一种用于转炉出钢过程的抑涡帽和挡渣装置的制作方法

本发明属于钢铁冶金转炉炼钢，尤其涉及一种用于转炉出钢过程的抑涡帽和挡渣装置。

背景技术：

1、转炉吹炼过程中会生成含氧化铁、氧化磷等成分的炉渣。出钢时若炉渣随钢水进入钢包，会降低钢水洁净度、增大回磷风险、降低合金收得率，并加重后续精炼的造渣与处理负担，同时加剧钢渣对钢包耐材的侵蚀。因此，转炉出钢过程的有效挡渣长期被视为提高钢水质量、降低综合成本的关键环节之一。

2、目前，通常采用中心浇注或穿设金属杆的一次性耐火挡渣锥，出钢中末期由人工或机械臂将其对准出钢口送入就坐，出钢结束后锥体与金属杆通常一并报废。

3、但是，一方面，出钢口入口处常有大块炉渣或凝渣堆积、堵塞，使得挡渣锥无法顺利到达预定位置、难以准确对中与就坐，无法有效封堵；另一方面，出钢口在经过多炉次高温钢流冲刷后逐渐被侵蚀、扩径、失圆乃至变形，挡渣锥与出钢口的配合间隙增大、贴合变差，同样会导致挡渣锥无法稳定定位与密封，挡渣成功率下降。

技术实现思路

1、鉴于上述分析，本发明旨在提供一种用于转炉出钢过程的抑涡帽和挡渣装置，用以解决现有技术中挡渣锥挡渣效果不足、下渣控制效果波动、重复利用性差、出钢口变形中的至少一个问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种用于转炉出钢过程的抑涡帽，包括顶盖板、环形帽檐、环形裙边和径向破涡筋；

4、环形帽檐套设于顶盖板的外壁，顶盖板和环形帽檐的上表面均向下倾斜，环形帽檐的外径大于出钢口的直径，环形裙边设于环形帽檐的下端面边缘，径向破涡筋设于环形帽檐的下端面且位于环形裙边与顶盖板之间，径向破涡筋沿环形帽檐的径向设置，将环形裙边与顶盖板之间的环形空间分隔为多个互不连通的扇形区。

5、进一步地，顶盖板的顶面相对水平面的倾角为5°～15°，环形帽檐的顶面相对水平面的倾角为5°～15°。

6、进一步地，环形帽檐的外径为出钢口入口直径的2.5~5.0倍。

7、进一步地，环形裙边的轴向高度为环形帽檐外径的0.05~0.15倍。

8、进一步地，径向破涡筋的数量为3~12个，径向破涡筋的径向长度为环形帽檐外径的0.03~0.08倍。

9、进一步地，抑涡帽、导流基体和导入锥体采用刚玉尖晶石质浇注料或铝镁碳质。

10、本发明还提供了一种用于转炉出钢过程的挡渣装置，包括连接杆以及沿轴向由上至下依次设置的抑涡帽、导流基体和导入锥体，连接杆依次贯穿抑涡帽、导流基体和导入锥体且与三者固定连接，导流基体和导入锥体上开设贯穿的导流通道；抑涡帽为上述抑涡帽。

11、进一步地，沿插入方向，导入锥体的直径逐渐减小。

12、进一步地，导流通道的数量为6~8个。

13、进一步地，多个导流通道的总等效通流面积为出钢口有效通流面积的0.55~0.90倍。

14、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

15、a）本发明提供的用于转炉出钢过程的抑涡帽，通过顶盖板与环形帽檐的几何放大消旋、环形裙边的反向涡耗散、径向破涡筋的机械整流三重机制协同，能够有效削弱旋涡驱动力，能够实现高效、稳定、抗干扰的主动抑涡挡渣功能。

16、b）本发明提供的用于转炉出钢过程的抑涡帽，顶盖板与环形帽檐构成外张的伞状刚性覆盖面，其外径大于出钢口直径，能够强制将钢液的最小汇流半径从出钢口半径放大至帽檐外径，汇流半径增大后，出钢口上方的切向速度峰值和涡核压降会大幅降低，使得旋涡无法获得足够的抽吸力将上层钢渣卷入钢流，因此，能够从几何条件上直接破坏漏斗涡的形成基础。

