[发明专利]熔融金属的脱气方法

说明书

本发明涉及用于熔融金属，特别是熔融钢脱气的装置及其脱气方法。

一段时间以来人们知道通过将熔融金属接受真空处理对熔融金属(特别是熔融钢)进行纯化。在这种方法中，将熔融金属倒入敞开的容器或“浇包”中，覆盖一层熔融的(液态)渣，其同时使熔融金属隔离和隔绝，其化学组成有助于该纯化过程。该浇包位于和用于脱气腔室排空的真空抽吸装置相连的所述脱气腔室中。该泵装置通常包括用于将从腔室中抽出的气体排到大气中的一个或多个初级泵、以及连接在初级真空泵和脱气腔室之间的一个或多个二级机械真空增压泵。操作该泵装置使腔室的压力稳定降低(真空度提高)，这导致气态和金属杂质离开液相，从熔体上方的大气中排出。

然而，随着压力降低，会达到在熔融金属和熔融渣之间的界面上发生强烈化学反应的点，造成气体迅速产生，通过起泡使渣层迅速膨胀。如果不加控制，起泡的渣会上升，并从浇包边缘溢出，导致渣的大量损失以及对纯化过程的潜在破坏。

第一方面，本发明提供一种用于熔融金属脱气的装置，该装置包括用于容纳含熔融金属和在熔融金属之上的渣层的容器的腔室；用于对该腔室抽气的真空抽吸装置；用于输出指示渣表面水平的信号的计量装置；和用于使用该信号控制腔室的抽气速度以防止渣从该容器中溢流的控制装置。

由此该装置可以检测到渣表面水平的任何突然升高，并通过相应的自动快速降低腔室抽气速度来对抗，由此降低熔融金属和渣界面处气体的产生速度，因此降低发泡程度。一旦渣表面水平下降，可以再次提高腔室的抽气速度。

可以采用多种不同技术中的任何一种来提供对容器内渣表面水平的指示。其实例包括在容器中放下探针，利用探针的电学性质变量，例如感应系数或电阻值，来确定渣表面水平。可以使用气敏元件代替探针。另一种可选择的方式是使用摄像机产生容器内部的图像，使用图像中的变化作为容器内渣表面水平的指示。在优选实施方案中，该计量装置包括用于向渣输出雷达射束并接收从渣表面传来的雷达射束回波的雷达收发器。该计量装置优选位于容器上方的固定距离处，使得在输出雷达射束和接收回波之间的期间可以指示该计量装置和渣表面之间的距离，因此指示渣表面与容器顶部的距离。从计量装置输出的信号可以指示该期间的长度，其中控制装置经构造以对其做出响应来控制腔室的抽气速度。

尽管腔室的抽气速度可以响应渣表面的现时水平进行控制，但也可以利用渣表面的现时水平和渣表面水平的现时变化速率来控制抽气速度。控制装置可以经构造以根据在预定时间周期内接受到的来自计量装置的许多信号中包含的数据来确定渣表面水平的变化速率。

控制装置优选经构造以调节真空抽吸装置中至少一个泵的旋转速度，来控制腔室的抽气速度。该控制装置优选包括泵控制器，用于控制泵的变速电动机的电源，因此控制泵的旋转速度。该泵控制器优选经构造以改变电动机的电源频率以调节泵速，例如通过向反相器传递指令来改变由其输送给电动机的电源频率。然而，该控制器可以经构造以调节电源的另一参数，例如电动机的电源的电压或电流的大小(或幅值)。

如果供给电动机的电源频率的降低或电源另一参数的降低不会造成渣表面的水平的降低，则可以将供给电动机的电源频率或所述另一参数降为零，使泵有效关闭，由此显著降低腔室的抽气速率。因此，该控制装置可以经构造以根据所述信号关闭该真空抽吸装置的至少一个泵。因此，在第二方面，本发明提供用于熔融金属脱气的装置，该装置包括用于容纳含熔融金属和在熔融金属之上的渣层的容器的腔室；用于对该腔室抽气的真空抽吸装置；用于输出指示渣表面水平的信号的计量装置；和用于根据该信号关闭真空抽吸装置中的至少一个泵以防止渣从该容器中溢流的控制装置。

在一种配置中，该泵控制器直接接收来自计量装置的信号输出，利用该信号控制电动机的电源。在另一种配置中，系统控制器接收来自计量装置的信号输出，利用该信号确定泵的目标速度，将该目标速度告知泵控制器，例如通过将待供给电动机的电源频率告知泵控制器。确定目标速度的功能可以通过单系统控制器中存储的软件来提供，其中泵控制器对接收到的来自系统控制器的目标速度做出响应，以设定其泵速。

在第三方面中，本发明提供了熔融金属的脱气方法，该方法包括以下步骤：在腔室内设置含熔融金属和在熔融金属之上的渣层的容器；对该腔室抽气；接收来自计量装置的指示渣表面水平的信号；以及利用该信号控制腔室的抽气速度以防止渣从该容器中溢流。