[发明专利]一种去除钢液中细小夹杂物的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及中间包冶金技术，尤其涉及一种用于实现中间包去除细小夹杂物的方法。

背景技术

近年来，由于钢包精炼技术及连铸技术的进步，减少了氧化物系非金属夹杂物的含量，从而可以生产出洁净度优良的钢水。但是，由于钢材的用途和使用条件的苛刻，对钢中夹杂物的要求更加严格。夹杂物对钢材的危害主要与夹杂物的数量和尺寸有关，对夹杂物进行质量控制，首要的是控制夹杂物的数量和尺寸。由于钢种不同和冶炼成本限制，对夹杂物的要求也不尽相同，对普通钢，总氧50ppm、夹杂物大小在50μm以下，通常对钢材性能不构成严重的质量问题。然而，对IF钢、硅钢、帘线钢和管线钢等，这个指标可能根本达不到要求，例如，钢帘线要求Al₂O₃夹杂小于10～15μm，才能满足拉丝过程中20万米无断头的要求。

中间包冶金是一项特殊的炉外精炼技术，随着对钢液纯净度要求的不断提高，中间包冶金已经成为炼钢生产流程中保证获得优良钢质量的关键一环。人们已经不再把中间包作为一个简单的容器使用，而是要求在中间包中进一步控制钢液非金属夹杂物尺寸与数量(纯净钢技术和氧化物冶金技术)、对微量合金元素进行微量调控。如为了减少夹杂，净化钢水及提高钢的质量，人们应用了许多中间包冶金技术，如增大中间包容量和中间包高度、中间包内设挡板、隔墙和溢流堰，钢液过滤器和中间包底吹氩等，使钢液中非金属夹杂物上浮排除。日本特开平4-327346公开一种旋转式电磁离心中间包，利用电磁使钢液旋转离心力，使夹杂物聚集而去除，效果较好。但其磁场搅拌器的中心正好对准钢包水口钢流，使聚集于中心处的夹杂物又部分被钢流冲入钢水中，影响其使用效果。而且其磁场搅拌器采用旋转磁场发生装置，结构较复杂，不利于对现有一机多流连铸机改造。L.Zhang.Fundamentals of inclusion removal from liquid steel by bubble floation[J]，International Materials Reviews.45(2000)，No.2，p59.和L.Wang，H Lee and P.Hayes.Prediction of the optimum bubble size for inclusion removal from molten steel by flotation [J].ISIJ International，36(1996)，No.1，p.7.两篇文献记载的研究表明，尺寸为0.5-5mm的惰性气泡与钢液中的微小夹杂(5-50μm)具有较高的碰撞和粘附几率，尤其对与钢液不润湿的三氧化二铝和二氧化硅等夹杂，其粘附几率很高；微小惰性气泡可显著促进钢液中的夹杂物去除。但文献并未提出切实可行的弥散微小气泡的生成方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反应诱发微小气泡控制钢中非金属夹杂物的尺寸和数量的方法。

本发明是这样实现的：在保证钢水通过的原则下，在中间包冶金用长水口上部的壁上开设其轴向与水口上部轴向呈10°～90°的通孔，该通孔通过与外部输送管相连的接头与气源相连接，在连铸浇钢时，通过外部输送管向长水口内吹入惰性气体，气体的流量为3～300l/min，气压为1.0～10atm。由于气体流量较小，连铸浇钢时，吹入气体在钢液冲击的作用下，将气体离散成细小气泡，气泡在中间包内上浮，同时与夹杂物发生碰撞和上浮，从而促进夹杂物去除。

本发明还可以采用另一种技术方案：在保证钢水通过的原则下，在中间包冶金用长水口上部的壁上开设其轴向与水口上部轴向呈10°～90°的通孔，该通孔通过与外部输送管相连的接头与气源相连接。在连铸浇钢时，通过送粉设备经外部输送管和长水口向钢液中喷吹碳酸盐粉剂或各种合成渣粉剂，粉剂的粒度为0.1～3mm，所用载体为惰性气体Ar或N₂，气体流量为3～400l/min，气压为1.0～15atm。连铸浇钢时，细小碳酸盐粉剂在高温下发生分解生成细小渣滴与气泡，气泡与渣滴在中间包中上浮与夹杂物发生碰撞、吸附，从而去除夹杂物。采用这种方式可以通过调节碳酸盐粉剂的尺寸控制气泡与渣滴尺寸的大小。

本发明以上两种技术方案所述通孔的数量可以为1～10个，通孔的位置距长水口顶部35～700mm，通孔可以沿长水口方向纵向排列分布，也可以沿长水口径向分布或呈螺旋状分布，甚至还可以空间不对称分布，即任意排列。