[發明專利]一種細化氣泡去除夾雜物裝置及方法

在審

• 申請號: 201410721063.6
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN105710348A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 郭慶濤;廖相巍;曹東;賈吉祥;唐雪峰;黃玉平;張宇
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B22D27/02
• 分類號: B22D27/02
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于電磁冶金和煉鋼領域，特別涉及一種通過細化氣泡去除鋼液中夾雜物的裝置 及方法。

背景技術

為了提供比以前更具有高性能、高可信度的鋼材產品，目前許多鋼鐵產品，如汽車用薄 板、鋼簾線、電工用鋼等需要不斷提高其最終產品的潔凈度水平。夾雜物是危害鋼液、鋼材 質量的主要雜質，盡可能多的去除夾雜物是煉鋼的主要目標之一。在眾多去除夾雜物的方法 中，氣泡上浮法被認為是最有發展前景的，這是由于一些有害夾雜物如Al₂O₃具有較大的接觸 角，容易被氣泡捕捉。

在噴氣凈化過程中，彌散分布的細小氣泡是提高精煉效率的重要條件。有學者進行了水 模試驗，結果表明在偏心攪拌模式下能促進氣泡在熔池內的細化和分散，但攪拌方式為機械 攪拌。機械攪拌鋼液時攪拌器在高溫鋼水中易腐蝕損壞，因而在實際生產中應用較少。

氣泡攜帶夾雜物上浮的整個過程分析前人已經進行了研究報道。整個過程至少需要三個 步驟：靠近過程；碰撞并粘附過程；夾雜物和氣泡一起上浮去除過程。氣泡上浮速度過快， 在相同的條件下所能吸附和帶走去除的夾雜物數量相對會減少。如果能夠降低氣泡上浮速度， 則可以讓夾雜物有更充分的時間靠近氣泡，同時，與氣泡粘附在一起的夾雜物也不容易脫落， 這樣有利于提高去除夾雜物的效率。當去除效率提高后，吹較少的氣體即可達到相同的效果， 可以節約氣體(如N2、Ar等)，減少鋼包熱量損失。同時，氣泡上浮速度慢，有助于對較小 尺寸夾雜物(<5μm)的去除。

鋼包底吹氬用透氣磚平均孔徑為2～4mm在常用的吹氬流量范圍內產生的氣泡直徑為10～ 20mm。并且氣泡在上浮過程中會迅速膨脹。因此底吹氬產生的氣泡捕獲小顆粒夾雜物的概率 很小。而有效去除夾雜物的最佳氣泡直徑為2～15mm。為了去除鋼中細小夾雜物，可以將氬氣 引入到足夠湍流強度的鋼液中，依靠湍流產生的剪切力將氣泡打碎，將大氣泡擊碎為小氣泡。 同時氣泡上浮速度過快也不利于夾雜物的去除，因而若能抑制鋼包中、上部鋼水由于氣泡上 浮引起的流動速度，則可以讓氣泡在鋼水中停留的時間延長，夾雜物有更多的時間向氣泡靠 近或被吸附去除。

發明內容

本發明的目的是提供一種既能在鋼水中產生小氣泡，同時又能降低鋼水中氣泡上浮速度， 提高去除＜5μm夾雜物效率的裝置及方法，以減少鋼水溫降和吹氣總量，節約能源和資源。

為此，本發明所采取的解決方案是：

一種細化氣泡去除夾雜物裝置，其特征在于，包括盛鋼容器、電磁制動磁場發生器和電 磁攪拌器；盛鋼容器側面設有電磁制動磁場發生器，盛鋼容器底部透氣磚外圍設置電磁攪拌 器；電磁制動磁場發生器包括箱體、制動線圈、制動鐵芯及吊環；電磁攪拌器由殼體、攪拌 鐵芯及攪拌線圈組成，所述攪拌鐵芯磁軛垂直于磁背上表面，攪拌鐵芯外纏繞有攪拌線圈。

一種細化氣泡去除夾雜物的方法，其特征在于：

1、將冶煉溫度1550～1650℃的鋼水倒入具有底吹或頂底復合吹氣裝置的盛鋼容器中。

2、將盛鋼容器放置在兩套電磁制動磁場發生器之間，電磁制動磁場發生器的兩個磁軛距 離鋼包中部側壁50～200mm，并將電磁攪拌器鐵芯端部靠近盛鋼容器底部安裝在盛鋼容器底 部透氣磚外圍。

3、在開啟吹氣閥后，啟動電磁攪拌器和電磁制動磁場，控制電磁攪拌頻率為1～50Hz， 鋼水位置處的磁感應強度達到0.005～0.2T，透氣磚附近的鋼液流速在0.2～3m/min；透氣磚 附近鋼水流動速度加快，有助于小氣泡的產生，提高凈化的效率。

電磁制動磁場發生器控制鋼液中心部位的磁感應強度在0.005～0.5T，將鋼水的流動速 度降低為無電磁制動時的50％以下。通過電磁制動磁場發生器抑制容器中、上部鋼水由于氣 泡上浮產生的流動速度，這可以延長氣泡在鋼水中的停留時間，氣泡上浮速度慢，讓夾雜物 有足夠的時間向氣泡靠近和被吸附，從而提高去除夾雜物的效率。

4、吹氣一定時間鋼水滿足澆鑄條件后，停止吹氣，關閉電磁制動磁場發生器和電磁攪拌 器，出鋼澆鑄。

所述盛鋼容器為坩堝或鋼包。