一种出钢过程中的双挡装置及双挡方法与流程

本发明属于钢铁冶金转炉炼钢，尤其涉及一种出钢过程中的双挡装置及双挡方法。

背景技术：

1、转炉出钢过程中，含氧化铁、氧化磷等组分的炉渣若随钢水进入钢包，将显著降低钢水洁净度，增大回磷风险，降低合金收得率，并加剧钢包耐材侵蚀，加重后续精炼负担。因此，出钢过程的有效挡渣是提高钢水质量、降低综合成本的关键环节。

2、现有挡渣技术主要分为内置式与外置式两类。内置式如挡渣球、挡渣锥或挡渣塞，在出钢末期投入炉内以堵塞钢流出口截留钢渣，但其作用时机滞后，无法抑制出钢前期及中期因涡流引发的卷渣；且受钢流出口经多炉次冲刷后变形、结瘤的影响，就座成功率波动较大，常需重复补投。外置式如滑板挡渣、气动挡渣，依靠炉外机构动作或喷吹气体形成阻隔，但滑板挡渣对下渣检测信号依赖性较强，存在动作延迟与误动作风险；气动挡渣则易加剧渣钢界面扰动，导致细小渣滴乳化悬浮，反而削弱挡渣效果。

3、实践中，也有采用两种机械类挡渣方案组合使用，例如，挡渣锥配合滑板挡渣。然而，此类组合仍存在明显不足：两者作用时机集中于出钢末期，对前中期卷渣缺乏控制；机械动作相互干扰，易造成挡渣锥偏位或滑板关闭不严。

技术实现思路

1、鉴于上述分析，本发明旨在提供一种出钢过程中的双挡装置及双挡方法，用以解决现有技术中对前中期卷渣缺乏控制、机械动作相互干扰易造成挡渣锥偏位或滑板关闭不严、挡渣效果不足、钢流出口结渣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、本发明提供了一种出钢过程中的双挡装置，包括设于钢流出口处的挡渣组件以及喷射方向朝向钢渣表面的稠化剂喷射组件；

4、挡渣组件包括沿轴向由上至下依次连接的涡流抑制罩、分流体和导向塞头，分流体和导向塞头上开设贯穿的过流孔。

5、进一步地，涡流抑制罩包括上封盘、外扩檐圈和下围挡边；

6、外扩檐圈套设于上封盘的外壁，外扩檐圈的外径大于钢流出口的直径，下围挡边设于外扩檐圈的下端面边缘。

7、进一步地，挡渣组件还包括设于分流体外壁的抗磨整径圈，抗磨整径圈设于导向塞头的外壁。

8、进一步地，抗磨整径圈包括圈基座、竖向导槽、扩径弹簧、切削爪瓣、上挡止台和下挡止台。

9、进一步地，切削爪瓣的数量为多个。

10、进一步地，切削爪瓣的下缘为斜刃，斜刃的前角为15°~30°、后角为5°~12°。

11、进一步地，相邻两个切削爪瓣之间具有排屑空隙，多个排屑空隙的总宽度占多个切削爪瓣构成的圆周长的20%~40%。

12、进一步地，圈基座在竖向导槽上的滑移行程与钢流出口的直径之比为0.1~0.3。

13、进一步地，稠化剂喷射组件包括喷头本体和套筒切换阀，喷头本体沿轴线开设中心直射通道，喷头本体围绕中心直射通道的外周开设外环旋流通道。

14、本发明还提供了一种出钢过程中的双挡方法，采用上述出钢过程中的双挡装置，双挡方法包括如下步骤：

15、步骤1：在出钢初期，将挡渣组件投放至钢流出口处，挡渣组件悬浮于钢水中，涡流抑制罩在渣钢界面处抑制漏斗涡形成；

16、步骤2：监测转炉出钢进程，当钢水出炉量达到炉内钢水总量的50%～70%时，采用稠化剂喷射组件以钢流出口为中心向钢渣表面喷吹稠化剂，持续喷吹至出钢结束；

17、步骤3：出钢末期，挡渣组件随渣钢界面下降，导向塞头坐入钢流出口形成堵塞截渣。

18、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

19、a）本发明提供的双挡装置，化学挡渣有效弥补了机械挡渣在作用时机上的先天缺陷，通过稠化剂喷头向钢渣表面持续喷射稠化剂，能在出钢全过程中主动提升炉渣黏度，从界面流变学层面抑制涡流将渣滴卷入钢水，这与被动等待出钢末期封堵的机械挡渣形成了前期主动预防、后期物理截留的时序互补，有效解决前中期钢水被污染的问题。

20、b）本发明提供的双挡装置，化学与机械作用的路径分离，能够解决传统组合方案的动作干扰风险，稠化剂的作用场在渣钢界面，挡渣组件的执行机构在钢流出口内部，两者在空间和动作逻辑上相互独立，使得化学抑渣作业能够连续、稳定地进行，不受出钢末期挡渣组件投放或就座过程的影响，既能够保证出钢末期的高效封堵，又能够减少因机械冲击或偏位导致的密封不严问题。

21、c）本发明提供的双挡装置，上封盘与外扩檐圈构成外径大于钢流出口直径的外张伞状刚性覆盖面，能够放大钢液最小汇流半径，降低钢流出口上方切向速度峰值与涡核压降，破坏漏斗涡形成基础；下围挡边设于外扩檐圈下端面边缘，能够使钢液在此发生固定点流动分离，破坏涡核轴对称性。

22、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。

1.一种出钢过程中的双挡装置，其特征在于，包括设于钢流出口处的挡渣组件以及喷射方向朝向钢渣表面的稠化剂喷射组件；

2.根据权利要求1所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述涡流抑制罩包括上封盘、外扩檐圈和下围挡边；

3.根据权利要求2所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述挡渣组件还包括设于分流体外壁的抗磨整径圈，所述抗磨整径圈设于导向塞头的外壁。

4.根据权利要求3所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述抗磨整径圈包括圈基座、竖向导槽、扩径弹簧、切削爪瓣、上挡止台和下挡止台。

5.根据权利要求4所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述切削爪瓣的数量为多个。

6.根据权利要求4所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述切削爪瓣的下缘为斜刃，所述斜刃的前角为15°~30°、后角为5°~12°。

7.根据权利要求4所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，相邻两个切削爪瓣之间具有排屑空隙，多个排屑空隙的总宽度占多个切削爪瓣构成的圆周长的20%~40%。

8.根据权利要求4所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述圈基座在竖向导槽上的滑移行程与钢流出口的直径之比为0.1~0.3。

9.根据权利要求1至8任一项所述的出钢过程中的双挡装置，其特征在于，所述稠化剂喷射组件包括喷头本体和套筒切换阀，所述喷头本体沿轴线开设中心直射通道，所述喷头本体围绕中心直射通道的外周开设外环旋流通道。

10.一种出钢过程中的双挡方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的出钢过程中的双挡装置，所述双挡方法包括如下步骤：