一种利用功率超声强化钢液钙处理方法技术

本发明专利技术涉及一种利用功率超声强化钢液钙处理方法，属于钢铁冶金技术领域。一种利用功率超声强化钢液钙处理方法，脱氧合金化结束后，停止吹氩直至钢液中氩气泡全部逸出；采用高频率功率超声处理钢液，使钢液达到稳定的流动状态；将钙芯线喂入功率超声探头底部之下；向钢液中喂入钙芯线的同时，将功率超声的频率调至低频率；喂线结束后，继续施加功率超声后，停止功率超声；采用钢包底吹氩的方式均匀钢液成分。本发明专利技术方法的特点在于：功率超声可快速分散熔化区高浓度的钙液，增大钙液滴与钢液的接触面积，加速钙液滴在钢液中的溶解与扩散，减少钙液滴上浮气化逸出造成的钙损失，进而提高钙的收得率及稳定性，对非金属夹杂物起到更好的改性效果。好的改性效果。

【技术实现步骤摘要】
一种利用功率超声强化钢液钙处理方法


[0001]本专利技术涉及一种利用功率超声强化钢液钙处理方法，属于钢铁冶金


技术介绍

[0002]钙处理技术因其在钢液深脱氧、深脱硫及夹杂物改性等方面的独特优势，目前已成为洁净钢生产广泛采用的炉外精炼技术手段之一。特别是对量大面广的铝镇静钢而言，钙处理技术通过对钢液中非金属夹杂物进行改性，可实现对铝镇静钢中夹杂物成分、形态及尺寸的有效控制，是提高钢水洁净度、保证连铸顺行(改善钢水可浇性及防止水口堵塞)、提高钢材性能的重要技术手段之一。
[0003]钙作为典型的碱土金属元素，具有低熔沸点、高蒸气压和低密度等特性，且在钢液中的溶解度低，在钢水钙处理过程中钙收得率低且不稳定问题非常突出，直接影响对非金属夹杂物的改性效果，进而对钢产品性能产生不利的影响，这已成为限制洁净钢生产过程中精准控制的技术瓶颈。
[0004]为提高钙的收得率，常通过加快钙芯线喂入速度，以使钙芯线喂入钢液中较深的位置，增大钙释放点处的静压力，减少钙的气化损失。但喂线深度过大，易造成对钢包底部耐火材料的侵蚀。研究表明，加快钙在钢液中的传质速率是提高钙收得率的关键。钢包底吹氩技术虽然有利于提高对流扩散速率而加快传质，但钙蒸汽易随着底吹气体逸出，影响钙的收得率。因此，既有利于钙在钢液中扩散传质，同时抑制钙气泡逸出的钙处理技术备受关注。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种利用功率超声强化钢液钙处理的技术方法，提高钙的收得率及稳定性，通过强化钙与非金属夹杂物的反应，改善钢水钙处理效果。本专利技术在钙处理过程中，在钙的喂线点附近施加功率超声，利用功率超声的空化效应和机械效应，可使喂线点附近高浓度的钙液滴或钙蒸汽得到分散和稀释，促进钙液滴在钢液中快速溶解与扩散，进而提高钙的收得率及稳定性。功率超声应用于钢水钙处理过程中，功率超声的机械效应和空化效应还将影响钙的熔化与气化行为。同时，空化效应产生的空化泡可使钙气泡的形核方式由均质形核转变为异质形核，促进形核率增加和钙气泡尺寸的减小。另外，功率超声的机械效应和空化效应对钙液滴和钙气泡具有破碎作用，有助于获得更小尺寸的液滴和气泡，增大钙与钢液中非金属夹杂物的接触面积，进而提高钙处理对非金属夹杂物的改性效果。
[0006]一种利用功率超声强化钢液钙处理方法，在钢液精炼步骤中按如下方法进行钙处理，具体为：
[0007]脱氧合金化结束后，停止吹氩直至钢液中氩气泡全部逸出；采用高频率功率超声处理钢液，功率超声频率范围300
‑
500kHz，功率范围800
‑
3000W，功率超声时间1
‑
3min，使钢液达到稳定的流动状态；将钙芯线以1.5
‑
4.5m/s的速度喂入距功率超声探头底部之下2
‑
20cm处；向钢液中喂入钙芯线的同时，将功率超声的频率调至低频率范围20
‑
100kHz，功率
范围800
‑
3000W；喂线结束后，继续施加功率超声0.5
‑
2min后，停止功率超声。
[0008]本专利技术所述利用功率超声强化钢液钙处理方法中，功率超声处理分为高频率功率超声处理(高频处理)和低频率功率超声处理(低频处理)两个阶段，在吹氩结束后首先进行高频处理，功率超声频率范围300
‑
500kHz，功率范围800
‑
3000W，功率超声时间1
‑
3min，使钢液达到稳定的流动状态；随后，在喂入钙芯线的同时进行低频处理，功率超声频率范围20
‑
100kHz，功率范围800
‑
3000W；喂线结束后，继续保持，功率超声频率范围20
‑
100kHz，功率范围800
‑
3000W 0.5
‑
2min后，停止功率超声；采用钢包底吹氩的方式均匀钢液成分。
