防止冶金浇注产生旋涡卷渣的方法及用于该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种防止冶金浇注产生旋涡卷渣的方法及用于该方法的装置，包括冶金反应器以及浇注接口；浇注接口包括上板、中板以及下板；上下板设有通孔；中板设有两个通孔，其中一个通孔内设有档片；上板下表面设有上凹槽，下板上表面设有下凹槽；中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；中板可相对于上板以及下板滑动。本发明专利技术的方法不同于现有旋涡流动控制模式，在冶金反应器出钢过程中通过变换出钢口内部结构形式的方式消除钢水旋涡流动的切向运动速度，进而可以显著降低产生旋涡的临界高度，防止上层钢渣被卷吸入下游反应器，控制下渣量。

Method for preventing metallurgical casting from producing vortex slag and device used for the method

The invention discloses a method of preventing whirlpool slag from metallurgical pouring and a device used in the method, including a metallurgical reactor and a pouring interface, which includes a upper plate, a medium plate and a lower plate, a upper and lower plate with a through hole, and a medium plate with two through holes in which a file is provided, and a lower surface is provided on a lower surface. The upper surface of the lower plate is provided with a lower groove, and the middle plate is positioned in the space formed by the upper groove and the lower groove, and the middle plate can slide relative to the upper plate and the lower plate. The method of the invention is different from the current vortex flow control mode. In the process of steelmaking reactor tapping, the tangential velocity of the vortex flow is eliminated by changing the internal structure of the tapping port, and the critical height of the whirlpool can be significantly reduced, and the upper steel slag is prevented from being rolled into the downstream reactor. The amount of slag.

【技术实现步骤摘要】
防止冶金浇注产生旋涡卷渣的方法及用于该方法的装置
本专利技术属于冶金浇注
，具体涉及一种防止冶金反应器浇注过程产生旋涡卷渣的方法以及用于该方法的装置。
技术介绍
随着高品质钢及特殊性能钢的不断发展，对炼钢、精炼和浇注环节钢水质量提出了更加严格的要求。冶金反应器（如转炉、钢包和中间包）浇注过程中由于钢水初始流动状态的影响，会在浇注中后期发生旋涡流动现象，严重的情况下会产生贯通式的吸气旋涡，将钢水上层的渣层卷吸进入下游反应器，破碎的渣层颗粒会引起尺寸不同，有的会上浮去除，有些细小颗粒因难于去除而滞留在钢水中，形成钢中的非金属夹杂物，最终会影响钢的使用性能。为此，实际生产中为了防止漩涡卷渣，往往会在下渣检测系统检测到有炉渣卷入时立即关闭出钢口，这样使得部分未浇注的钢水成为废钢重新返回钢铁冶炼流程，降低了钢水的收得率。为了防止漩涡卷渣现象，国内外钢铁企业开发了多种涡流抑制装置。