向中心线与通孔的纵向中心线重合。
[0009]进一步优选的，所述浸溃罩上排气孔的数量为6?9个，排气孔(17)的内径d为10?15mm,通孔(16)的内径D为15?25mm,环流缝(18)的高度e为10?20_。
[0010]所述的浸溃罩(14)为刚玉一尖晶石质浇注料预制件，浸溃罩的横截面呈梯形，梯形内部设有底端开口的内腔，所述的内腔为上窄下宽的梯形，内腔的上端宽度m为200?250mm,底端宽度η为250?350mm,浸溃罩(14)的壁厚c为60?100mm。
[0011]本发明优选的，所述的外弧板(12)和内弧板(13)的厚度相同，均包括横板和侧板，横板呈水平设置并与钢渣层平行，侧板连接在横板的两端并向下倾斜，所述的侧板与横板的连接处呈圆弧过渡，侧板所在的平面与横板所在的平面之间的夹角为Iio?140°，所述的浸溃罩的形状与内弧板的形状相配合。
[0012]进一步优选的，所述外弧板(12)、内弧板(13)的厚度b为20?25mm。
[0013]本发明优选的，在外弧板的外侧还设置有筋板，所述筋板的形状与外弧板的形状相配合，所述筋板(15)宽度k为15?20mm，数量为7?9个，均匀分布在外弧板(12)的外壁上。
[0014]所述外弧板(12)、内弧板(13)、筋板(15)材质均为耐热不锈钢。
[0015]本发明的浸溃罩上设置有排气孔，在内弧板上设置有与排气孔相对的通孔，排气孔通过通孔与环流缝连通，以及内弧板的侧板所在的平面与横板所在的平面之间的夹角为110?140°，都是基于本发明的任务:保护钢渣面，减少钢水的二次氧化，降低钢水中夹杂物量，提高钢水洁净度，延长精炼罩的的使用寿命及中间包包盖的使用寿命，合理利用浸溃罩上的排气孔排出的氩气，降低成本，而特定选择的，本发明精炼罩的外弧板与内弧板之间设置有环流缝，并且与中间包包盖和中间包内钢渣层之间的空隙相连通，从气幕透气砖吹出的氩气透过钢液通过排气孔进入精炼罩的外弧板与内弧板之间的环流缝内，环流缝对氩气流起缓和降速的作用，使氩气流速降低，使吹入钢水中的氩气泡环流到中间包内钢渣面与包盖之间的空间内，在钢渣面上方形成氩封，有效的起到隔绝空气的作用，防止氩气流冲刷中间包包盖内衬耐火材料，内衬脱层掉料污染钢水，避免了中间包包盖龟裂、变形，延长了中间包包盖的使用寿命，同时有效的利用了排出的氩气，使氩气进行环流利用，在钢渣面上方形成氩封，保护钢渣面减少钢水的二次氧化，本发明的内弧板侧板所在的平面与横板所在的平面之间的夹角为Iio~140° ,侧板与横板的此种设计,对氩气流起改变流向和降速作用，氩气经环流缝进入中间包钢渣层上面，呈缓和水平铺展，内弧板侧板所在的平面与横板所在的平面之间的夹角过大或过小均会影响氩气的水平铺展，若夹角过大可导致氩气流冲刷中间包包沿，造成包沿塌料，若夹角过小可导致氩气流吹开钢渣层，造成钢水卷渣。本发明的精炼装置，使得LHG2钢中四类夹杂物0.5级达到90%以上，提高了钢水的洁净度。
[0016]本发明的精炼罩使用时，与气幕透气砖组合使用，位于气幕透气砖正上方并与气幕透气砖相对，精炼罩的两侧端固定于中间包包壁永久衬上，精炼罩的下端浸入中间包内钢渣层以下的钢液中，上端位于中间包包盖与中间包内钢渣层之间的空隙内。
[0017]本发明优选的，所述用于浸溃罩(14)的刚玉一尖晶石质浇注料，按重量百分比由下述材料组成:8~5mm粒度的电熔白刚玉28~32%, 3mm兰粒度<5mm的电熔白刚玉10~12%, Imm兰粒度〈3_的电溶白刚玉16~20%, 0.083mm<粒度〈1_的板状刚玉13~16%,180目的板状刚玉细粉4.0~6.0%，325目的板状刚玉微粉4.0~6.0%，325目的铝镁尖晶石微粉2.0~4.0%，325目的a -Al2O3微粉1.5~2.0%，625目的的a -Al2O3超微粉2.0~
2.5%，SiO2超微粉1.0~1.3%，纯铝酸钙水泥4.0~4.3%，200目的高纯镁砂细粉4.5~
5.5%，三聚磷酸钠0.1~0.15%，耐热钢纤维0.05~0.08%，均为重量百分比。
[0018]所述电熔白刚玉颗粒体积密度≥3.41g.cm_3，耐火度> 1850°C，Al2O3含量百分比≥98.0% (重量比)，其余为Si02、Fe203、Ti02、K20、Na20杂质含量。