[0009]本专利技术利用功率超声对钢液处理的不同阶段，利用了功率超声的不同作用效果。其中，对钢液施加高频率功率超声，利用功率超声的“机械效应”即搅拌作用，驱动钢液流动；在喂线阶段，施加低频率功率超声，在利用其“机械效应”的同时，着重利用其“空化效应”形成的细小空化泡，促进钙的溶解与扩散传质。
[0010]上述技术方案中，钙芯线喂入距功率超声探头底部之下2
‑
20cm处，是指将钙芯线喂入超声探头下方区域。
[0011]本专利技术所述利用功率超声强化钢液钙处理方法中，停止功率超声后采用钢包底吹氩的方式均匀钢液成分。
[0012]进一步地，底吹氩气流量为80
‑
450NL/min，底吹时间2
‑
5min，底吹元件夹角30
‑
150
°
，底吹元件中心距0.3R
‑
0.7R。
[0013]本专利技术所述利用功率超声强化钢液钙处理方法中，将浸入式功率超声振动杆引入钢液中，使振动杆的探头位于钢包中心轴线且距钢包底部1/3高度处，设置超声振动模式为间歇振动，相邻振动之间的间歇时间为2
‑
4s。
[0014]本专利技术所述利用功率超声强化钢液钙处理方法中，喂入钙芯线时，浸入式功率超声振动杆的探头位于钢包中心轴线且距钢包底部1/3～2/3高度处，超声振动模式为连续振动。
[0015]本专利技术所述利用功率超声强化钢液钙处理方法中，所述钙芯线包括但不仅局限于纯钙包芯线、硅钙包芯线、钙铁包芯线、铝钙包芯线。
[0016]进一步地，所述钙芯线为外层厚度0.5
‑
0.8mm的钢壳，内层填充半径为4
‑
8mm的压实金属钙粉。
[0017]本专利技术所述利用功率超声强化钢液钙处理方法中，所述钙芯线喂入量按钙加入量0.08
‑
0.31kg/吨钢液控制。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019](1)本专利技术采用功率超声处理方法可快速分散熔化区高浓度的钙液，减少高钙浓度条件下钙的气化损失量，提高钙液与钢液的接触面积，促进钙液滴在钢液中快速溶解与扩散，进而提高钙的收得率及稳定性。
[0020](2)本专利技术采用浸入式功率超声处理且作用点位于钙液释放点的上方，功率超声产生的竖直向下的声流，为钙液提供向下的速度梯度，不仅可快速分散、细化钙液，还可以抑制钙液滴快速上浮气化逸出造成的钙损失。
[0021](3)功率超声的高频振动及辐射压力可在钢液中形成有效的搅拌与流动。空化泡振动对钢液产生强烈的射流及局部微冲流，可减弱液体的表面张力及摩擦力，达到普通低频机械搅拌无法实现的效果。
[0022](4)功率超声的空化效应产生的空化泡可使钙气泡的形核方式由均质形核转变为异质形核，促进形核率增加和钙气泡尺寸的减小，机械效应可击碎钙液滴，使其细化，有助于获得更小尺寸的液滴和气泡。空化效应和机械效应均可增加钙液滴与非金属夹杂物的接触面积，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用功率超声强化钢液钙处理方法，其特征在于：在钢液精炼步骤中按如下方法进行钙处理，具体为：脱氧合金化结束后，停止吹氩直至钢液中氩气泡全部逸出；采用高频率功率超声处理钢液，功率超声频率范围300
‑
500kHz，功率范围800
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3000W，功率超声时间1
‑
3min，使钢液达到稳定的流动状态；将钙芯线以1.5
‑
4.5m/s的速度喂入距功率超声探头底部之下2
‑
20cm处；向钢液中喂入钙芯线的同时，将功率超声的频率调至低频率范围20
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100kHz，功率范围800
‑
3000W；喂线结束后，继续施加功率超声0.5
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2min后，停止功率超声。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：停止功率超声后采用钢包底吹氩的方式均匀钢液成分。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将浸入式功率超声振动杆引入钢液中，使振动杆的探头位于钢包中心轴线且距钢包底部1/3高度处...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，郭庆，王楠，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：