1984年美国专利US4601415介绍了一种棱锥形钢水涡流抑制器，该抑制器是一种比重介于钢水和炉渣之间用耐火材料制成的多棱形锥体，锥体中心有一个钢球使锥体定点保持向下，伴随钢液面下降，锥体可逐渐堵住水口，阻止旋涡流动的产生和挡渣，其不足之处在于锥体的比重和中心不易准确把握，而且该抑制器成型加工业比较复杂。中冶公司在现有滑动水口系统基础上提出了一个圆柱形腔体，在腔体立面上对称地开出4个出口，促使钢水到底部后转变为水平流动，据此可以抑制浇注过程中的旋涡流动；由于止旋装置由耐火材料制成，长期受钢水冲刷，其使用寿命难以与钢包内衬寿命相同，需要额外维护，成本很大，而且在冲刷过程中会产生二次污染，特别是在浇注末期会产生一定的汇流漩涡，无法工业化应用。除此以外，还有研究者提出了水口吹气止旋方法，依靠反应器底部吹入的惰性气体破坏旋涡钢水的切向运动速度，可以起到阻止旋涡流动的效果，使用过程中需要合理控制底吹气量，防止气量过大造成的液面裸露，容易造成钢水二次氧化。综合来看，现有技术中，滑动水口系统由于存在成本高、安装位固定、浇注末期会产生汇流旋涡、连续浇注会导致二次氧化污染物上升等缺陷，其他止旋方法同样存在过量余钢、降低金属收率的消极措施；因此很有必要研发一种新的设计简单、易实现的装置，可以有效阻止旋涡，并且该阻旋装置的使用寿命长，具有较强的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种简便易行的防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的方法及装置，该方法能够有效阻止冶金反应器浇注过程中的旋涡卷渣现象，并且用于该方法的装置使用寿命长，可应用于冶金过程钢铁材料和其它金属材料的浇注过程，适用于各类型流体的传输过程，提出的旋涡控制方式可以为其他行业借鉴使用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，包括冶金反应器以及浇注接口；所述浇注接口包括上板、中板以及下板；所述上板设有上板通孔；所述下板设有下板通孔；所述中板设有第一通孔与第二通孔；所述第二通孔内设有档片；所述上板通过中通管与冶金反应器的出口连接；所述下板与上板连接；所述上板下表面设有上凹槽；所述下板上表面设有下凹槽；所述中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；所述中板可相对于上板以及下板滑动；所述档片的材质与中板的材质一致，都为耐火材料；所述档片与中板采用一体压制成型制备得到。本专利技术用于阻止冶金反应器浇注末期产生旋涡卷渣，冶金反应器可以为炼钢转炉、连铸钢包、中间包等；中板的滑动通过控制系统控制，对本专利技术而言，中板相对与上板以及下板滑动的控制方式不做限定，可以采用现有驱动器连接控制，对于小型钢包，亦可采用手动抽动方式控制中板滑动。本专利技术的浇注接口为三层结构，根据实际状态分为上、中、下三块板，控制金属液体流量，为本专利技术的核心元件；上板通过中通管与冶金反应器比如浇钢容器出口相连，同时采用氩气密封，上板通孔与下板通孔保持对中；通孔优选为圆形通孔；中板为滑板，开有两个通孔，一个为普通圆形直通孔，另一个为设置了档片的圆形直通孔；金属流体先从冶金反应器出口流出，经过上板通孔，再经过中板通孔，最后从下板通孔进入接收反应器，进行下序工作。进一步优选的，上板通孔、第一通孔、第二通孔与下板通孔的形状大小一致，有利于金属液体顺利流动，还可避免液体外泄。上述技术方案中，中板与档片的材料优选为MgO或MgO-C，不仅具有良好的加工成型性能，而且可以承受金属熔液的高温；采用一体成型工艺制备带有档片的中板，有效地将金属熔液对档片的冲击力分散于中板上，极大地增加了档片的耐冲击能力；可以将制备中板与档片的材料MgO或MgO-C原料混匀后置入模具中，压实后经过阶梯烧结、热处理，冷却后开模，得到带有档片的中板。上述技术方案中，下板可以通过螺丝或者螺栓安装在上板下方，也可以焊接或者粘接在上板下方，从而上凹槽与下凹槽形成一个空间，中板位于该空间内，填充该空间，上下板连接，保持中间滑板处于密封状态，防止金属液体泄漏；为了加工方便，优选凹槽为规则形状，方形、圆形或者多边形等；为了精确控制中板的滑动，上凹槽不贯通上板下表面，下凹槽不贯通下板上表面，即中板可在凹槽的一边滑动，而不会穿出凹槽。上述技术方案中，中板第二通孔内的档片至少为2片；所有档片呈对称分布形式，即各档片之间的相位夹角保持相等；进一步优选，档片为3片式120°布置方式，也可以为4片式90°对称布置方式、5片式72°布置方式和6片式60°布置方式等；档片长度为冶金反应器出口内侧半径的0.3～1倍，优选0.5倍；档片厚度与中板厚度相等，档片宽度不做限定，根据金属性质以及流量选择自行限定；档片长度指档片由第二通孔内侧伸向第二通孔中轴的长度；不同结构尺寸的第二通孔防止漩涡卷渣的效果均优于直通式开口。