[0019]所述板状刚玉颗粒体积密度≥3.76g/cm3，耐火度> 1850°C，Al2O3含量百分比≥99.30% (重量比)，其余为Si02、Fe203、Ti02、Na20杂质含量。
[0020]所述高纯镁砂选用高纯镁砂97，颗粒体积密度> 3.0g/cm3, MgO含量百分比≥ 97.6%，其余为 CaO、Si02 、Fe203、Al2O3 杂质含量。
[0021]所述的纯铝酸钙水泥牌号为CA-70。牌号为CA-70的纯铝酸钙水泥的具体指标如下(以下成分均按重量百分比计):A120368.5-71.5% ；Ca026.5-30.5% ；Si02 ( 0.5% ；Fe2O3 ( 0.5% ;比表面积(cm2/g)≥5000 ;凝结时间初凝(min)≥150 ;终凝(h) ( 6 ；24h养护强度(MPa)抗折强度(MPa)≥5、抗压强度(MPa)≥40、耐火度(°C ) 1680。检测标准为GB201-2000。
[0022]所述a -Al2O3超微粉，其Al2O3含量百分比≥99.2%，其余为SiO2、Fe2O3、NaO2杂质含量。
[0023]所述SiO2超微粉，其中SiO2含量百分比≥92%，粒度小于5μπι，且粒度小于2μπι的占80~85%。
[0024]所述耐热钢纤维是用含铬镍合金元素的耐热钢生产的，截面为0.2mmX 1.0mm，长度有20mm、25mm、30mm和35mm四种规格，牌号为330、310、304、446和430，本发明选用其中的一种，各牌号的耐热钢纤维理化性能指标见下表1:
[0025]表1耐热钢纤维理化性能指标
[0026]
【权利要求】
1.一种用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，包括外弧板(12)、内弧板(13)和浸溃罩(14)，所述的内弧板套装在浸溃罩上，在内弧板(13)的内壁上设置有锚固钉，内弧板通过锚固钉与浸溃罩固定连接，外弧板套装在内弧板的上方，在内弧板的外壁上固定有连接球，所述的外弧板通过连接球与内弧板连接在一起，在外弧板与内弧板之间设置有缝隙，该缝隙为环流缝，所述的环流缝与中间包包盖和中间包内钢渣层之间的空隙连通，在浸溃罩上设置有贯穿浸溃罩的排气孔，在内弧板上设置有与排气孔相对的通孔，所述的排气孔通过通孔与环流缝连通。
2.根据权利要求1所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，所述内弧板上的通孔(16)与浸溃罩上的排气孔(17)的数量相同，且排气孔的纵向中心线与通孔的纵向中心线重合。
3.根据权利要求2所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，所述浸溃罩上排气孔的数量为 6~9个，排气孔(17)的内径d为10~15mm，通孔(16)的内径D为15~25mm，环流缝(18)的高度e为10~20mm，所述外弧板(12)、内弧板(13)的厚度b为20~25mm。
4.根据权利要求1所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，所述的浸溃罩(14)为刚玉一尖晶石质浇注料预制件，浸溃罩的横截面呈梯形，梯形内部设有底端开口的内腔，所述的内腔为上窄下宽的梯形，内腔的上端宽度m为200~250mm,底端宽度η为250~350mm,浸溃罩(14)的壁厚c为60~100mm。
5.根据权利要求1所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，所述的外弧板(12)和内弧板(13)的厚度相同，均包括横板和侧板，横板呈水平设置并与钢渣层平行，侧板连接在横板的两端并向下倾斜，所述的侧板与横板的连接处呈圆弧过渡，侧板所在的平面与横板所在的平面之间的夹角为110~140°，所述的浸溃罩的形状与内弧板的形状相配合。
