一种防止钢液二次氧化的装置及方法与流程

本发明涉及一种防止钢水在浇注过程中钢液二次氧化的装置及方法，属于钢水浇注设备及方法技术领域。

背景技术：

随着生产技术的发展，各行业对钢产品质量的要求越来越高，因此对浇注钢坯的钢液洁净度要求也不断提高。在生产过程中，钢液二次氧化是影响钢液洁净度的重要因素。钢液二次氧化是在钢水的浇注过程中，钢包内的钢水通过钢包长水口进入中间包，在钢包长水口与钢包下水口连接部位，空气易被带入钢液引起二次氧化，降低钢的洁净度。此外，二次氧化会产生新的夹杂物，增加水口堵塞几率，造成溢钢等生产事故。因此防止钢包长水口与钢包下水口连接部位发生二次氧化，对提高钢液质量和保证生产的正常进行有着重要意义。

为了防止钢液二次氧化，大部分企业采取保护浇注措施。也有部分企业采用罩式法，即用一个充满氩气的箱子将钢流和中间包之间罩住，但是这种装置比较复杂，操作难度大，生产过程中出现异常情况较难处理。还有部分企业采用密封碗和氩气密封措施，在钢包下水口和钢包长水口之间用密封碗密封，然后再冲入氩气进行氩气密封，这种方法相对罩式法更简单、更易操作，然而此方法氩气进气口方向与钢包长水口方向垂直，当吹氩密封时，氩气易向下运动，从而将上部空气带入钢液，引起二次氧化。因此目前防止钢包下水口与钢包长水口连接位置发生二次氧化的措施没有达到理想的效果，成为制约提高钢水质量的问题，亟待加以解决。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止钢液二次氧化的装置及方法，这种装置和方法可以使钢包下水口和钢包长水口连接部位均为氩气环境，在浇注的全过程中钢液为氩气包围，可以有效地防止钢液发生二次氧化，提高钢液质量。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种防止钢液二次氧化的装置，它包括钢包下水口、钢壳、密封碗和钢包长水口，钢包下水口外壁与钢包长水口碗部内壁为锥形连接，密封碗位于钢包下水口外壁和钢包长水口碗部内壁之间，钢壳环绕在钢包长水口外壁，其改进之处是，它设置了两层氩气保护管路，上层氩气保护管路和下层氩气保护管路分别由上层进气口、上层进气通道、上层进气管路、上层出气口、下层进气口、下层进气通道、下层进气管路、下层出气口组成，上层进气通道和下层进气通道分别为环形通道，上层进气通道和下层进气通道的环形通道分别位于钢包长水口外壁与钢壳内壁接触面的上部和下部，上层进气口和下层进气口分别位于钢壳的外壁上，上层进气口和下层进气口分别与上层进气通道和下层进气通道的环形通道相连接，上层进气管路和下层进气管路分别为多个直管，多个上层进气管路和下层进气管路分别在钢包长水口内环绕圆周均布，多个上层进气管路和下层进气管路的外端分别与上层进气通道和下层进气通道的环形通道相连通，多个上层进气管路和下层进气管路在垂直方向上向上倾斜30-40度，多个上层进气管路和下层进气管路的内端分别与多个上层出气口和下层出气口相连接，多个下层出气口环绕在密封碗上端面的钢包下水口外壁和钢包长水口碗部内壁连接处圆周均布，多个上层出气口位于下层出气口上方的钢包下水口外壁和钢包长水口碗部内壁之间的间隙圆周均布。

上述防止钢液二次氧化的装置，所述密封碗的下端有环形底板，环形底板的内孔直径大于钢包下水口的内孔直径，钢包下水口下端面与密封碗下端的环形底板的上端面紧密接触。

上述防止钢液二次氧化的装置，所述上层进气管路和下层进气管路的数量分别为6-10个，上层进气管路位于垂直方向，多个下层进气管路在水平方向上向同一侧分别倾斜30-40度。

一种使用上述装置防止钢液二次氧化的方法，它采用以下步骤进行：

a. 在钢包长水口内设置两层氩气保护管路，上层进气管路和下层进气管路的数量分别为6-10个，上层进气管路在垂直方向上向上倾斜30-40度，下层进气管路向水平方向和垂直方向分别倾斜30-40度，在钢壳外壁上分别安装上层进气口和下层进气口，准备好配套的密封碗和钢包下水口；