优选的技术方案中，为确保滑板之间顺畅滑动，中板表面涂有润滑材料，比如铅粉或者石墨粉，润滑材料可以采用涂覆固化的方式制备；在中板上下表面同时设置铅粉层或者石墨粉层，有利于中板相对于上板、下板的滑动。优选的技术方案中，为了防止板开裂及避免金属熔液进入裂缝，上板四周设有上板紧箍，中板四周设有中板紧箍，下板四周设有下板紧箍；紧箍为金属材质，比如钢带，金属致软耐热，具有较强的散热性，防止热应力对板材的损伤；紧箍宽度根据板厚度选择，厚度一般为1.5～2.5mm；所有板均用金属箍束缚，有效避免板开裂，防止金属熔液渗入，大大增加接口装置的使用寿命。利用上述装置可以有效防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣，具体方法为，在浇注开始前，中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内，第一通孔与上板通孔、下板通孔对中；然后开启浇注；当冶金反应器中剩余金属液体达到旋涡临界阈值时，滑动中板，将第二通孔与上板通孔、下板通孔对中，继续浇注直至结束；从而有效防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣。本专利技术可以应用于炼钢转炉出钢中后期、连铸钢包浇注末期和中间包浇注后期等；在浇注过程的前期和中期，通过控制中板位置，将中板的普通圆形直通出口与上下两层滑板出口保持对中进行常规浇注，当浇注过程进入后期，系统监测到即将达到形成旋涡的临界液间高度时，调整中板位置，将其出口切换为设置档片的第二通孔，继续进行后期浇注，正常浇注过程中可以调节非全对中的状态减少通钢量。采用此种控制方式后一方面可以延长出口档片的寿命，重要的是可以在浇注后期控制漩涡卷渣现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置包括冶金反应器以及浇注接口；所述浇注接口包括上板、中板以及下板；所述上板设有上板通孔；所述下板设有下板通孔；所述中板设有第一通孔与第二通孔；所述第二通孔内设有档片；所述上板通过中通管与冶金反应器的出口连接；所述下板与上板连接；所述上板下表面设有上凹槽；所述下板上表面设有下凹槽；所述中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；所述中板可相对于上板以及下板滑动；所述档片的材质与中板的材质一致，都为耐火材料；所述档片与中板采用一体压制成型制备得到；所述档 片长度为冶金反应器出口内侧半径的0.3～1倍；所述下板通过螺丝、螺栓、焊接或者粘接的方式与上板连接；中板填充上凹槽与下凹槽组成的空间；所述中板第二通孔内的档片为3～6片；所有档片呈对称分布；所述中板上表面以及下表面设有润滑材料层；所述润滑材料为铅粉或者石墨粉。

【技术特征摘要】
1.一种防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，其特征在于：所述防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置包括冶金反应器以及浇注接口；所述浇注接口包括上板、中板以及下板；所述上板设有上板通孔；所述下板设有下板通孔；所述中板设有第一通孔与第二通孔；所述第二通孔内设有档片；所述上板通过中通管与冶金反应器的出口连接；所述下板与上板连接；所述上板下表面设有上凹槽；所述下板上表面设有下凹槽；所述中板位于上凹槽与下凹槽组成的空间内；所述中板可相对于上板以及下板滑动；所述档片的材质与中板的材质一致，都为耐火材料；所述档片与中板采用一体压制成型制备得到；所述档片长度为冶金反应器出口内侧半径的0.3～1倍；所述下板通过螺丝、螺栓、焊接或者粘接的方式与上板连接；中板填充上凹槽与下凹槽组成的空间；所述中板第二通孔内的档片为3～6片；所有档片呈对称分布；所述中板上表面以及下表面设有润滑材料层；所述润滑材料为铅粉或者石墨粉。2.根据权利要求1所述防止冶金反应器浇注产生旋涡卷渣的装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈天鹏，王德永，郝月莹，郭瑞琪，王慧华，田俊，苏丽娟，袁子凯，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32