专利名称：一种提高钢液洁净度的连铸中间包的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种提高钢液洁净度的连铸用中间包，特别 是适用于深液面、大容量中间包。
背景技术：
随着冶金技术的快速发展以及用户对钢材洁净度、质量要求的进一步提高，连铸 中间包，作为炼钢生产流程最后一个盛装液态钢水的容器，已由原来只作为钢液的储存器 和分配器的简单容器转变为具有均勻钢液成分和温度，防止二次氧化，去除钢种夹杂物、净 化钢质、微合金化等冶金功能的反应器。同时，人们开发了多项中间包冶金技术如使用大 容量中间包、使用挡墙和坝、安装过滤器、中间包首炉大流量吹氩、采用高碱度覆盖剂、中间 包加热、中间包喂丝、离心中间包夹杂物聚集与去除技术等，主要从增大中间包容量、改进 中间包结构、设置合理的控流元件、改善钢液流动特性、增加辅助设施等方面来增强中间包 的冶金功能。中间包底部安装多孔透气砖吹氩技术，是20世纪末发展起来的一项去除钢液中 非金属夹杂物新技术。其原理是利用与钢液流动方向垂直的条形弥散型透气砖置于中间包 底某一最佳位置，吹入氩气，氩气透过透气砖上浮形成一道微气泡气幕屏障，称为“气幕挡 墙”，类似于在包底设置了坝，可以起到改变流体运动轨迹，延长中间包内流体停留时间，吸 附有害气体元素，促进夹杂物聚合分离等作用。国内外用中间包气体净化去除夹杂物，主要 有在中间包内埋设透气管、安装透气梁和喷枪喷吹气体等方式。它在一定程度上适应洁净 钢发展的要求，利用中间包吹氩形成的气幕挡墙代替堰坝的设想，一方面可减少耐火材料 用量，降低其被冲蚀而进人钢液的机会；另一方面有利于气泡捕获钢液中的小颗粒夹杂物， 并促使其上浮去除。尽管国外已有钢厂实施，并取得一定的实效；但在国内，中间包底吹氩 技术的研究还处于起步阶段，主要集中于实验室基础研究，工业试验及工业应用都鲜见报 道。在中间包浇注区安装气雾挡墙主要利用了氩气泡的清洗作用，相关研究表明，在 中间包注流冲击区吹氩，可充分利用氩气泡的搅拌和清洗的双重作用，去除夹杂物的作用 更加显著，主要原因是①在中间包注流区吹氩，强大的钢水湍流强度可将氩气泡击碎成弥 散小气泡，细小气泡在上浮过程中对夹杂物产生两个方面的作用一是有利于夹杂物碰撞 长大；二是氩气泡可以捕捉夹杂物颗粒，并携带夹杂物颗粒一同上浮去除。②由于注流区离 水口较远，碰撞长大后的夹杂物有较长时间上浮排出。CN1978093A公开了 一种提高钢液纯净度的中间包冶金方法，包括将中间包分隔 成精炼、钢液混均浇注区；在精炼区设置电磁搅拌，对注入精炼区的钢液进行电磁搅拌；精 炼区钢渣可通过升高液面由精炼区流渣槽排出，钢液由精炼区底部通道流入钢液混均浇注 区，使钢液成分和温度均勻化等方法。该发明专利通过在中间包精炼区设置电磁搅拌，利用 电磁力搅拌钢液，存在设备投资大，机构复杂，设备维护、运行成本高等缺点。CN201186337Y提供了一种中间包气幕挡墙和具有气幕挡墙的中间包，该适用新型提供的气幕挡墙具有与永久层的接触面积增大，在钢水中长时间冲击不易松动，安全性高 等特点。具有该气幕挡墙的中间包，主要利用了氩气泡的清洗作用，并未充分利用氩气泡的 搅拌作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，依据中间包控流装置设计应简单实用、综 合效果最佳的原则，充分利用氩气泡搅拌和清洗双重效果，提供一种安全、实用、简便、能显 著改善钢水中夹杂物、气体分离效果，提高钢液洁净度和钢坯质量的连铸中间包。