一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法

摘要

一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，包括钢包及置于工作平台上的喂丝机，喂丝机的金属丝线导出管与一可升降式设置的钢包喂丝辅助装置连接，金属丝线导出管将金属丝线传递至该钢包喂丝辅助装置内，该钢包喂丝辅助装置再将金属丝线直接注入钢包里的钢水内部，工作平台上设置一带抽真空装置的通风除尘装置，该通风除尘装置与钢包喂丝辅助装置的内部连接且管路相通。本发明将金属丝线直接喂入钢液，避免了丝线在未进入钢液就熔化以及由于钢渣过厚导致丝线无法进入钢液的现象，提高了收得率；气体和烟尘排入通风除尘装置，减少环境污染；抽真空装置改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失并提高合金收得率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁生产行业中的炼钢炉外精炼装备及工艺领域，尤其涉及一种将丝线直接喂入钢液的钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，能有效地提高喂丝收得率，并减少环境污染。

背景技术

现代炼钢技术通过一系列的操作将铁水冶炼成钢水并输送到连铸机，钢水通过连铸机生产出合格的铸坯。炉外精炼是炼钢工序的重要组成部分，充当连铸机和初炼炉(转炉或者电炉)之间的缓冲器，向连铸机提供温度、成分和时间均合适的钢水。

而在上述的炉外精炼生产过程中存在有钢包喂丝工序，该工序具体为：对于一些非常活泼的合金，采用将钢带弯成钢管，合金置于钢管内制成包芯线或实心线，然后通过喂丝机构将包芯线连续喂入钢水内部。目前，国内各家钢铁生产企业在钢包喂丝的工序中通常采用以距离钢液液面上的某一高度为基点，通过喂丝机将丝线直接插入钢液的方法，由于钢带能够插入钢水一定深度，能隔绝空气，合金元素的收得率能够大大提高，这一技术目前在钢厂得到广泛应用。比较典型的包芯线产品为钙的合金。然而，现场操作工人经过长时间的观察及统计发现，由于现有技术下的喂丝设备的缺陷以及操作工人的操作水平等种种原因，钢包喂丝工序的丝线收得率总是不高，其具体原因如下：

1.喂丝机将丝线直接插入钢液时，一部分的丝线在尚未进入到钢液液面阶段时就已经在钢渣内熔化；

2.各种情况导致钢液液面上层的钢渣厚度高，而且钢渣硬度大，导致丝线经常无法被插入钢液液面以下，而是在反复的丝线插入过程中被成堆的聚积在钢渣的上表面。

上述问题导致了现有技术下的喂丝设备非但造成丝线的大量浪费，同时也影响到了钢液的处理时间和钢液成品后的品质。

另外，现有技术下常用的钢包喂丝处理工艺中向钢液中喂入的丝线是一种硅钙线,因为钙的熔点低，蒸气压高，如果直接将含钙合金加入钢水中，钙将很快汽化，收得率很低，一般只有5％甚至更低，但采用包芯线喂丝方式，可以提高到15％或者更高。除钙系列合金之外，包括稀土合金、镁合金等活泼金属以及需要非常精确成分命中的合金元素如铝、硼、铬、钛等都有过包芯线产品。以硅钙线为例，该硅钙线将由Ca、Ca-Si、Ca-Fe等组成的钙合金用钢皮包裹制成包芯线或实心钙合金线，再通过现有技术下的喂丝机以一定的速度插入钢液。在整个喂丝过程中会同时伴随惰性气体(氩气)的搅拌，其目的在于增加Ca蒸汽泡在钢液中的停留时间及形成良好的混合效果。

但是，通过现场实测数据反馈，Ca的气化温度是1480°左右，精炼钢水温度在1580°～1600°。这些差距导致喂入钢水中的金属Ca，在接触钢水的初期就会被立即气化，体积剧烈膨胀，使得大量钙蒸汽直接挥发到空气中。由于钙蒸汽来不及溶解反应而大量上浮，附带的激烈反应导致钢水液面裸露而使钢水吸氮，这也是导致收得率大大降低的原因之一。同时由于钢液的剧烈翻腾造成喷溅现象，导致钙蒸汽会影响到整个工作环境，损害操作人员的身体健康。

综上所述，现迫切需要一种新型的钢包喂丝辅助装置及配套的钢包喂丝方法，能有效地提高喂丝收得率、改善喂丝时的条件、减少喷溅和钙蒸汽外逸，对降低冶炼吨钢成本、提高钢材品质和减少环境污染具有十分重要的现实意义。

发明内容

为了解决现有技术下的钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法所存在的丝线收得率低、喷溅和钙蒸汽外逸导致喂丝条件差、丝线的大量浪费以及影响钢液的处理时间和钢液成品后的品质的问题，本发明提供了一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，能有效地提高喂丝收得率和减少环境污染。本发明的装置部分的具体结构和实施方法如下所述：