6.根据权利要求1所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，在外弧板在外侧还设置有筋板，所述筋板的形状与外弧板的形状相配合，所述筋板(15)宽度k为15~20_，数量为7~9个，均匀分布在外弧板(12)的外壁上。
7.根据权利要求1所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，所述用于浸溃罩(14)的刚玉一尖晶石质浇注料，按重量百分比由下述材料组成:8~5mm粒度的电熔白刚玉.28~32%, 3mm =粒度〈5_的电熔白刚玉10~12%, Imm =粒度〈3_的电熔白刚玉16~.20%, 0.083mm<粒度〈1_的板状刚玉13~16%，180目的板状刚玉细粉4.0~6.0%, 325目的板状刚玉微粉4.0~6.0%，325目的铝镁尖晶石微粉2.0~4.0%，325目的a -Al2O3微粉.1.5~2.0%，625目的的a -Al2O3超微粉2.0~2.5%，SiO2超微粉1.0~1.3%，纯铝酸钙水泥4.0~4.3%，200目的高纯镁砂细粉4.5~5.5%，三聚磷酸钠0.1~0.15%，耐热钢纤维.0.05~0.08%，均为重量百分比。
8.根据权利要求7所述的用于连铸中间包的精炼罩，其特征在于，所述用于浸溃罩(14)的刚玉一尖晶石质浇注料，按重量百分比由下述材料组成:8~5mm粒度的电熔白刚玉28%, 3mm =粒度<5mm的电熔白刚玉10%, Imm =粒度<3mm的电熔白刚玉20%, 0.083mm<粒度〈1mm的板状刚玉13%，180目的板状刚玉细粉6.0%，325目的板状刚玉微粉4.0%，325目的铝镁尖晶石微粉4.0%，325目的的a -Al2O3微粉2.0%，625目的a -Al2O3超微粉2.0%，SiO2超微粉1.3%，牌号为CA70的纯铝酸钙水泥4.0%，200目的高纯镁砂细粉5.5%，三聚磷酸钠.0.12%，耐热钢纤维0.08%，均为重量百分比。
9.根据权利要求1所述的用于连铸中间包的精炼罩的制备方法，包括以下步骤: O分别加工制作外弧板、内弧板、筋板，并在内弧板内腔壁上焊接锚固钉； 2)将内弧板置于预制件振动台上，支设浸溃罩浇注胎模，并在浸溃罩浇注胎模内壁上涂抹润滑油； 3)将所述用于浸溃罩(14)的刚玉一尖晶石质浇注料的组成物料称量后，加入混料机内干混2~3分钟，加物料总重量5.0~6.0%的水，湿混4~6分钟，混匀； 4)将混匀后的浇注料放入胎模内，边加料边用振动棒振动,直至表面泛浆、完全排气后停止振动，抹平、修整，浸溃罩预制件的生坯浇注完成，然后于15~30°C的环境温度下养护I~2天； 5)养护后进行烘烤，烘烤工艺如下:①先从O~120°C以10°C/h升温速度升温，升温至120~150°C;②在120~150°C保温，保温时间12~16h ;③再从120~150°C以10°C /h升温速度升温，升温至250~300°C ;④再从250~300°C以15°C /h升温速度升温，升温至400~450°C，⑤停火自然冷却，冷却时间12~24h，浸溃罩预制件烘烤完成， 6)调整外弧板与内弧板之间的缝隙至10~20mm，将外弧板与内弧板通过连接球焊接在一起，在外弧板的外壁上均匀焊接上筋板，精炼罩制作完成。
10.一种利用权利要求1所述的连铸中间包的精炼罩去除中间包内钢液中夹杂物的方法，包括以下步骤: 精炼罩使用时，与气幕透气砖组合使用，位于气幕透气砖正上方并与气幕透气砖相对，精炼罩的两侧端固定于中间包包壁永久衬上，精炼罩的浸溃罩的下端浸入中间包内钢渣层以下的钢液中，内弧板、`外弧板位于中间包包盖与中间包内钢渣层之间的空隙内，通过气幕透气砖吹入IS气，IS气在气幕透气砖与浸溃罩之间形成连续密集度大的气幕屏障，捕获钢液中的夹杂物，带动夹杂物上浮，被钢渣层吸附，氩气冲破浸溃罩下面的钢渣层继续上行，经排气孔、通孔进入环流缝，氩气经环流缝进入中间包钢渣层上面，呈水平铺展，在中间包内钢渣层与中间包包盖之间的空间形成氩气密封。
【文档编号】B22D11/117GK103862013SQ201410113939
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】武光君, 毛鲁波 申请人:莱芜钢铁集团有限公司