一种提高钢液洁净度的连铸中间包，由中间包主体、中间包下水口(5)、大包 长水口(3)、透气砖(9)、溢流槽O)、挡渣墙(1)和坝(6)构成。中间包下水口(5)安装在 中间包主体的底部的一侧；大包长水口(3)安装于中间包主体(4)上方钢包底部的滑 动水口上；坝(6)安装在中间包主体的底部。挡渣墙(1)安装在大包长水口( 和坝 (6)之间，将中间包⑷分为注流冲击区(10)和浇注区(11)，所述挡渣墙⑴为上大下小的 梯形，两侧与中间包主体的两个侧壁连接，底部留有下部开口，顶面与包体上沿平齐。 所述溢流槽( 安装于注流冲击区(10) —侧的包壁上；所述透气砖(9)安装在中间包注流 冲击区(10)底部。优选的，大包长水口(3)的上端安装于中间包注流冲击区(10)上方钢包底部的滑 动水口上，下端浸入中间包钢液面下8mm-15mm。所述透气砖(9)安装在中间包注流冲击区(10)底部，透气砖(9)上表面高出中间 包注流冲击区(10)底部工作层表面，注流冲击区底部工作层加厚。所述透气砖(9)与气室(8)相连，气室(8)透过金属管(7)与外接氩气管相连。优选的，透气砖高出中间包注流冲击区工作层10mm-50mm。优选的，注流冲击区(10)底部工作层比浇注区(11)底部工作层厚50mm-150mm。优选的，所述溢流槽( 安装在中间包注流冲击区(10) —侧的包壁上部。中间包挡墙、坝、大包长水口、中间包下水口、金属管均采用公知的形状。优选的，所述提高钢液洁净度的连铸中间包，分布设置2-3个挡渣墙(1)、2_3个中 间包下水口(5)和2-3个坝(6)，挡渣墙(1)位于大包长水口⑶的两侧和坝(6)之间。坝 (6)位于大包长水口(3)两侧的挡渣墙(1)和中间包下水口(5)之间的中间包主体的 底部。所述的提高钢液洁净度的连铸中间包的制造方法，包括下列步骤1)安装透气砖注流冲击区(10)底部的透气砖(9)在中间包(4)浇注、打结耐材前定位并预先放 入，2)浇注、打结中间包主体中间包(4)的主体与透气砖(9)结合密实、无缝隙；透气砖(9)的上表面要高出注 流冲击区(10)底部工作层上表面10mm-50mm ；注流冲击区(10)底部工作层比浇注区底部 工作层厚50mm-150mm ；3)中间包自然风干、小火烘烤，4)中间包烘烤
步骤3)的中间包自然风干、小火烘烤后，大火烘烤3小时，温度达到1000-1100°C 时，将中间包(4)移至浇注位，并将外部氩气管道与连接气室(8)的金属管(7)连接；同时， 对大包长水口( 和中间包下水口(5)进行烘烤；5)通过透气砖(9)从中间包⑷的底部吹入氩气，将包内的空气赶出，以减少或防 止开浇后未加入保护渣、覆盖剂前钢液的吸气及二次氧化。上述得到的中间包可直接用于钢液浇铸。大包开浇后，钢液经大包长水口 3进入 中间包注流冲击区10，在注流冲击区10内受到底部透气砖9吹入氩气(氩气压力、流量的 控制应以注流冲击区10内钢液面不裸露、微动为准)形成的氩气泡的搅拌、清洗作用，钢液 内的气体及夹杂物被氩气泡捕捉并携带上浮，被顶渣吸附进入顶渣层，并适时通过安装在 注流冲击区10内的溢流槽2排出，使钢液得到净化。被净化了的注流冲击区10的钢液经 挡渣墙1的底部进入浇注区11，在流动过程中受到坝6的阻挡作用上浮，最终通过中间包下 水口 5流出。通过挡渣墙1、坝6合理设置，钢液在浇注区11内进一步改善了流动特性，延 长在中间包内的停留时间，促进了剩余夹杂物的上浮，提高了钢液的洁净度，增强了中间包 的冶金效果。