17、c）本发明提供的用于转炉出钢过程的抑涡帽，环形裙边设于环形帽檐的下端面边缘，其下缘锐缘使得绕过帽檐的钢液在此处发生固定点流动分离，直接破坏涡核的轴对称性；同时，径向破涡筋沿径向设置在环形帽檐的下端面与顶盖板之间的环形帽檐下腔内，将环形空间分隔为多个互不连通的扇形区，机械阻断钢液的切向运动分量，只保留径向与轴向分量，实现钢液进入下方通道前的整流消旋。二者协同作用，确保即使存在残余旋流，也能被充分削弱。

18、d）本发明提供的用于转炉出钢过程的抑涡帽，顶盖板和环形帽檐的上表面均向下倾斜，使得沉降于抑涡帽上表面的渣壳、渣块能够沿斜面自行滑落，缓解渣块在顶面堆积而改变装置的重心位置与整体等效比重，从而保证装置在随渣钢界面浮动过程中的姿态稳定性与平衡性，减少因重心偏移导致倾覆或插入失败的情况发生，确保抑涡帽始终稳定地停留在渣钢界面附近发挥抑涡作用。

19、e）本发明提供的用于转炉出钢过程的抑涡帽，环形帽檐向外下方延伸的外张结构，在抑涡帽发生倾斜时，下沉一侧的过流断面减小、局部流速增大、静压降低，从而产生使抑涡帽回复正位的恢复力矩，其作用原理与伞形浮体的自扶正效应相同。该自扶正功能使得抑涡帽在出钢末期强扰动流场中仍能保持水平姿态，保证对中精度和抑涡效果的持续稳定性。

20、f）本发明提供的用于转炉出钢过程的挡渣装置，通过连接杆将抑涡帽、导流基体和倒锥形导入锥体固定连接，形成自上而下的刚性整体。其中，倒锥形的导入锥体在插入时利用渐缩锥面与出钢口内壁的渐进配合实现自定心导向，自动修正投放偏差、确保装置精准对中，并在出钢末期依靠重力坐入出钢口形成楔形堵塞完成可靠截渣；导流基体与导入锥体上开设的贯穿导流通道则将经抑涡帽消旋后的钢水均匀分流引出，减少钢流集中冲刷，同时其通流面积可控，在保证出钢效率的前提下兼顾末期挡渣灵敏度。

21、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

1.一种用于转炉出钢过程的抑涡帽，其特征在于，包括顶盖板、环形帽檐、环形裙边和径向破涡筋；

2.根据权利要求1所述的用于转炉出钢过程的抑涡帽，其特征在于，所述顶盖板的顶面相对水平面的倾角为5°～15°，所述环形帽檐的顶面相对水平面的倾角为5°～15°。

3.根据权利要求1所述的用于转炉出钢过程的抑涡帽，其特征在于，所述环形帽檐的外径为出钢口入口直径的2.5~5.0倍。

4.根据权利要求1所述的用于转炉出钢过程的抑涡帽，其特征在于，所述环形裙边的轴向高度为环形帽檐外径的0.05~0.15倍。

5.根据权利要求1所述的用于转炉出钢过程的抑涡帽，其特征在于，所述径向破涡筋的数量为3~12个，所述径向破涡筋的径向长度为环形帽檐外径的0.03~0.08倍。

6.根据权利要求1所述的用于转炉出钢过程的抑涡帽，其特征在于，所述抑涡帽、导流基体和导入锥体采用刚玉尖晶石质浇注料或铝镁碳质。

7.一种用于转炉出钢过程的挡渣装置，其特征在于，包括连接杆以及沿轴向由上至下依次设置的抑涡帽、导流基体和导入锥体，所述连接杆依次贯穿抑涡帽、导流基体和导入锥体且与三者固定连接，所述导流基体和导入锥体上开设贯穿的导流通道；所述抑涡帽为根据权利要求1至6任一项所述的抑涡帽。

8.根据权利要求7所述的用于转炉出钢过程的挡渣装置，其特征在于，沿插入方向，所述导入锥体的直径逐渐减小。

9.根据权利要求7所述的用于转炉出钢过程的挡渣装置，其特征在于，所述导流通道的数量为6~8个。

10.根据权利要求9所述的用于转炉出钢过程的挡渣装置，其特征在于，多个导流通道的总等效通流面积为出钢口有效通流面积的0.55~0.90倍。