b.钢水浇注前，工作人员将密封碗放置于钢包长水口内，然后通过机械臂将钢包下水口放入钢包长水口，使钢包下水口位于密封碗的内腔中；

c.将钢包下水口外壁与密封碗内壁顶紧，密封碗的外壁与钢包长水口内壁顶紧，钢包下水口下端面与密封碗底部的环形底板的上端面压实；

d.操作完成后，打开氩气阀门，分别由上层氩气保护管路和下层氩气保护管路的上层进气口和下层进气口通入高纯氩气，上层进气口的氩气流量控制在50-80NL/min，下层进气口的氩气流量控制在20-30NL/min；

e. 通入氩气20-40s后，通过浇注平台的升降机将钢包下降至浇注高度，打开滑板，开始浇注；

f. 浇注完成后，关闭氩气阀门，利用机械手臂将钢包长水口取下。

本发明的有益效果是：

本发明在密封碗的上部设置了两层氩气保护管路，分别从上下两个位置吹入氩气进行密封，并且进气管路与水平和垂直方向分别向上倾斜一定角度，不但使钢包下水口与钢包长水口的连接部位及其上部均为氩气环境，且吹入的氩气向上并环绕水口连接部位流动，连接部位上部氩气流量明显大于下部流量，因此即使下部氩气部分向下流动，带入钢液的气体也为上部的氩气，因此可以有效地防止钢液的二次氧化，提高钢液质量。

本发明突破了常规的思路，以双重氩气密封和倾斜方向吹入的巧妙设计消除了钢液浇注时发生二次氧化的可能，取得了意想不到的良好效果，解决了长期没有解决的问题，保证了钢液浇注的质量。

本发明结构简单、操作简便，不但可以有效防止钢液二次氧化，提高钢液纯净度，还可以减少因钢包下水口和钢包长水口连接部位发生二次氧化生成的夹杂物，可以明显降低堵塞水口的机率，保证了生产顺利进行。

附图说明

图1是本发明的防止钢液二次氧化的装置结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的B-B剖视图；

图4是图3的C-C剖视图。

图中标记如下：钢包下水口1、钢壳2、上层进气口3、上层进气通道4、上层进气管路5、上层出气口6、下层进气口7、下层进气通道8、下层进气管路9、下层出气口10、密封碗11、钢包长水口12。

具体实施方式

本发明的防止钢液二次氧化的装置两层了氩气保护管路，分别从上下两个位置吹入氩气进行密封，并且进气管路与水平和垂直方向分别向上倾斜一定角度，可以有效地防止钢液的二次氧化，提高钢液质量。

图中显示，钢包下水口1外壁与钢包长水口12碗部内壁为锥形连接，密封碗11位于钢包下水口1外壁和钢包长水口12碗部内壁之间，钢壳2环绕在钢包长水口12外壁。

图中显示，密封碗11的下端有环形底板，环形底板的内孔直径大于钢包下水口1的内孔直径，钢包下水口1下端面与密封碗11下端的环形底板的上端面紧密接触。

图中显示，下层氩气保护管路由下层进气口7、下层进气通道8、下层进气管路9、下层出气口10组成。下层进气通道8为环形通道，下层进气通道8位于钢包长水口12外壁与钢壳2内壁接触面的下部，下层进气口7位于钢壳2的外壁上，下层进气口7与下层进气通道8的环形通道相连接，下层进气管路9为多个直管，下层进气管路9在钢包长水口12内环绕圆周均布，多个下层进气管路9的外端与下层进气通道8的环形通道相连通，多个下层进气管路9的内端分别与多个下层出气口10相连接，多个下层出气口10环绕在密封碗11上端面的钢包下水口1外壁和钢包长水口12碗部内壁连接处圆周均布。

图中显示，上层氩气保护管路由上层进气口3、上层进气通道4、上层进气管路5、上层出气口6组成。上层进气通道4为环形通道，上层进气通道4位于钢包长水口外壁与钢壳内壁接触面的上部，上层进气口3位于钢壳2的外壁上，上层进气口3与上层进气通道4的环形通道相连接，上层进气管路5为多个直管，上层进气管路5在钢包长水口12内环绕圆周均布，多个上层进气管路5的外端与上层进气通道4的环形通道相连通，多个上层进气管路5的内端分别与多个上层出气口6相连接，多个上层出气口6位于下层出气口10上方的钢包下水口1外壁和钢包长水口12碗部内壁之间的间隙圆周均布。

图中显示，上层进气管路5和下层进气管路9的数量分别为6-10个，多个上层进气管路5在垂直方向上向上倾斜30-40度，保证上部为氩气气氛；多个下层进气管路9在垂直方向上向上倾斜30-40度，多个下层进气管路9同时在水平方向上向同一侧分别倾斜30-40度，保证氩气气体向上并且环绕水口流动。