一种钢包喂丝辅助装置，包括钢包及置于工作平台上的喂丝机，其特征在于：

所述的喂丝机的金属丝线导出管与一可升降式设置的钢包喂丝辅助装置连接，金属丝线导出管将金属丝线传递至该钢包喂丝辅助装置内，该钢包喂丝辅助装置再将金属丝线直接注入钢包里的钢水内部。

所述的工作平台上设置有一通风除尘装置，该通风除尘装置通过一通风除尘管与一钢包喂丝辅助装置的内部连接，且该通风除尘装置与钢包喂丝辅助装置管路相通。

根据本发明的一种钢包喂丝辅助装置，其特征在于，所述的钢包喂丝辅助装置包括连接支架、浸没罩和引导管，其中，该连接支架与金属丝线导出管固定连接，在该连接支架的架体内固定设置有一垂直状的由耐火材料制成的浸没罩，该浸没罩为上端封闭、下端开口式的倒U型设计，在浸没罩封闭的上端开设有一通孔，引导管通过该通孔呈垂直状的固定设置在浸没罩内，且该引导管与金属丝线导出管管路相通，即，喂丝机将金属钢丝从金属丝线导出管传递至该引导管内，再通过降下整个钢包喂丝辅助装置使其浸没入钢包里的钢水内部。

根据本发明的一种钢包喂丝辅助装置，其特征在于，所述的通风除尘装置内设置有抽真空装置，该抽真空装置通过抽真空装置管路与钢包喂丝辅助装置的浸没罩连通。

此处设计目的在于，开启抽真空装置使得钢包喂丝辅助装置的浸没罩内形成一定的真空状态，改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失和提高合金收得率。

抽真空管路和通风除尘管均为可拉伸式的管路，使其可随着钢包喂丝辅助装置同步升降，保持管路畅通。

一种钢包喂丝方法，基于上述的一种钢包喂丝辅助装置，其具体步骤如下：

1)进行钢包喂丝操作时，首先进行钢包的底部吹氩，一定压力和流量的氩气通过钢包底部的透气砖吹入钢液，在氩气的驱动下，吹氩口上方的钢液表面形成无渣区；

2)位于钢包正上方可升降的钢包喂丝辅助装置的浸没罩下降并插入钢液中，使其内部基本上与大气环境相隔离，形成一个较封闭的惰性气体环境，浸没罩内的钢液液面形成钢渣含量极低的纯净区域；

3)进行喂丝操作，由于没有钢渣层影响，金属丝线通过喂丝机的金属丝线导出管传递入钢包喂丝辅助装置的引导管内，而由于此时的浸没罩已经在步骤2)中插入钢液中，即等同于将金属丝线直接喂入了钢液的内部，避免了丝线在未进入钢液就熔化以及由于钢渣过厚导致丝线无法进入钢液的现象，且浸没罩挡住了金属丝线进入钢水时产生的钢液喷溅；

4)步骤3)中同时启动通风除尘装置，将喂丝时产生的气体和烟尘排入除尘系统，减少环境污染，防止对人员健康的损害。

根据本发明的一种钢包喂丝方法，其特征在于，所述的步骤3)中开启抽真空装置，由于该抽真空装置通过抽真空装置管路与钢包喂丝辅助装置的浸没罩连通，开启抽真空装置可在浸没罩内形成一定的真空状态，改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失和提高合金收得率。

使用本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法获得了如下有益效果：

1.本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，由于没有钢渣层影响，丝线直接喂入钢液，避免了丝线在未进入钢液就熔化以及由于钢渣过厚导致丝线无法进入钢液的现象，有效提高了丝线的收得率；

2.本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，其设计的浸没罩挡住了喂丝时产生的钢液喷溅，并可将喂丝时产生的气体和烟尘排入除尘系统，减少环境污染，防止对人员健康的损害；

3.本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，其设计配备的抽真空装置在开启后可在浸没罩内形成一定的真空状态，改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失和提高合金收得率。

附图说明

图1为一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法的具体结构示意图。

图中：1-钢包，2-工作平台，3-喂丝机，3a-金属丝线导出管，4-金属丝线，5-通风除尘装置，5a-抽真空装置，5b-抽真空装置管路。6-通风除尘管，A-钢包喂丝辅助装置，A1-连接支架，A2-浸没罩，A3-引导管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法做进一步的描述。

如图1所示，一种钢包喂丝辅助装置，包括钢包1及置于工作平台2上的喂丝机3，该喂丝机的金属丝线导出管3a与一可升降式设置的钢包喂丝辅助装置A连接，金属丝线导出管将金属丝线4传递至该钢包喂丝辅助装置内，该钢包喂丝辅助装置再将金属丝线直接注入钢包1里的钢水内部。

