一种RH精炼装置中真空槽装置的制作方法

本发明涉及钢铁冶金精炼技术领域，特别是指一种RH精炼装置中真空槽装置。

背景技术：

RH真空循环脱气装置是炉外精炼过程的重要环节，主要作用在于脱碳、脱硫、脱气、去夹杂以及均匀温度和成分等方面。装置主要包含钢包、真空室、上升管和下降管。两个浸渍管被插入钢液一定深度后，启动真空泵抽真空，同时往上升管中输入驱动气体，驱动气体由于受热膨胀以及压力降引起的等温膨胀使得上升管内钢液与气体混合物的密度降低，驱动力钢液的上升，涌入真空室内，真空室内的平衡状态因而受到破坏。钢水受压差和驱出气体的作用不断地从上升管涌入真空室内，并经下降管再回到钢包内，实现钢液的循环。

为提高精炼效率，需增大钢液的循环流量，主要可以从提升吹气流量、提高真空度，增大浸渍管内径等方面来实现。然而通过提升吹气流量，提高真空度的方法均存在极限。而增大浸渍管内径的方法也受到装置本身尺寸的限制，因此有学者提出使用椭圆形浸渍管的概念，代替传统圆形浸渍管；也有学者提出采用单浸渍管、多浸渍管等方式，优化RH精炼过程。但目前少有见到应用于实际生产的实例。本发明对RH精炼装置进行改进，提出了一种更易于应用于实际生产的新型真空槽装置，对比传统RH圆形浸渍管真空槽装置，在不改变钢包尺寸的前提下，增大循环流量，同时增大钢液涌入真空室的速度，达到提高精炼效率的目的，降低了钢水从下降管进入钢包内的速度，达到延长钢包使用寿命的目的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种RH精炼装置中真空槽装置，能够易于应用于工业生产，通过改变RH浸渍管的形状，得到更有利于生产的流场，提高RH的精炼效率，同时延长RH钢包的使用寿命。

该真空槽装置包括真空室、钢包、上升管和下降管，其中，真空室与真空泵连接，上升管和下降管设置在真空室下部，上升管和下降管浸入钢包内的钢液中，吹气装置与上升管相连，对吹气孔数量不做限制，上升管和下降管外部包裹耐火材料；上升管与下降管横截面形状不同，上升管横截面为圆形，下降管横截面为椭圆形，保证其能够更易于应用于实际生产。下降管的长轴方向与上升管和下降管的排列方向垂直，考虑到钢包内径的限制，上升管半径与下降管短轴长度一致，使其能够在不必增加钢包口内径的情况下，使上升管(圆形浸渍管)截面积不大于下降管(椭圆形浸渍管)截面积，能够起到了增大钢液循环流量的效果，下降管横截面积是上升管横截面积的1～2倍。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过改善上升管和下降管的形状结构，在RH装置内流体维持循环稳定的情况下，降低了流体进入钢包时的速度，从而降低了流体对钢包的冲击效果，同时增大了流体从钢包内涌入真空室的速度，加强了流体在真空室内的运动，增大整体的循环流量，从而达到提高生产效率和延长钢包使用寿命的效果。

附图说明

图1为本发明的RH精炼装置中真空槽装置整体示意图；

图2为本发明的RH精炼装置中真空槽装置中浸渍管示意图；

图3为本发明的RH精炼装置中真空槽装置结构示意图；

图4为本发明的RH精炼装置中真空槽装置的俯视图；

图5为本发明实施例水模型尺寸主视图；

图6为本发明实施例水模型尺寸俯视图；

图7为本发明实施例中对比RH水模型测量速度矢量结果；

图8为本发明实施例中采用本发明RH水模型测量速度矢量结果；

图9为本发明实施例中真空室内距底部50mm处水平线上速度值比较；

图10为本发明实施例中钢包内距底部500mm处水平线上的速度值比较；

图11为本发明实施例中钢包内下降管中心竖直线上的速度值比较。

其中：1-真空管；2-钢包；3-上升管；4-下降管；5-吹气装置；6-钢液；7-耐火材料；8-真空泵。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种RH精炼装置中真空槽装置。

如图1、图2、图3和图4所示，该真空槽装置中，真空室1与真空泵8连接，上升管3和下降管4设置在真空室1下部，上升管3和下降管4浸入钢包2内的钢液6中，吹气装置5与上升管3相连，上升管3和下降管4外部包裹耐火材料7；上升管3横截面为圆形，下降管4横截面为椭圆形，下降管4的长轴方向与上升管3和下降管4的排列方向垂直，上升管3半径与下降管4短轴长度一致。下降管4横截面积不小于上升管3横截面积。

具体实施例如下：

本实施例在尺寸如表1-1所示的RH水模型上进行。水模型由真空室1、钢包2、上升管3、下降管4、吹气装置5、钢液6和耐火材料7组成。其中浸渍管两只，分别为上升管3和下降管4，上升管3为内径130mm的圆形，下降管4为短轴130mm长轴230mm的椭圆形，椭圆形浸渍管长轴方向与两浸渍管排列方向垂直，两浸渍管中心间距298mm。实例水模型尺寸示意图如图5、图6所示。同时设置用于对比的传统水模型，其两只浸渍管均为内径为130mm的圆形，其他尺寸均与本发明的水模型实例相同，具体尺寸如表1-2所示。在相同实验条件下，对比得到的两种水模型内的流场情况。

表1-1实验用本发明RH水模型几何尺寸

表1-2实验用传统RH水模型几何尺寸

利用PIV(粒子图像测速仪)对RH水模型内流场进行测量。对比RH水模型与本发明RH水模型两次测量速度矢量结果如图7、图8所示，浸渍管上部分图7中本发明的水模型流体(钢液)从上升管进入真空室的速度明显大于图8中传统RH水模型，图9表示距离真空室底部50mm处水平线上本发明水模型与传统水模型的速度值的比较，可以看出流体(钢液)对真空室液面的冲击效果也更大，能够起到加强真空室内流体的搅拌效果，达到增大循环流量，提高精炼效率的目的；浸渍管下部分图7中流体从下降管进入钢包的速度和冲击深度均明显小于图8中传统RH水模型，图10、图11分别表示钢包内距离底部500mm处水平线上和钢包内下降管中心竖直线上的速度值，本发明水模型与传统水模型的速度值的比较，可以减缓流体对钢包底部的冲击效果，达到延长钢包使用寿命的效果。

利用公式计算湍动能及湍动能耗散率：

式中：u为瞬时速度，m/s；为时均速度，m/s；u′为脉动速度，m/s；k为湍动能，m²/s²；u_i′为i方向上脉动速度，m/s；ε为湍动能耗散率，m²/s³；t为时间，s。

表1-3计算得两水模型湍动能及湍动能耗散率对比

PIV实验结果表明，本发明通过设计浸渍管形状，能够提高RH真空室内流体的湍动能及耗散率，同时降低RH钢包内流体的湍动能及耗散率。

实验结果均能表明本发明能够达到预期提高生产效率和延长钢包使用寿命的目的，且易于实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。