中间包内控流装置设置，应以简单适用、综合效果最佳为原则，尽可能地延长钢水 在中间包内的停留时间，最大限度地促进夹杂物的上浮和去除，加速钢水的混合，均勻钢水 的成分和温度，对多流连铸尽量使各流股钢水的流动特征趋于一致。本发明提供的提高钢液洁净度的中间包，在注流冲击区安装透气砖，在大包开浇 后，通过与外部连接的氩气管道及气室吹入氩气，充分利用氩气泡缓冲、搅拌和清洗注流钢 液的作用，降低钢液注流对中间包底部冲击，加强了对钢液的搅拌和清洗，有效促进钢水中 气体及夹杂物的上浮分离。同时，通过采取在中间包注流冲击区加入高碱度保护渣和碳化 稻壳形成双层保护渣结构，利用溢流槽适时放渣等措施，保证钢中气体、夹杂物被及时捕 获、排出，净化了钢液。利用挡渣墙、坝配合改善浇注区钢液的流动特性，延长钢液在中间 包内的停留时间，进一步促进夹杂物的上浮，均勻钢液的成分和温度，增强中间包的冶金效 果，提高铸坯质量。
图1是单流中间包结构示意2是双流中间包结构示意3是附图1俯视4是附图2俯视5是底部透气砖示意图其中1-挡渣墙，2-溢流槽，3-大包长水口，4-中间包主体，5-中间包下水口， 6-坝，7-金属管，8-气室，9-透气砖，10-注流冲击区，11-浇注区
具体实施例方式以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。实施例1如图1和图3所示，一种提高钢液洁净度的连铸中间包，包括挡渣墙1，溢流槽2，大包长水口 3，中间包主体4，中间包下水口 5，坝6，透气砖9组成。中间包下水口 5安装在中间包主体4的底部的一侧；大包长水口 3安装于中间包 主体4上方钢包底部的滑动水口上(大包长水口 3的上端安装于中间包注流冲击区10上 方钢包底部的滑动水口上，下端浸入中间包钢液面下8mm-15mm)；坝6安装在中间包主体4 的底部。挡渣墙1安装在大包长水口 3和坝6之间，挡渣墙1将中间包4分为注流冲击区 10和浇注区11两部分。所述挡渣墙1为上大下小的梯形，两侧与中间包主体4的两个侧壁 连接，底部留有下部开口，顶面与包体上沿平齐。所述溢流槽2安装于注流冲击区10—侧 的包壁上；所述透气砖9安装在中间包注流冲击区10底部。注流冲击区10底部的透气砖9在中间包4浇注、打结耐材前定位并预先放入，中 间包主体分为永久层和工作层，工作层下部为永久层；利用特制胎膜浇注、打结中间包4的 永久层、工作层，并保证中间包4的永久层、工作层与透气砖9结合密实、无缝隙；透气砖9 的上表面要高出注流冲击区10底部工作层上表面10mm-50mm。同时，要使注流冲击区10底 部工作层比浇注区底部工作层厚50mm-150mm。当中间包4自然风干、小火烘烤后，大火烘烤 3小时左右，温度达到1000-1100°C时，将中间包4移至浇注位，并将外部氩气管道与连接气 室8的金属管7连接。同时，对大包长水口 3和中间包下水口 5进行烘烤。开浇前，通过透气砖9从中间包4的底部吹入氩气，将包内的空气赶出，以减少或 防止开浇后未加入保护渣、覆盖剂前钢液的吸气及二次氧化。大包开浇后，钢液经大包长水 口 3进入中间包注流冲击区10，在注流冲击区10内受到底部透气砖9吹入氩气(氩气压 力、流量的控制应以注流冲击区10内钢液面不裸露、微动为准)形成的氩气泡的搅拌、清洗 作用，钢液内的气体及夹杂物被氩气泡捕捉并携带上浮，被顶渣吸附进入顶渣层，并适时通 过安装在注流冲击区10内的溢流槽2排出，使钢液得到净化。