[发明专利]高压底吹精炼铸造装置以及用其冶炼高氮钢的方法

权利要求书

1.一种高压底吹精炼铸造装置，包括铸造装置本体，顶盖系统，顶盖系统的顶盖盖于铸造装置本体上，用螺栓紧固，铸造装置本体的底部固结有水冷活动底板，其特征在于，所述装置还包括感应线圈、底吹系统；所述的铸造装置本体为层状筒形结构，由外向内的结构为：安全耐火层、水冷铜坩埚层、分割耐材片，所述的感应线圈呈螺旋形缠绕于安全耐火层外壁，感应线圈与电控柜调节装置连接，所述的底吹系统安装在水冷活动底板上。

2.根据权利要求1所述的高压底吹精炼铸造装置，其特征在于，所述感应线圈是主体内通高速冷却水的铜质中空管。

3.根据权利要求1所述的高压底吹精炼铸造装置，其特征在于，所述的安全耐火层由耐火泥料捣打而成，位于感应线圈之内，水冷铜坩埚层之外。

4.根据权利要求1所述的高压底吹精炼铸造装置，其特征在于，水冷铜坩埚层由一组水冷铜板和一组分割耐材片间隔均匀排列，呈圆筒形分瓣结构，其中水冷铜板是由紫铜制成的内部为空腔的结构，水冷铜板内通高速冷却水，下端有冷却水入口，上端有冷却水出口；分割耐材片是由耐火材料制成的薄片。

5.根据权利要求4所述的高压底吹精炼铸造装置，其特征在于，所述的每组水冷铜板分别是16个、24个或者32个，分割耐材片与水冷铜板对应，每组分割耐材片分别是16个、24个或者32个。

6.根据权利要求1所述的高压底吹精炼铸造装置，其特征在于，水冷活动底板是圆形铜板，内部为空腔结构，偏心开有用于装配底吹系统底吹塞的孔，中心放置有耐材稳流器，边缘与水冷铜坩埚层通过螺栓密封。

7.根据权利要求1所述的精炼铸造装置，其特征在于，所述底吹系统由底吹塞和流量控制仪组成，底吹塞由耐火材料制成，底吹塞上开有3~5个透气孔，流量控制仪置于精炼铸造装置外，底吹塞与流量控制仪连接，流量控制仪与氮气源连接。

8.根据权利要求1所述的精炼铸造装置，其特征在于，所述顶盖系统是由水冷铜板制成，呈圆拱形，顶部装有炉盖吊环、压力表和气体安全放散阀，边缘有密封螺栓，内部配有铸锭吊环及其升降装置。

9.一种用权利要求1所述装置冶炼高氮钢的方法，其特征在于，具体步骤包括：

a、装料：接通感应线圈，底吹氮气，吊起高压底吹精炼铸造装置的顶盖，将预先熔炼好的钢水倒入炉内，钢水冲击炉底稳流器，钢液面不断上升，待注满后盖好顶盖并密封；

b、生壳：调整感应线圈功率，使得钢水产生的感应热与水冷铜板带走的钢水热量达到平衡状态，从而在钢水与器壁之间产生凝固薄壳；

c、熔炼：从顶部充入氮气，形成高压气氛；从底部的底吹塞内通入固定流量的氮气进行底吹搅拌熔炼，钢水与水冷铜坩埚层之间始终保持凝固薄壳，在此高压底吹条件下熔炼，实现钢水高效增氮；

d、铸造：当钢水中氮含量达到需要的数值后，停止底吹氮气，慢慢降低感应线圈功率并提高冷却水流量，凝固薄壳逐渐变厚，同时调节铸锭吊环升降装置，将铸锭吊环插入正在降温的钢液中，最终形成带有吊环的高氮钢铸锭；

e、吊装：高氮钢铸锭冷却后，释放炉内高压氮气，打开螺栓并移走顶盖，吊起高氮钢铸锭，然后重新开展下一周期的冶炼。

10.根据权利要求8所述的用高压底吹精炼铸造装置冶炼高氮钢的方法，其特征在于，所述方法在2MPa以内的环境下进行。