防止覆盖剂卷入的中间包及其使用方法与流程

1.本发明涉及中间包技术，特别涉及一种防止覆盖剂卷入的中间包及其使用方法。


背景技术：

2.连铸工艺流程包括钢包、中间包和结晶器等设备。中间包是一种耐火材料容器，通常包括中间包本体、长水口和浸入式水口等，长水口设置在中间包本体上侧，浸入式水口设置在中间包本体下侧，钢包中钢水由长水口进入中间包后再由浸入式水口进入结晶器。
3.中间包主要有如下冶金功能：一、分流作用：对于多流连铸机，由多水口中间包对钢水进行分流；二、连浇作用：多炉连浇时，中间包存储的钢水在换包过程中起到衔接作用；三、减压作用：连铸过程中提供一个稳定的钢水液位，以减小钢水流对结晶器凝固坯壳的冲刷；四、防止二次氧化作用：对中间包内钢水液面添加覆盖剂或采用吹氩等技术措施，以减少中间包内钢水受外界氧源污染；五、夹杂物去除作用：钢水在中间包内停留足够时间，以使钢水中非金属夹杂物的颗粒上浮并去除。
4.钢水浇注过程中，尤其是在低吨位浇注时，中间包内钢水液位如降低到临界液位时就会在浸入式水口上方形成旋涡，使得中间包钢水液面上的覆盖剂沿旋涡中心被卷入至浸入式水口内，从而影响钢坯质量问题，导致钢坯成品率降低，增加生产成本。目前用于抑制中间包覆盖剂卷入或旋涡卷渣的技术主要有以下几种：一、控制钢包开浇高度，例如中国专利201510594862.6公开了一种防止中间包卷渣的方法，该方法根据中间包内钢水重量的变化对钢水罐（即钢包）开浇高度实现自动定位控制，以达到最大限度的降低钢水罐底部与中间包液面的高度差，从而减轻钢水注流对中间包熔池产生的搅动，防止中间包内出现卷渣。
5.二、优化塞棒结构，例如中国专利201810294020.2公开了一种连铸防卷渣塞棒，该塞棒借助防卷渣功能段的独特形状，实现削弱甚至抵消中间包钢水汇流旋涡的产生、降低连铸卷渣风险的目的。
6.三、在中间包钢水出口增设抑制漩流装置，例如中国专利201120535201.3公开了一种中间包浇钢口防卷渣帽，该防卷渣帽呈“礼帽”形，帽盔开口端带有帽沿，帽盔上面设有固定杆，沿帽盔圆周中部斜向开有至少两个进钢孔有效抑制浇注末期中间包内钢水形成涡流，从而防止卷渣；又如中国专利201220546085.x公开了一种降低大方坯中间包卷渣液面高度的装置，该装置主要由旋流抑制器组成，旋流抑制器由柱体及其顶部的平台构成，呈直角形，柱体底部固定在每个中间包出水口周围的包底永久层上，平台位于出水口正上方，以防止中间包在浇注过程中造成卷渣，从而提高钢水的纯净度和收得率。
7.这些技术的原理都是通过抑制旋涡产生来实现，但仍然存在旋涡产生的问题，由此，这些技术只能在一定程度上减少卷渣量，无法完全避免低吨位条件下中间包卷渣问题。
8.另外，目前中间包采用的吹氩技术也无法实现完全隔绝空气，例如中国专利201520435558.2公开了一种吹氩密封中间包，该中间包是通过在永久层上部埋入吹氩导管，并通过吹氩支管穿过工作层与吹氩导管相连，使吹氩支管位于钢液面上，由此在钢液面上实现氩气氛围并隔绝空气，该中间包虽然可以在一定程度上隔绝空气，但需要的吹氩流量较大，实际使用中氩气不可能做到完全覆盖钢液面，无法完全避免二次氧化。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种防止覆盖剂卷入的中间包及其使用方法，所述中间包通过在开口处设置中间包盖并结合中间包内堰板结构，实现了中间包浇注区的密封结构，使得浇注区无需采用覆盖剂也能防止钢水二次氧化，同时避免低吨位浇注时覆盖剂卷入的问题。
10.本发明是这样实现的：一种防止覆盖剂卷入的中间包，包括中间包本体、长水口和浸入式水口；所述中间包还包括中间包盖和堰板；所述中间包盖设置在中间包本体的开口上，中间包盖和开口的连接处设置密封纤维；所述堰板沿竖直方向固定设置在中间包本体内部，并将中间包本体内部分隔为混合区和浇注区，堰板上设置通钢孔；所述混合区上方的中间包盖上相邻设置长水口孔和辅助孔，长水口孔内设置长水口；所述浇注区上方的中间包盖内设置氩气管路，中间包本体在浇注区下部设置浸入式水口。
11.所述堰板设置在中间包本体长度方向的1/2~1/4处并靠近浸入式水口。
12.所述通钢孔和中间包本体内底面之间的距离为0~300mm。
13.所述通钢孔由混合区向浇注区设置向上倾角。
14.所述倾角角度为0~80
°
。
15.所述中间包还包括湍流控制器并设置在混合区下部与长水口对应位置。
16.一种防止覆盖剂卷入的中间包使用方法，采用所述的中间包，所述方法包括如下步骤：先对浇注区通氩气吹扫，然后进行钢水浇注，钢水由长水口进入混合区；待钢水液面高于通钢孔后，通过辅助孔对长水口附近钢水液面添加覆盖剂；钢水由混合区经通钢孔进入浇注区，再由浸入式水口排出中间包。
17.所述钢水液面需高于通钢孔50~100mm后再添加覆盖剂。