被净化了的注流冲击区10 的钢液经挡渣墙1的底部进入浇注区11，在流动过程中受到坝6的阻挡作用上浮，最终通过 中间包下水口 5流出。通过挡渣墙1、坝6合理设置，钢液在浇注区11内进一步改善了流动 特性，延长在中间包内的停留时间，促进了剩余夹杂物的上浮，提高了钢液的洁净度，增强 了中间包的冶金效果。实施例2如图2和图4所示，一种提高钢液洁净度的连铸中间包，包括挡渣墙1，溢流槽2， 大包长水口 3，中间包主体4，中间包下水口 5，坝6，透气砖9组成。两个中间包下水口 5安装在中间包主体4的底部的两侧侧；大包长水口 3安装于 中间包主体4的上方钢包底部的滑动水口上(大包长水口 3的上端安装于中间包注流冲击 区10上方钢包底部的滑动水口上，下端浸入中间包钢液面下8mm-15mm)；两个坝6安装在 中间包主体4的底部。两个挡渣墙1安装在大包长水口 3和坝6之间，挡渣墙1将中间包 4分为注流冲击区10和浇注区11 ；中间为注流冲击区10，两侧为浇注区11。所述挡渣墙1 为上大下小的梯形，两侧与中间包主体的两个侧壁连接，底部留有下部开口，顶面与包 体上沿平齐。所述溢流槽(2)安装于注流冲击区(10) —侧的包壁上；所述透气砖(9)安装 在中间包注流冲击区(10)底部。注流冲击区10底部的透气砖9在中间包4浇注、打结耐材前定位并预先放入， 利用特制胎膜浇注、打结中间包4的永久层、工作层，并保证中间包4的永久层、工作层与 透气砖9结合密实、无缝隙；透气砖9的上表面要高出注流冲击区10底部工作层上表面10mm-50mm。同时，要使注流冲击区10底部工作层比浇注区底部工作层厚50mm-150mm。当 中间包4自然风干、小火烘烤后，大火烘烤3小时左右，温度达到1000-1100°C时，将中间包 4移至浇注位，并将外部氩气管道与连接气室8的金属管7连接。同时，对大包长水口 3和 中间包下水口 5进行烘烤。 开浇前，通过透气砖9从中间包4的底部吹入氩气，将包内的空气赶出，以减少或 防止开浇后未加入保护渣、覆盖剂前钢液的吸气及二次氧化。大包开浇后，钢液经大包长水 口 3进入中间包注流冲击区10，在注流冲击区10内受到底部透气砖9吹入氩气(氩气压 力、流量的控制应以注流冲击区10内钢液面不裸露、微动为准)形成的氩气泡的搅拌、清洗 作用，钢液内的气体及夹杂物被氩气泡捕捉并携带上浮，被顶渣吸附进入顶渣层，并适时通 过安装在注流冲击区10内的溢流槽2排出，使钢液得到净化。被净化了的注流冲击区10 的钢液经挡渣墙1的底部进入注流冲击区10两侧的浇注区11，在流动过程中受到坝6的阻 挡作用上浮，最终通过中间包本体4两侧下水口 5流出。通过挡渣墙1、坝6合理设置，钢液 在浇注区11内进一步改善了流动特性，延长在中间包内的停留时间，促进了剩余夹杂物的 上浮，提高了钢液的洁净度，增强了中间包的冶金效果。
权利要求
1.一种提高钢液洁净度的连铸中间包，由中间包主体G)、中间包下水口(5)、大包长 水口(3)、透气砖(9)、溢流槽O)、挡渣墙(1)和坝(6)构成。中间包下水口(5)安装在中 间包主体的底部的一侧；大包长水口(3)安装于中间包主体的上方钢包底部的滑 动水口上；坝(6)安装在中间包主体的底部。挡渣墙(1)安装在大包长水口(3)和坝 (6)之间，将中间包(4)分为注流冲击区(10)和浇注区(11)；所述挡渣墙(1)为上大下小的梯形，两侧与中间包主体(4)的两个侧壁连接，底部留有 下部开口，顶面与包体上沿平齐。所述溢流槽( 安装于注流冲击区(10) —侧的包壁上； 所述透气砖(9)安装在中间包注流冲击区(10)底部。