工作平台2上设置有一通风除尘装置5，该通风除尘装置通过一通风除尘管6与一钢包喂丝辅助装置A的内部连接，且该通风除尘装置与钢包喂丝辅助装置管路相通。

钢包喂丝辅助装置A包括连接支架A1、浸没罩A2和引导管A3，其中，该连接支架与金属丝线导出管3a固定连接，在该连接支架的架体内固定设置有一垂直状的由耐火材料制成的浸没罩，该浸没罩为上端封闭、下端开口式的倒U型设计，在浸没罩封闭的上端开设有一通孔，引导管通过该通孔呈垂直状的固定设置在浸没罩内，且该引导管与金属丝线导出管管路相通，即，喂丝机3将金属钢丝4从金属丝线导出管传递至该引导管内，再通过降下整个钢包喂丝辅助装置使其浸没入钢包1里的钢水内部(如图1内的箭头所示)。

通风除尘装置5内设置有抽真空装置5a，该抽真空装置通过抽真空装置管路5b与钢包喂丝辅助装置A的浸没罩A2连通。

开启抽真空装置使得钢包喂丝辅助装置的浸没罩内形成一定的真空状态，改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失和提高合金收得率。

抽真空管路和通风除尘管均为可拉伸式的管路，使其可随着钢包喂丝辅助装置同步升降，保持管路畅通。

一种钢包喂丝方法，基于上述的一种钢包喂丝辅助装置，其具体步骤如下：

1)进行钢包喂丝操作时，首先进行钢包1的底部吹氩，一定压力和流量的氩气通过钢包底部的透气砖吹入钢液，在氩气的驱动下，吹氩口上方的钢液表面形成无渣区；

2)位于钢包1正上方可升降的钢包喂丝辅助装置A的浸没罩A2下降并插入钢液中，使其内部基本上与大气环境相隔离，形成一个较封闭的惰性气体环境，浸没罩内的钢液液面形成钢渣含量极低的纯净区域；

3)进行喂丝操作，由于没有钢渣层影响，金属丝线通过喂丝机3的金属丝线导出管3a传递入钢包喂丝辅助装置A的引导管A3内，而由于此时的浸没罩A2已经在步骤2)中插入钢液中，即等同于将金属丝线直接喂入了钢液的内部，避免了丝线在未进入钢液就熔化以及由于钢渣过厚导致丝线无法进入钢液的现象，且浸没罩挡住了金属丝线进入钢水时产生的钢液喷溅；

4)步骤3)中同时启动通风除尘装置5，将喂丝时产生的气体和烟尘排入除尘系统，减少环境污染，防止对人员健康的损害。

步骤3)中开启抽真空装置5a，由于该抽真空装置通过抽真空装置管路5b与钢包喂丝辅助装置A的浸没罩A2连通，开启抽真空装置可在浸没罩内形成一定的真空状态，改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失和提高合金收得率。

实施例1：在300吨转炉钢厂冶炼管线钢喂硅钙线。

某厂在300吨转炉钢厂RH工位将原有简单喂丝机按照本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法进行了改造，冶炼X70管线钢，该钢种要求进行钙处理，原喂丝装置喂入500米Ф16mm包芯线，其中含Si-28％Ca合金粉末，每米合金量合350g,原操作总计喂入合金粉末约175kg,其中含钙49公斤，操作结束以后钢水中钙含量波动在15-45ppm，平均约21ppm,钙的收得率为13％。

改造后，增添了本发明的钢包喂丝辅助装置A，该钢包喂丝辅助装置的浸没罩A2的覆盖面积为面积1000×1000mm。钢包到达喂丝工位以后，钢包以180-250升/分钟的流量吹氩底吹氩使钢液表面形成无渣区。目测吹开渣面后立即将浸没罩下降插入钢液，使其内部基本上与大气相隔离，形成一个较封闭的惰性气体环境，之后进行喂丝操作。

多炉统计表明，采用同类包芯线，在平均喂入量为417米的情况下，钢中的钙含量波动在18-42ppm波动，平均钙含量23ppm,钙的平均的收得率为17％。上述结果表明，钙的收得率明显提高，且波动范围变窄。

实施例2：在300吨转炉钢厂冶炼低碳铝镇静钢喂镁线。

在同一台RH上针对低碳铝镇静钢进行喂镁包芯线处理，镁包芯线外面为钢带壳，内包Ф12.8Al-18％Mg合金线材，其中合金为每米322克，折合金属镁58克。原工艺实际喂丝量为500米，钢中残镁量18ppm，折合收得率19％。

采用本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法后，钢包底吹氩流量160升/分钟，喂丝500米以后，测定钢中残镁量23ppm,折合收得率24％。

通过上述说明及实施例，本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，由于没有钢渣层影响，丝线直接喂入钢液，避免了丝线在未进入钢液就熔化以及由于钢渣过厚导致丝线无法进入钢液的现象，有效提高了丝线的收得率；且本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，其设计的浸没罩挡住了喂丝时产生的钢液喷溅，并可将喂丝时产生的气体和烟尘排入除尘系统，减少环境污染，防止对人员健康的损害；另外，本发明的一种钢包喂丝辅助装置及钢包喂丝方法，其设计配备的抽真空装置在开启后可在浸没罩内形成一定的真空状态，改变钢包内钢液的冶金反应条件，提高部分冶金反应速度、防止有用元素氧化损失和提高合金收得率。