18.本发明防止覆盖剂卷入的中间包，首先，通过在中间包本体开口处设置中间包盖和密封纤维，并在中间包本体内通过设置堰板得到混合区和浇注区，由此在浇注区能实现全密封空间，钢水进入浇注区后无需添加覆盖剂，只需预先进行少量氩气吹扫或者不进行吹氩即可防止钢水二次氧化，同时由于浇注区的钢液没有覆盖剂，亦可有效防止在低吨位浇注时覆盖剂卷入浸入式水口，从而不会影响钢坯质量。其次，中间包本体内设置湍流控制器和堰板，能对中间包内钢水流场进行有效控制，并有助于钢水内夹杂物上浮去除。
19.本发明防止覆盖剂卷入的中间包使用方法，基于所述中间包在浇注区能实现的全密封空间，能避免在浇注区使用覆盖剂，并在混合区的钢水液面高于通钢孔时对混合区添加覆盖剂，既能避免混合区钢水二次氧化问题，又能保证混合区钢水液面上的覆盖剂不会进入浇注区，尤其是在浇注区低吨位非稳态浇注时形成钢水旋涡也不会发生覆盖剂卷入浸
入式水口造成卷渣的问题。
20.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：浇注区钢水液面无需添加覆盖剂，只需少量氩气吹扫或不吹氩气即能防止钢水二次氧化，有效避免低吨位浇注条件下覆盖剂卷入，中间包结构简洁且易于实现，有助于保证钢坯质量和降低生产成本。
附图说明
21.图1为本发明防止覆盖剂卷入的中间包的结构示意图。
22.图中，1中间包本体，11中间包耐材层，2长水口，3浸入式水口，4中间包盖，5堰板，51通钢孔，6氩气管路，7湍流控制器。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
24.参见图1，一种防止覆盖剂卷入的中间包，包括中间包本体1、长水口2、浸入式水口3、中间包盖4、堰板5、氩气管路6和湍流控制器7。中间包本体1上方设置开口，中间包本体1内侧空间用于存储钢水，中间包本体1内侧包括中间包耐材层11。
25.中间包盖4设置在中间包本体1的开口上，中间包盖4和开口的连接处设置密封纤维。堰板5沿竖直方向固定设置在中间包本体1内部，并将中间包本体1内部分隔为混合区和浇注区。堰板5上设置通钢孔51，通钢孔51和中间包本体1内底面之间的距离优选为0~300mm，通钢孔51的截面可为矩形或者圆形，矩形的长边和宽边取值优选为50~300mm，圆形直径优选为50~300mm。通钢孔51由混合区向浇注区设置向上倾角，倾角（即和水平面的夹角）角度优选为0~80
°
。
26.混合区上方的中间包盖4上相邻设置长水口孔和辅助孔，长水口孔内设置长水口2，辅助孔用于添加覆盖剂。
27.浇注区上方的中间包盖4内设置氩气管路6，氩气管路6包括压力控制装置和流量控制装置，中间包本体1在浇注区下部设置浸入式水口3。中间包采用浸入式水口滑板控流以替代塞棒控流，不选用塞棒控流的原因在于塞棒控流方式需要在中间包盖上开孔用于设置塞棒，塞棒在控流过程中需要上下高频振动以控制开度，因此，浇注区如采用塞棒控流则无法满足完全密封的要求。
28.由此，浇注区由中间包本体1、中间包包盖4和堰板5以及密封纤维构成全密封空间，堰板5下部设置通钢孔51以连通混合区和浇注区，混合区上方因设置有长水口孔和辅助孔，因而混合区不是全密封的。
29.另外，湍流控制器7设置在混合区下部与长水口2对应位置，堰板5设置在中间包本体1长度方向的 1/2~1/4处并靠近浸入式水口。由此，通过在中间包内部设置湍流控制器和堰板等控流装置，能对钢水进行有效控制。湍流控制器能缓冲长水口出流钢水的动能，以防止长水口附近钢水液面翻动以及液面裸露造成卷渣和二次氧化，而且湍流控制器能使长水口出流的钢水流股在湍流控制器内充分混合，有助于夹杂物碰撞长大并提高夹杂物上浮几率。堰板能控制钢水在中间包内的流线，增加钢水停留时间，由此得到更加合理的流线设计，亦有助于夹杂物上浮去除。
30.根据上述防止覆盖剂卷入的中间包，其使用方法具体包括如下步骤：
先对浇注区通氩气吹扫，然后进行钢水浇注，钢水由长水口2进入混合区。具体地，在生产过程中氩气的工作压力优选为0.1~0.9mpa，吹氩量为0~50l/min。
31.待钢水液面高于通钢孔51后，优选为当钢水液面需高于通钢孔50~100mm后，通过辅助孔对长水口2附近钢水液面添加覆盖剂，使得覆盖剂均匀覆盖于长水口附近混合区钢水液面上。这是由于混合区为非密封空间，仍然需要通过覆盖剂以防止钢水被空气二次氧化，但同时又需要防止覆盖剂进入浇注区。
32.钢水由混合区经通钢孔51进入浇注区，再由浸入式水口3排出中间包。
33.本发明防止覆盖剂卷入的中间包及其使用方法，只需要在浇注区的密封空间内少量吹扫氩气或者不吹氩气即可防止钢水二次氧化，避免在浇注区使用覆盖剂，同时在浇注过程中通过适当的控制手段避免混合区的覆盖剂进入浇注区，既能有效防止钢水二次氧化，又能解决覆盖剂卷入浸入式水口的问题。
34.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。