专利名称：一种单嘴真空精炼设备的制作方法
技术领域：
本发明为炼钢精炼设备。
本发明是一种单嘴真空精炼装置，是生产合金及合金钢的重要环节，用于进行钢液的真空处理和真空冶炼，生产高质量的合金钢及合金。
目前，主要的真空处理装置，包括DH提升式真空脱气装置和RH真空循环脱气装置。它可由电弧炉、转炉、平炉等提供成份、温度符合要求的钢液，经DH或RH真空处理装置进行钢液真空处理，从而降低钢中的氢、氮和氧的含量，生产优质合金钢。DH提升式真空脱气装置，主要依靠连接真空室的吸嘴，潜入盛钢桶内的钢液面以下，首先将钢水吸入真空室进行钢液脱气，然后将真空室和吸嘴提升离开钢液面一段距离，使真空室内的钢液依靠其自重又返回盛钢桶内，如此，反复升降真空室和吸嘴循环处理钢液。RH真空循环脱气装置，主要依靠与真空室相连的双吸嘴，潜入盛钢桶内的钢液面以下，其中一个吸嘴利用气泡泵原理鼓入氩气泡，将盛钢桶内的钢液吸入真空室内进行真空处理，经脱气后，钢液依靠其自重从另一个吸嘴排入盛钢桶内。
RH和DH真空处理装置虽然已在生产中大规模应用，但仍各有其缺点。DH主要利用复杂的液压升降机构，反复提升和降低其真空室和吸嘴，达到真空处理的目的。RH是改进了DH的复杂的液压升降机构，采用双吸嘴，利用导引气流使钢液于真空室和盛钢桶之间反复地循环运动，其装置的结构简单、脱气效果良好。其缺点为真空室和吸嘴需使用高级耐火材料，吸嘴使用寿命低，吸嘴直径较小，真空室内易粘结残钢和残渣，影响正常操作和使用寿命。
本发明目的是针对RH真空循环脱气装置的缺点，将双吸嘴改为单吸嘴，扩大吸嘴直径，同时，又不采用DH真空脱气装置的复杂的盛钢桶或真空室液压升降系统，利用从盛钢桶底部吹入氩气泡提升钢液入真空室，经真空处理后，再经单嘴返回盛钢桶，钢液可在吸嘴内反复循环升降，达到钢液脱气的目的。
本发明单嘴精炼炉的装置
图1，包括六级蒸汽喷射泵组的真空脱气系统(1)、真空室(2)、吸嘴(3)、倒锥体的挡渣帽，吸嘴附设潜入式氧枪(4)，真空室顶部设置有加添合金及辅助材料的四室电磁振动给料装置(5)，盛钢桶底部设有吹氩透气砖或带吹氩透气砖的滑动水口(6)，真空室旋转机构(7)，上燃式天然气－氧气拉瓦尔喷枪烧嘴(8)。
本发明单嘴精炼炉有二个工作位置，包括真空室烘烤工位(9)和精炼工位(10)，
图1所示为精炼工位，通过旋转机构将真空室和吸嘴旋转180°，即为真空室加热工位。
本发明单嘴精炼炉真空室和吸嘴为等直径的圆筒，外壁为钢质圆筒，内衬耐火材料厚度为0.21～0.25米，其耐火材料为三氧化二铝质高级耐火材料，或三氧化二铝和氧化镁质的混合料，真空室高度与吸嘴高度比为(5～8)1，为便于维修和更换，采用吸嘴和真空室组合装配形式。
本发明单嘴精炼盛钢桶，底部安装透气砖或附透气砖的滑动水口，其安装位置为盛钢桶底部偏于单嘴一侧处，盛钢桶底部吹氩量为(3.6～4.5)×10－3标米3／吨钢·分，透气砖可安装在盛钢桶的滑动水口处。通过透气砖吹氩，会增大氩气泡的上升路程，提高单位时间循环的钢水量，增强盛钢桶和真空室间的钢液的强烈循环运动，从而可强化钢液真空处理的效果，提高钢的质量，降低钢中含氢、氮、氧及夹杂物含量。
