[发明专利]一种注流保护方法及保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶金行业浇注金属液的生产方法及装置，尤其涉及一种对注流进行保护浇注的方法及相应的保护装置。

背景技术

在钢铁及合金制造的过程中，金属原料往往先通过配料、电炉初炼、钢包精炼、真空脱气等工序的处理，最后再将温度与成分到位，并达到一定纯净度水平的液态金属由一个容器注入到另一个容器中。通常情况下，液态金属是通过盛钢桶注入至锭模或者其他容器的(比如中间包)。这一注入液态金属的作业被称为浇注，而过程中液态金属流被称为注流。

通常情况下，液态金属不是直接注入锭模的，而是先通过由耐火材料砌筑成的管道，再进入锭模。如图1所示，注流由盛钢桶1的滑动水口机构3流出后，经过浇道4，最后由锭模2底部的上升孔进入锭模2，此时液态金属出现类似“喷泉”的流态，这就是所谓的出苗。出苗的金属流将吊挂在锭模2底部上方一定距离的保护渣纸袋烧损后，粉状或颗粒状的铸钢渣自然下落铺展在逐渐上升的金属液面上，并形成液渣层、烧结层、粉渣层三层结构。锭模2的金属液若上升线速度控制适宜，则保护渣的三层结构本身将为金属液面提高良好的保护作用。当液态金属上升至热冒部分时，适当减小盛钢桶的水口流量，控制金属液的上升线速度，以弥补金属液的液态收缩。最后随着金属液的冷却、凝固得到组织致密的铸锭，并流转至后道工序进一步予以加工。此为底注金属的一般方法。

在上述的底注液态金属过程中，浇注开始的Δt时间内盛钢桶内金属液具有最高的压头，因此浇注系统内金属液流速最大，且各管道不能被瞬时充满，金属液在浇注系统内呈现出紊乱的流态。而浇注系统与整个大气环境相连通，这样紊乱流态的金属液直接与浇注系统内气相中的氧接触形成氧化薄膜被卷入金属液形成二次氧化产物。同时空气中的氮气、氢气直接被卷入金属液形成吸气。因此开浇出苗初期是浇注过程中最不稳定和危险的阶段。待出苗金属液在锭模内形成稳定的上升液面并被保护渣完好地覆盖，此时各管道已完全被金属液充满，从盛钢桶水口下落的注流在浇注系统的垂直的浇道内形成混冲区，破裂的金属液直接暴露于液面上方的气相环境，并形成二次氧化产物(氧化薄膜)和发生吸气现象。这些二次氧化的产物颗粒一般说来比冶炼中的脱氧产物尺寸要大得多，而且其数量也多于脱氧产物。这是因为经过精炼脱气处理的钢液中氧含量已经极其有限，且冶炼过程中的脱氧反应只能形成较细小的脱氧产物颗粒，且数量也受到限制，而浇注过程中从大气环境中到钢液中的氧却是源源不断的。同时这些氧化产物在较短的浇注的时间内较难以充分上浮，其中一部分将难以避免地被逐渐生长的柱状晶捕获，并最终形成的宏观氧化夹杂物影响钢材的各种性能。被吸入的气体中的氢、氮也会恶化钢锭的质量和并降低钢的洁净度。

为了解决浇注过程的二次氧化与吸气问题，目前的技术通常有以下几种：

1.在盛钢桶的水口周围设置多孔的环管或者透气的耐火材料，并通入惰性气体在注流周围形成气幕保护，如公开号为CN2717576，公开日为2005年8月17日，名称为“模注氩气保护装置”的中国专利文献公开的模注氩气保护装置；

2.使用预置在浇盆砖中的保护罩，再通过进气管或透气砖向罩内通入惰性气体对注流加以保护；

3.将上述两种方案结合，例如公开号为CN2579558，公开日为2003年10月15日，名称为“钢液模铸全封闭氩气保护浇注装置”的中国专利文献公开的钢液模铸全封闭氩气保护浇注装置；

然而上述各浇铸方法却具有如下的缺点：

1.上述方法或装置只能在金属液开始浇注后对水口周围的注流进行气幕保护，无法杜绝浇注初期注流在流钢系统内与空气的大量接触；

2.注流浇注过程中下落的钢流与吹入的惰性气体必然在浇注系统入口处形成负压，若采用上述方法和装置对注流进行保护，由于水口与浇注系统入口存在一定距离的间隙，即整个保护系统与大气环境连通，这样必然造成大量的空气的吸入。

发明内容

本发明的目的是提供一种注流保护方法，该方法通过对开浇出苗的注流进行保护，从而实现对注流的完全遮蔽，并在注流周围形成微正压保护气氛，从而杜绝吸气现象以及注流的二次氧化。本发明的另一发明目的是提供一种注流保护装置，其用于本发明所述的注流保护方法中。

本发明的技术构思为：采用氩气对金属注流进行全过程保护浇注，其中包括在金属液进行浇注前对浇注系统进行预吹扫，在浇注过程中对金属注流进行全过程微正压氩气保护，从而避免浇注过程中，金属液发生二次氧化与吸气现象，进而实现降低氧化夹杂物的出现的几率，提高冶金质量的目的。

根据上述发明目的和发明构思，本发明提供了一种注流保护方法，其包括下列步骤：