[发明专利]一种电磁控制钢包引流及钢水浇注末期漩涡卷渣的方法

说明书

本发明属于炼钢及钢水浇注的技术领域，具体涉及一种电磁控制钢包引流及钢水浇注末期漩涡卷渣的方法。针对现有技术的不足，本发明提出了一种通过在引流过程中通过对线圈施加交流电进行感应加热控制钢包自动引流和出钢，在钢水浇注末期对线圈施加直流电而在水口周围产生稳恒磁场抑制漩涡的方法，不仅能够避免引流砂对钢水的污染、提高钢包的自动开浇率到100％，还能在钢水浇注末期抑制漩涡造成卷渣、提高钢水洁净度与收得率、改善钢铁生产的自动化程度。

技术领域

本发明属于炼钢及钢水浇注的技术领域，具体涉及一种电磁控制钢包引流及钢水浇注末期漩涡卷渣的方法。

背景技术

钢水洁净度直接影响钢材产品质量。钢材的洁净度越高，它们的性能越好，此时钢材的用途就越广、竞争能力越强。钢材的洁净度主要由其中的非金属夹杂物数量、尺寸及分布确定，因此减少钢中的非金属夹杂物至关重要。实际生产中，往往通过炉外精炼的方法来提高钢水洁净度，在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中对钢液进行脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物和成分微调等处理。

钢水的浇注过程是使经检验合格的钢水通过特定的凝固过程形成适合于轧制或进一步加工的铸坯(锭)，一般包括连铸和模铸两种。目前广泛应用于钢包引流环节的滑动水口技术通过液压系统快速地打开或闭合滑板控制钢水流量，但在实际生产中仍然存在一些不足，如引流砂会对钢水造成污染、自动开浇率不能达到100％等。

钢包盛装钢水之前，关闭钢包底部滑板之后，通常需要通过漏斗向钢包水口座砖的浇注孔中加入引流砂。引流砂的作用主要有两个：一是在钢水进入钢包时与钢水接触并在上部形成烧结层从而阻止钢水的进一步渗透；二是在钢包引流的过程中打开滑板后松散状态的引流砂自动下落从而顺利完成出钢。然而，引流砂作为耐火材料，在钢包出钢的同时也引入了新的夹杂物，极易作为有害杂质进入中间包或铸锭模，最终残留在成型的钢坯中。引流砂也会造成钢水二次氧化从而降低钢水的洁净度，影响钢材质量。

采用引流砂的滑动水口技术不能达到100％的自开率。引流砂烧结层的厚度是决定钢包能否自动开浇的关键因素。大量的生产实践表明：连铸生产中，由于钢水精炼时间较短，钢包自开率较高，约为95％；模铸的钢水精炼时间往往较长，引流砂烧结层较厚，钢包自开率只有约80％。当钢包无法自开时，需要人工烧氧的方式辅助钢包开浇，这不仅会造成钢水的进一步氧化、还会增加工人的劳动强度、打乱生产节奏并增加了安全隐患。

为解决以上问题，发明专利“一种带有加热出钢装置的钢包及其出钢方法(专利号ZL200610045875.9)”中，使用与钢水成分相近的碳粉和铁粒或两者的混合物代替传统的引流砂。在高温钢水的传热作用下，浇注孔内的物质形成封堵层。钢包需要开浇时，通过感应加热的方式使封堵层快速熔化而完成出钢过程。

在钢水浇注的末期，由于钢水中存在着切向运动残余和边界条件不对称，导致了切向扰动的产生，从而使钢水产生旋转运动。钢水在重力提供压力差的情况下形成非稳态漩涡，并且随着出钢过程的进行强度逐渐增大。这种漩涡会抑制钢液中夹杂物的上浮，造成卷渣，使钢液质量恶化，还可以卷入空气，增加了钢水的二次氧化，从而降低钢水洁净度。

为了克服钢包出钢末期漩涡卷渣的问题，专家学者们对出钢过程中防止下渣的方法和装置展开了诸多研究于探索，取得了一定的成果。总结来看，避免漩涡卷渣的方法可分为三类：上躲法、下藏法和抑制法。这些方法都是针对控制临界高度而提出的解决方案。所谓临界高度，是指钢水形成的漩涡尖端延伸至水口上沿处的高度。

上躲法是指在撤走钢包之前留下深度大于临界高度的钢水量的情况下停止浇注，从上部躲避漩涡的发生，这种方法能有效地避免卷渣，但是需要残留大量钢水，以显著牺牲钢水收得率为代价。目前主要有振动检测法、电磁检测法等。

下藏法就是局部性降低水口附近的包底位置使临界高度部分全部藏入降低部位之内，减少下渣的同时提高钢水收得率。但该方法对于钢包改动较大，难以实现。