[发明专利]一种去除钢包的钢液中夹杂物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢液洁净化技术，具体涉及一种去除钢包的钢液中夹杂物的方法。

背景技术

钢中非金属夹杂物亦简称为“夹杂物”，其在钢中的含量的多少对于金属材料的性能具有非常大的影响。首先，夹杂物的存在破坏了金属材料基体的连续性，造成金属材料组织的不均匀，使金属材料的力学性能，特别是金属材料的塑性、韧性和疲劳强度大幅度下降。另外，夹杂物还会使钢的冷热加工性能变差。例如，轴承钢的疲劳裂纹，铸坯的表面缺陷以及线材的抗拉断性能等都与夹杂物含量直接相关。另外，钢中夹杂物对于冶炼过程亦会造成不良影响。具体地讲，在钢液冶炼过程中，夹杂物容易在耐火材料壁面沉积，过量沉积势必造成RH浸渍管和结晶器浸入式水口的堵塞，不仅会降低耐火材料的使用寿命，而且还会直接影响生产的连续性和稳定性。

目前，已经研究和开发的去除钢中夹杂物的主要技术包括气体搅拌、渣洗、真空处理、中间包控流、中间包过滤器以及电磁净化等。在上述去除钢中夹杂物的技术当中，由于受夹杂物的实际去除效果、去除成本以及技术复杂程度等因素的限制，实际上只有气体搅拌的方法得到了较为广泛的应用。

在使用气体搅拌技术去除钢包的钢液中夹杂物的过程中，开始搅拌时夹杂物的去除效率较高，但随着气体搅拌时间和搅拌强度的增加，夹杂物的去除效率会不断下降，其最大去除率约为80％，因此效果并不理想。

发明内容

根据目前钢液中夹杂物去除技术所存在的缺点和不足，本发明通过使用导电材料将钢液与大地或电位为零的部位连接，使钢液中夹杂物保持电中性，减少或消除夹杂物间的电排斥力，增加夹杂物间的聚和长大速度，达到有效去除钢液中夹杂物的目的。

根据以上目的，本发明提供了一种去除钢包的钢液中夹杂物的方法，所述方法包括导电材料的选择和导电材料的布置方式两项内容，其中：

A：导电材料的选择：所选择的导电材料包括从镁碳质材料、铝碳质材料、锆碳质材料、碳化硅材料、碳化硼材料、硼化锆材料、钼金属材料、钨金属材料和铂金属材料中选择的一种或多种组合使用的材料；

B：导电材料的布置方式：导电材料的一端通过导体与大地或电位为零的部位连接，另外一端直接与钢液接触或者插入钢液中，

其中，导电材料从钢液上部插入钢液中，或者埋设在钢包底部或侧壁的耐火材料中，或者是直接和钢包内衬耐火材料相连接。

将钢液通过导电材料与大地或电位为零的部位连接后，可以对钢液搅拌处理5min-20min。从而得到较为理想的效果，其夹杂物去除率可达90％以上，最高可达98％。

本发明的效果如下：

(1)去除钢液中夹杂物效果显著：将钢液通过导电材料与大地或电位为零的部位连接，使钢液中夹杂物保持电中性，减少或消除夹杂物间的电排斥力，增加夹杂物间的聚和长大速度，进而得到了有效去除，其去除效果可以达到90％以上；

(2)夹杂物去除过程简单方便：只需通过导电材料将钢液与大地或电位为零的部位相连接，不需对目前的处理工艺做任何改动，因此，夹杂物去除过程简单方便，且无需额外费用。

具体实施方式

本领域技术人员普遍认为钢液中的非金属夹杂物是电中性的，即，钢液中的夹杂物本身不带有任何电荷。因此，使用气体搅拌来去除钢包的钢水中的夹杂物的技术和工艺也是基于在此前提下而建立的。

然而，夹杂物在钢液中多以固态形式存在，由于夹杂物与钢液间在密度和形态等方面存在差异，使得在使用气体搅拌钢包中的钢液的过程中夹杂物和钢液间将产生相对运动。这种夹杂物和钢液间的相对运动会使夹杂物和钢液间产生摩擦；另外，不断流过耐火材料壁面的钢液亦会与其产生摩擦。根据摩擦起电的原理，当两个不同的物体互相摩擦时，因为不同物体的原子核束缚核外电子的能量不同，所以其中必定有一个物体失去电子，另一个物体得到电子。由于两个物体间产生了电子的转移，因此，得到电子的物体带负电，而失去电子的物体带正电。也就是说，钢液中的夹杂物在钢包气体搅拌过程中是带电的，而且其带电量会随着摩擦时间和摩擦强度的增加而增加。

一旦夹杂物带电，由于夹杂物颗粒间产生电排斥力，那么随着夹杂物带电量的增加，将降低夹杂物间的聚和长大速度或彻底抑制夹杂物间的聚和长大。由于夹杂物的聚和长大是夹杂物去除过程中的重要环节，因此，如果夹杂物不能聚和长大，那么夹杂物就将一直留在钢中。