[发明专利]钢水包气体搅拌的方法及搅拌气体控制装置

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体的涉及一种钢水包气体搅拌方法和适用于该钢水包气体搅拌方法的搅拌气体控制装置，本发明的钢水包气体搅拌方法主要适应于钢水二次精炼各种工艺过程中所采用的钢包气体底吹搅拌。

背景技术

现代炼钢技术，炼钢工艺被分成一次冶炼和炉外精炼，一次冶炼是基本的冶炼生产。在电炉或转炉中将碳和磷氧化后，钢水直接倒入钢水包进行炉外精炼，这样使得炼钢更加经济。仅在钢水包中进行的二次冶金便包括了生产优质钢需要的所有工艺措施，这些措施所涉及的设备包括CAS炉、LF炉、RH炉、VD炉、VOD炉等，均是在钢水包容器中对钢水进行精炼处理的设备。

钢包吹气搅拌具有均匀钢液温度和成分，强化渣-金界面反应和促使非金属夹杂物上浮并去除杂质等作用。通常的吹气搅拌方法有两种：其一是插入式，即从钢液表面插入耐材包裹的中空钢管，惰性气体通过钢管出口到达指定液位后吹出；其二是底吹式，即惰性气体通过安装在钢包底部的透气砖吹出。无论采用何种形式，当吹气强度增加后，现有生产中均有发生钢渣被气体吹出钢包的现象，进而限制了气体吹入流量，使得搅拌功不能按需要提高，限制了钢水包搅拌的效果。吹入钢水包的搅拌气体有多种，其中最常用的惰性气体是氩气。

为了防止钢渣被气体吹出钢包，在现有的一些VD(Vacuum Degassing)、VOD（Vacuum Oxygen Decarburization）真空精炼设备中，在钢水包的上方一般有一个防溅盖，也被称作防热屏，用于挡住钢水液面的热辐射和底吹氩时带出的飞溅渣，保护真空罐盖。

现有的钢水包中底吹氩的透气砖一般在布置钢包底部离包底中心约1/2~2/3倍钢包半径处。专利号为CN201020535020.6的中国专利公开了一种侧底复吹精炼钢水包，该侧底复吹精炼钢水包提出一种透气砖布置在钢包侧面的钢水包，与大钢处理量相适应实现大搅拌功，并相对减小惰性气体流量，使其具有较好的经济性，使用时能够防止钢渣飞溅较高。

上述两种现有技术均为从设备结构出发解决气体底吹搅拌带来的钢渣飞溅问题，但是搅拌气体仍然采用连续气流，并通过流量孔板组合变化来控制搅拌气体的气体流量大小，从设备结构出发虽然在一定程度上能够解决气体底吹搅拌带来的钢渣飞溅问题，但是还存在投资大，成本高的缺点，并不能被大量推广应用。

关于现有的钢水包气体底吹搅拌的连续气体的控制系统，其主要设备如图1所示，它由控制器8、不同开口面积的四个流量孔板10、气动切断阀9和管路组成。另外，文献《钢包底吹氩自动控制系统》（赵彦伟等，自动化应用，2011，（04））公开了节流孔板控制原理及应用，在文献《精炼炉底吹氩智能控制系统的研究》（张浩，西安理工大学学位论文）中，甚至还公开了一种采用高速电磁阀用PWM技术和PCM技术获得稳定的连续气流的技术方案。

综上可知，由于钢水包一般深度较大，直径较小，在钢水包中采用连续气流底吹搅拌带来的问题是明显的：采用大流量的搅拌气体底吹时搅拌效果好但会产生钢渣飞溅，采用小流量的搅拌气体底吹时不发生飞溅但会导致搅拌效果达不到要求的缺陷。

鉴于此，本发明旨在探索一种钢水包气体搅拌方法及搅拌气体控制装置，该钢水包气体搅拌方法能够不仅能够采用大流量的搅拌气体对钢水包进行底吹搅拌，取得较好的搅拌效果，而且还能够防止钢渣飞溅，提高安全性能，减少钢水包内衬的侵蚀，提高钢水包的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种钢水包气体搅拌方法及搅拌气体控制装置，该钢水包气体搅拌方法能够不仅能够采用大流量的搅拌气体对钢水包进行底吹搅拌，取得较好的搅拌效果，而且还能够防止钢渣飞溅，提高安全性能，减少钢水包内衬的侵蚀，提高钢水包的使用寿命。

要实现上述技术目的，本发明首先提出了一种钢水包气体搅拌方法，该方法为：进入钢水包的搅拌气体为脉宽和占空比均可调的断续气体。

进一步，所述搅拌气体为惰性气体；

进一步，所述搅拌气体为氩气；

进一步，进入钢水包的所述搅拌气体为至少一路。

本发明还提出了一种用于上述钢水包气体搅拌方法的搅拌气体控制装置，包括电气控制系统和与每路搅拌气体一一对应设置并与钢水包相连的主管路，所述主管路上设有稳压气罐、减压阀、常开手动阀、用于检测搅拌气体压力的压力变送器、用于测量搅拌气体流量的流量变送器和用于调制搅拌气体脉宽或占空比的快速切断阀，所述流量变送器和所述快速切断阀分别与所述电气控制系统电连接。

进一步，还包括与所述快速切断阀和常开手动阀并联的常闭手动阀；