2.如权利要求1所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于大包长水口(3)的 上端安装于中间包注流冲击区(10)上方钢包底部的滑动水口上，下端浸入中间包钢液面 下 8mm-15mm0
3.如权利要求1所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于，所述透气砖(9)安 装在中间包注流冲击区(10)底部，透气砖(9)上表面高出中间包注流冲击区(10)底部工 作层表面，注流冲击区底部工作层加厚。
4.如权利要求1 3任一项所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于，所述透 气砖(9)与气室(8)相连，气室(8)透过金属管(7)与外接氩气管相连。
5.如权利要求4所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于，透气砖高出中间 包注流冲击区工作层10mm-50mm。
6.如权利要求1 5任一项所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于，注流冲 击区底部工作层比浇注区底部工作层厚50mm-150mm。
7.如权利要求1 6任一项所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于，所述溢 流槽( 安装在中间包注流冲击区(10) —侧的包壁上部。
8.如权利要求1 7任一项所述的提高钢液洁净度的连铸中间包，其特征在于，所述提 高钢液洁净度的连铸中间包，分布设置2-3个挡渣墙(1)、2-3个中间包下水口( 和2-3个 坝(6)，挡渣墙⑴位于大包长水口(3)的两侧和坝(6)之间，坝(6)位于大包长水口(3) 两侧的挡渣墙(1)和中间包下水口(5)之间的中间包主体的底部。
9.如权利要求1 8任一项所述的提高钢液洁净度的连铸中间包的制造方法，包括下 列步骤1)安装透气砖注流冲击区(10)底部的透气砖(9)在中间包(4)浇注、打结耐材前定位并预先放入，2)浇注、打结中间包主体中间包(4)的主体与透气砖(9)结合密实、无缝隙；透气砖(9)的上表面要高出注流冲 击区(10)底部工作层上表面10mm-50mm ；注流冲击区(10)底部工作层比浇注区底部工作 层厚 50mm-150mm ；3)中间包自然风干、小火烘烤，4)中间包烘烤步骤3)的中间包自然风干、小火烘烤后，大火烘烤3小时，温度达到1000-1100°C时，将 中间包(4)移至浇注位，并将外部氩气管道与连接气室(8)的金属管(7)连接；同时，对大 包长水口(3)和中间包下水口(5)进行烘烤；5)通过透气砖(9)从中间包的底部吹入氩气，将包内的空气赶出。
全文摘要
一种提高钢液洁净度的连铸中间包，属于钢铁冶金技术领域，由中间包、透气砖、溢流槽、挡渣墙和坝构成。本发明提供的提高钢液洁净度的连铸中间包充分利用氩气泡搅拌和清洗双重效果，具有安全、实用、简便、能显著改善钢液中夹杂物、气体分离效果，提高钢液洁净度和钢坯质量等特点。
文档编号B22D41/00GK102078957SQ20101060399
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者孙永喜, 张伟, 时振明, 李法兴, 杜国强, 王立君, 窦圣朋, 裴建华, 马佐仓 申请人:莱芜钢铁股份有限公司