本发明在密封碗11的上部设置了两层氩气保护管路，分别从上下两个位置吹入氩气进行密封，并且进气管路与水平和垂直方向分别向上倾斜一定角度，不但使钢包下水口1与钢包长水口12的连接部位及其上部均为氩气环境，且吹入的氩气向上并环绕水口连接部位流动，连接部位上部氩气流量明显大于下部流量，因此即使下部氩气部分向下流动，带入钢液的气体也为上部的氩气，因此可以有效地防止钢液的二次氧化，提高钢液质量。

本发明的防止钢液二次氧化的方法，它采用以下步骤进行：

a. 在钢包长水口12内设置两层氩气保护管路，上层进气管路5和下层进气管路9的数量分别为6-10个，上层进气管路5在垂直方向上向上倾斜30-40度，下层进气管路9向水平方向和垂直方向分别倾斜30-40度，在钢壳2外壁上分别安装上层进气口6和下层进气口10，准备好配套的密封碗11和钢包下水口1；

b.钢水浇注前，工作人员将密封碗11放置于钢包长水口12内，然后通过机械臂将钢包下水口1放入钢包长水口12，使钢包下水口1位于密封碗11的内腔中；

c.将钢包下水口1外壁与密封碗11内壁顶紧，密封碗11的外壁与钢包长水口12内壁顶紧，钢包下水口1下端面与密封碗11底部的环形底板的上端面压实；

d.操作完成后，打开氩气阀门，分别由上层氩气保护管路和下层氩气保护管路的上层进气口6和下层进气口10通入高纯氩气，上层进气口6的氩气流量控制在50-80NL/min，下层进气口10的氩气流量控制在20-30NL/min；

e. 通入氩气20-40s后，通过浇注平台的升降机将钢包下降至浇注高度，打开滑板，开始浇注；

f. 浇注完成后，关闭氩气阀门，利用机械手臂将钢包长水口12取下。

本发明的实施例如下：

实施例1

钢包下水口1与钢包长水口12连接，上层进气管路5的数量为8个，在上层进气通道4上均匀对称分布，并且上层进气管路5在垂直方向上向上倾斜30度；下层进气管路9的数量为8个，在下层进气通道8上均匀对称分布，并且下层进气管路9在垂直方向上向上倾斜30度，水平方向上倾斜30度。

钢水浇注前，工作人员将密封碗11放置于钢包长水口12内，然后通过机械臂将钢包长水口12与钢包下水口1连接，并将钢包下水口1与钢包长水口12顶紧，钢包下水口1下端面与密封碗11的环形底板上端面压实。操作完成后，由上层进气口3和下层进气口7通入高纯氩气。上层进气口3流量控制在80NL/min，下层进气口7流量控制在20NL/min。通入氩气20s后，开始浇注。浇注完成后，关闭氩气阀门，利用机械臂取下钢包长水口12。

实施例2

钢包下水口1与钢包长水口12连接，上层进气管路5的数量为8个，在上层进气通道4上均匀对称分布，并且上层进气管路5在垂直方向上向上倾斜40度；下层进气管路9的数量为8个，在下层进气通道8上均匀对称分布，并且下层进气管路9在垂直方向上向上倾斜40度，水平方向上倾斜40度。

钢水浇注前，工作人员将密封碗11放置于钢包长水口12内，然后通过机械臂将钢包长水口12与钢包下水口1连接，并将钢包下水口1与钢包长水口12顶紧，钢包下水口1下端面与密封碗11的环形底板上端面压实。操作完成后，由上层进气口3和下层进气口7通入高纯氩气。上层进气口3流量控制在50NL/min，下层进气口7流量控制在30NL/min。通入氩气40s后，开始浇注。浇注完成后，关闭氩气阀门，利用机械臂取下钢包长水口12。

实施例3

钢包下水口1与钢包长水口12连接，上层进气管路5的数量为8个，在上层进气通道4上均匀对称分布，并且上层进气管路5在垂直方向上向上倾斜35度；下层进气管路9的数量为8个，在下层进气通道8上均匀对称分布，并且下层进气管路9在垂直方向上向上倾斜35度，水平方向上倾斜30度。

钢水浇注前，工作人员将密封碗11放置于钢包长水口12内，然后通过机械臂将钢包长水口12与钢包下水口1连接，并将钢包下水口1与钢包长水口12顶紧，钢包下水口1下端面与密封碗11的环形底板上端面压实。操作完成后，由上层进气口3和下层进气口7通入高纯氩气。上层进气口3流量控制在60NL/min，下层进气口7流量控制在25NL/min。通入氩气30s后，开始浇注。浇注完成后，关闭氩气阀门，利用机械臂取下钢包长水口12。