[發明專利]一種注流保護方法及保護裝置

有效

• 申請號: 201010290769.3
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN102407296A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 董藝;姜學勇;傅懿德;周建寶;奚平璐;羅輝;江成斌;劉湘江
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B22D7/00
• 分類號: B22D7/00;B22D7/12
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明涉及一種鋼鐵冶金行業澆注金屬液的生產方法及裝置，尤其涉及一種對注流進行保護澆注的方法及相應的保護裝置。

背景技術

在鋼鐵及合金制造的過程中，金屬原料往往先通過配料、電爐初煉、鋼包精煉、真空脫氣等工序的處理，最后再將溫度與成分到位，并達到一定純凈度水平的液態金屬由一個容器注入到另一個容器中。通常情況下，液態金屬是通過盛鋼桶注入至錠模或者其他容器的(比如中間包)。這一注入液態金屬的作業被稱為澆注，而過程中液態金屬流被稱為注流。

通常情況下，液態金屬不是直接注入錠模的，而是先通過由耐火材料砌筑成的管道，再進入錠模。如圖1所示，注流由盛鋼桶1的滑動水口機構3流出后，經過澆道4，最后由錠模2底部的上升孔進入錠模2，此時液態金屬出現類似“噴泉”的流態，這就是所謂的出苗。出苗的金屬流將吊掛在錠模2底部上方一定距離的保護渣紙袋燒損后，粉狀或顆粒狀的鑄鋼渣自然下落鋪展在逐漸上升的金屬液面上，并形成液渣層、燒結層、粉渣層三層結構。錠模2的金屬液若上升線速度控制適宜，則保護渣的三層結構本身將為金屬液面提高良好的保護作用。當液態金屬上升至熱冒部分時，適當減小盛鋼桶的水口流量，控制金屬液的上升線速度，以彌補金屬液的液態收縮。最后隨著金屬液的冷卻、凝固得到組織致密的鑄錠，并流轉至后道工序進一步予以加工。此為底注金屬的一般方法。

在上述的底注液態金屬過程中，澆注開始的Δt時間內盛鋼桶內金屬液具有最高的壓頭，因此澆注系統內金屬液流速最大，且各管道不能被瞬時充滿，金屬液在澆注系統內呈現出紊亂的流態。而澆注系統與整個大氣環境相連通，這樣紊亂流態的金屬液直接與澆注系統內氣相中的氧接觸形成氧化薄膜被卷入金屬液形成二次氧化產物。同時空氣中的氮氣、氫氣直接被卷入金屬液形成吸氣。因此開澆出苗初期是澆注過程中最不穩定和危險的階段。待出苗金屬液在錠模內形成穩定的上升液面并被保護渣完好地覆蓋，此時各管道已完全被金屬液充滿，從盛鋼桶水口下落的注流在澆注系統的垂直的澆道內形成混沖區，破裂的金屬液直接暴露于液面上方的氣相環境，并形成二次氧化產物(氧化薄膜)和發生吸氣現象。這些二次氧化的產物顆粒一般說來比冶煉中的脫氧產物尺寸要大得多，而且其數量也多于脫氧產物。這是因為經過精煉脫氣處理的鋼液中氧含量已經極其有限，且冶煉過程中的脫氧反應只能形成較細小的脫氧產物顆粒，且數量也受到限制，而澆注過程中從大氣環境中到鋼液中的氧卻是源源不斷的。同時這些氧化產物在較短的澆注的時間內較難以充分上浮，其中一部分將難以避免地被逐漸生長的柱狀晶捕獲，并最終形成的宏觀氧化夾雜物影響鋼材的各種性能。被吸入的氣體中的氫、氮也會惡化鋼錠的質量和并降低鋼的潔凈度。

為了解決澆注過程的二次氧化與吸氣問題，目前的技術通常有以下幾種：

1.在盛鋼桶的水口周圍設置多孔的環管或者透氣的耐火材料，并通入惰性氣體在注流周圍形成氣幕保護，如公開號為CN2717576，公開日為2005年8月17日，名稱為“模注氬氣保護裝置”的中國專利文獻公開的模注氬氣保護裝置；

2.使用預置在澆盆磚中的保護罩，再通過進氣管或透氣磚向罩內通入惰性氣體對注流加以保護；

3.將上述兩種方案結合，例如公開號為CN2579558，公開日為2003年10月15日，名稱為“鋼液模鑄全封閉氬氣保護澆注裝置”的中國專利文獻公開的鋼液模鑄全封閉氬氣保護澆注裝置；

然而上述各澆鑄方法卻具有如下的缺點：

1.上述方法或裝置只能在金屬液開始澆注后對水口周圍的注流進行氣幕保護，無法杜絕澆注初期注流在流鋼系統內與空氣的大量接觸；

2.注流澆注過程中下落的鋼流與吹入的惰性氣體必然在澆注系統入口處形成負壓，若采用上述方法和裝置對注流進行保護，由于水口與澆注系統入口存在一定距離的間隙，即整個保護系統與大氣環境連通，這樣必然造成大量的空氣的吸入。

發明內容

本發明的目的是提供一種注流保護方法，該方法通過對開澆出苗的注流進行保護，從而實現對注流的完全遮蔽，并在注流周圍形成微正壓保護氣氛，從而杜絕吸氣現象以及注流的二次氧化。本發明的另一發明目的是提供一種注流保護裝置，其用于本發明所述的注流保護方法中。

本發明的技術構思為：采用氬氣對金屬注流進行全過程保護澆注，其中包括在金屬液進行澆注前對澆注系統進行預吹掃，在澆注過程中對金屬注流進行全過程微正壓氬氣保護，從而避免澆注過程中，金屬液發生二次氧化與吸氣現象，進而實現降低氧化夾雜物的出現的幾率，提高冶金質量的目的。

根據上述發明目的和發明構思，本發明提供了一種注流保護方法，其包括下列步驟：