本发明单嘴精炼炉，采用潜入式氧枪，安装在钢液面以上200～400mm吸嘴侧壁处，其氧枪结构为套管式，中心为输氧的亚音速喷枪，外套管为氧枪的保护管，通过惰性气体保护。氧气压力为0.5～0.7MPa，氧气流量为0.3～0.48标米3／吨钢·分。
本发明单嘴精炼炉，采用上燃式的天然气－氧气拉瓦尔喷枪的烧嘴，用于烘烤真空室和单吸嘴。该烧嘴包括输送氧气的拉瓦尔喷管，低压的天然气套管式喷管，分别输送氧气和天然气，于喷管出口外进行混合燃烧。天然气耗量150标米3／时，氧气耗量260标米3／时，真空室烘烤温度达1200℃以上。
本发明单嘴真空精炼炉，单吸嘴下端安装的倒装锥体挡渣帽，锥角70°，高0.3～0.45m。
本发明单嘴精炼炉，在真空抽气过程中，类似于RH真空循环脱气装置，在单嘴端部安装倒锥体的挡渣帽，先予抽真空，再将真空室下端的吸嘴插入钢液，挡渣帽可防止渣液进入吸嘴内，利用盛钢桶底吹氩的气泡流，推动钢液升至真空室，脱除钢液中的气体，然后钢液依靠自重返回盛钢桶。在单嘴和真空室内形成钢液上升和下降的通道，且相互不干扰。这样，钢液随底吹氩气泡流，经吸嘴、真空室，再经吸嘴返回盛钢桶的循环往复运动，多次地进行钢液真空循环脱气，直至结束处理为止。
单嘴精炼炉具有吸嘴直径大，氩气泡上升路程长，钢液循环量大，吸嘴和真空室内钢液流动阻损小，钢液温降小，可消除真空室粘钢和粘渣现象(如未挡掉的炉渣或吹氧过程形成的富铬渣等)，吸嘴使用寿命长等优点。因此，采用单嘴精炼炉进行钢液的真空脱气处理，其精炼效果好，钢质量高。
本发明单嘴精炼炉，真空室和吸嘴的尺寸及相应的蒸汽喷射泵的抽气能力，根据精炼炉的容量和盛钢桶的尺寸及所需真空处理时间而定。真空室高度为5～8.5米，吸嘴高度为0.8～1.5米，真空室和吸嘴内径为0.7～2.5米，外径为1.12～3.00米，耐火材料厚度为0.21～0.25米，蒸汽泵的抽气能力为200～533kg／h66.661Pa以上，可处理钢液量大于35吨。
单嘴精炼炉容量为35吨，采用六级蒸汽喷射泵组，在66Pa条件下，其抽气能力可为200～250kg／h，66.661Pa，真空室高度7280mm，内径908mm，外径1350mm，吸嘴直径与真空室直径相同，其高度为1000mm，盛钢桶高度为2.1m，采用带吹氩透气砖的滑动水口，其安装位置为盛钢桶底部偏于单嘴一侧处，吹氩量为(3.0～4.5)×10－3标米3／吨钢·分。单嘴精炼炉的加料系统，采用四室电磁振动给料器，容积为4×0.2米3，吸嘴和真空室内衬用三氧化二铝和氧化镁的混合料，其配比为37，吸嘴寿命17～20炉。采用上燃式天然气和氧气拉瓦尔喷枪烧嘴，可将真空室温度烘烤至1200℃。
本发明单嘴真空精炼炉与电弧炉双联，电弧炉提供合格钢液，单嘴精炼炉在266～16093Pa(2～121Torr)间，真空处理时间5～14分钟，冶炼45CrNiMoVA，其脱氧率平均为53％，脱氢率为41％。钢液经真空处理后，消除了发纹和白点，其质量优于电渣钢锭。此法，可缩短电弧炉冶炼时间39～50分钟，电耗降低89～146度／吨。若真空度为66.5～133Pa(0.5～1托)进行真空处理，必将进一步提高钢液的精炼效果。因此，真空处理应在(66.5～133Pa)内进行。
