[發明專利]一種模鑄澆注用注流保護裝置及方法

有效

• 申請號: 201310139464.6
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN104107887A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 周同軍;顧家強;羅輝;奚平璐
• 申請（專利權）人: 寶鋼特鋼有限公司
• 主分類號: B22D7/12
• 分類號: B22D7/12
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 肖祎

技術領域

本發明涉及模鑄澆注技術，尤其是指一種模鑄澆注用注流保護裝置及方法。

背景技術

冶金生產過程中，常用的工藝流程為：電爐——精煉——澆注，其中澆注過程是尤為重要的環節。鋼液澆注分模鑄和連鑄兩種，隨著鋼鐵行業的發展，模鑄逐漸被連鑄取代，但由于仍有較多重要特殊鋼種的連鑄產品質量達不到設計要求，或無法代替模鑄工藝，因此模鑄工藝至今仍是鋼鐵冶金生產中不可或缺的工藝。

模鑄澆注質量的控制對成品質量起到了尤為重要的作用，在澆注過程中，關系到鋼錠質量的關鍵環節主要是防止鋼液的二次氧化。模鑄生產中，通常采用下注法澆注，在鋼包水口與中注管之間的一段距離內，鋼流會直接裸露在空氣中，因此如何保護好這段鋼流，避免其產生二次氧化，是保證產品質量的關鍵。目前國內外諸多模鑄生產車間均采用了氬氣保護澆注裝置來防止鋼液的二次氧化，也有使用保護罩，其作用主要是阻止外界空氣進入保護罩內，進而減少鋼液的二次氧化。其他的相對比較先進的保護裝置是能通氬氣的保護罩，即通過充入適量的保護性氣氛，在保護罩內形成穩定的保護性氣氛——氬氣，并緊密環繞在澆注鋼液流周邊，不但能阻止外界空氣進入保護罩內，而且能將保護罩內的氧化性氣氛排出，進而有效地防止鋼液的二次氧化。

現有的氬氣保護澆注裝置參見圖1，是在鋼包10與模鑄澆注設備的中注管之間安裝一個完全密閉的氬氣保護澆注裝置，裝置中包含一個圓柱形的氬氣保護罩11，該保護罩下側連接有陶瓷質纖維套裙，且套裙與中注管鐵殼之間的垂直距離為0，即確保氬氣保護裝置與中注管鐵殼之間完全密封，而且保護罩是底面呈開口狀的圓柱形裝置，其中一個底面開口，在另一個底面的內壁上有一根通氬環12，環上整齊均勻排列有30個5—6mm的通氣孔，且通氣孔的朝向是平行于鋼液流澆注方向排列，即澆注過程中，氬氣從通氣孔噴出之后，直接垂直向下，并與鋼液流同向向下運動。在澆注使用氬氣保護澆注時，氬氣流量控制在20—30Nm³/h，雖然較好的改善了澆注過程中氬氣保護的條件，但此裝置仍存在一下缺陷：

1、在澆注過程中，由于氬氣噴射方向與鋼液流澆注方向相同，會沿著氬氣環通氣孔方向形成一個以氬氣環為母線，一定高度的管狀保護性氣霧墻，類似于一個圓柱體，雖然能有效地防止外界氧化性氣體的進入，但對于前期殘留在氣霧墻以內的氧化性氣氛，并不能有效地去除，因此在澆注初期仍存在鋼液二次氧化的可能；

2、此保護罩內僅有一根通氬環，而在保護罩外形尺寸固定的情況下，一根通氬環的內氬氣流量也是相對較低的，氬氣不能再短時間內充滿整個保護罩，特別是通氬環與鋼包水口之間的區域，氬氣只能在后期才能逐步充滿此區域，因此造成氬氣保護澆注效果滯后嚴重，一般要滯后2—3min才能凸顯效果，特別是澆注前期；

3、此方案中要求在澆注開始至結束時，要求保護罩一直處于密閉狀態，即鋼包水口至中注管鐵殼直接是處于密封狀態。在澆注過程中，氬氣從通氣孔中噴射出來，由于整個保護罩處于完全密封狀態，沒有出氣孔將保護罩內壓縮的氣體排出，因而在澆注后期，隨著氬氣源源不斷的充入氬氣保護罩內，保護罩內的氬氣量越來越多，壓力越來越大，過多的氬氣很容易隨鋼液流卷入澆注系統內，在鑄錠凝固過程中形成皮下氣泡、針孔或卷渣質量問題；

4、氬氣的流量要求控制在20-30Nm³/h，氬氣流量相當大以后，而且由于通氣孔的口徑為5—6mm，更易于產生較大噴射距離的氬氣流量，管道內氬氣溫度一般控制在25℃，即常溫氬氣在高流量的控制下會直接產生強烈的噴射，氬氣流直接沖擊在中注管澆口14周邊，由于中注管澆口與中注管鐵殼之間是用石英砂13來塞緊填充的，石英砂上平面僅比中注管澆口上表面低3－5cm，在氬氣流量過大時，會產生較強的氬氣噴射壓力（以氬氣流量為20Nm³/h，氬氣環上氣孔直徑為5—6mm，合計30個小孔，假設所以氣孔均完好無堵塞情況，則單個孔的流量平均為0.67Nm³/h，單個孔每秒噴射的流量為185ml/s，流量相對偏高），澆口周邊的石英砂容易被強對流的氬氣卷入澆口內，進而產生各類非金屬夾雜物，影響鋼錠質量；

5、由于氬氣流量偏大以后，澆注過程中，氬氣會在通氣孔與鋼液流之間形成回路，氬氣在噴吹過程中會直接接觸純凈的鋼液流，并會因氬氣溫度與鋼液流溫差大而致使氬氣吸收裸露鋼流的大量熱量，進而導致鋼水溫降過快，特別是在鋼包水口附近很容易形成結瘤情況，嚴重影響到現場的生產順行和鋼錠產品質量；