本发明单嘴精炼炉的结构简单、氩气泡流上升路程长，钢液循环量大、处理过程钢液温降小，脱氢率高，钢质量高。真空室和吸嘴寿命长，适于钢液真空脱气处理和精炼。可用于冶炼优质的轴承钢、结构钢，采用附设的氧枪，可以冶炼超低碳不锈钢，含碳量可达0.002～0.005％，总铬回收率达96％。
权利要求1.一种单嘴真空精炼炉，包括真空室、吸嘴、盛钢桶、真空室的升降和旋转机构、用蒸汽喷射泵的真空抽气系统，其特征在于真空室和吸嘴为同直径圆筒，内衬为氧化镁和三氧化二铝混合耐火材料打结而成，距钢液面200～400mm的吸嘴侧壁安装潜入式氧枪，盛钢桶底部安装透气砖，从盛钢桶底部吹氩来引导钢液循环运动的气泡流，于盛钢桶和真空室之间形成钢液的强烈循环运动，且附设上燃式天然气-氧气拉瓦尔喷枪的烧嘴；用于烘烤真空室和吸嘴，吸嘴下端安装倒锥体的挡渣帽。
2.根据权利要求1所述单嘴真空精炼炉，其特征在于真空室和吸嘴组合而成，真空室和吸嘴的尺寸，可依据精炼炉的容量和盛钢桶的尺寸而定，真空室高度为5～8.5米，吸嘴高度为0.8～1.5米，真空室和吸嘴内径为0.7～2.5米，外径为1.12～3.00米，耐火材料厚度为0.21～0.25米，蒸汽泵的抽气能力为200～533kg／h66.661Pa以上，可处理钢水量大于35吨。
3.根据权利要求1所述单嘴真空精炼炉，其特征在于盛钢桶底部安装透气砖的位置为偏于单嘴一侧的地方，透气砖可安装在滑动水口处，通过透气砖吹氩，增大氩气泡的上升路程，提高单位时间循环的钢水量。底吹氩流量为(3.6～4.5)10－3标米3／吨钢·分。
4.根据权利要求1所述单嘴真空精炼炉，其特征在于潜入式氧枪的结构为套管式，中心为氧气喷枪，外套保护管，氧气压力为0.5～0.7MPa，氧气流量为0.3～0.48标米3／吨钢·分。
5.根据权利要求1所述单嘴真空精炼炉，其特征在于上燃式天燃气－氧气拉瓦尔喷枪的烧嘴，包括输送氧气的拉瓦尔喷管，低压天然气套管式喷管，分别输送氧气和天然气，在喷管出口外进行混合燃烧，天然气耗量为150标米3／时，氧气耗量260标米3／时，真空室烘烤温度达1200℃以上。
6.根据权利要求1所述单嘴真空精炼炉，其特征在于吸嘴下端安装倒锥体的挡渣帽，锥角为70度，高0.3～0.45m。
专利摘要单嘴真空精炼炉，主要将RH真空循环脱气装置双吸嘴改为单吸嘴，其直径与真空室相同，形状为圆筒，内衬耐火材料。该装置依靠盛钢桶底部透气砖的吹氩气泡流吸引钢液，在单嘴内形成钢液的强烈循环运动。且附设潜入式氧枪和烘烤真空室的燃烧器。该装置结构简单，氩气泡上升路程长，钢液循环量大，温降小，脱气率高，真空室和吸嘴寿命长，且可消除真空室内粘结渣和钢的弊端。它适于真空脱气和精炼，冶炼优质轴承钢、结构钢和超低碳不锈钢。
文档编号C21C7/10GK2040910SQ8822019
公开日1989年7月12日 申请日期1988年11月29日 优先权日1988年11月29日
发明者张, 杨念祖, 王潮, 范光前, 佟福生, 熊振邦, 孙维礼, 王平世, 汪志曦, 肖作鑫, 艾志远, 邱于正, 韦光华, 宋楚元, 彭兆槐, 伍伯训 申请人:北京科技大学, 长城特殊钢公司第四钢厂北京市工业设计研究院