[发明专利]一种单管式多功能真空精炼系统及其方法

摘要

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种单管式多功能真空精炼系统及其方法，针对关于使用DH、VD、RH、单嘴精炼炉炼钢精炼效率低、冶炼过程有整炉钢报废风险的问题，在冶金动力学理论计算的基础上，本发明提出了一种单管式多功能真空精炼系统及其方法。在单浸渍管的一周同时设置吹氩装置，通过调节和控制吹氩的气泡大小、量和吹氩时间，提高精炼效率，增加浸渍管寿命，消除底部或仅在一侧吹氩时，由于吹氩装置的故障或效率低而使一包钢水有潜在报废的风险。

主权项

一种单管式多功能真空精炼系统，所述单管式多功能真空精炼系统包括精炼单元和钢包单元，所述精炼单元包括真空室、浸渍管,所述钢包单元为钢包装置，其特征在于，所述真空室下部和浸渍管连接，所述钢包装置内装有钢液，所述浸渍管置于所述钢液中,所述浸渍管周围安装有侧壁吹氩管，所述侧壁吹氩管为层状结构，每层有出气口，所述出气口均匀分布在所述浸渍管内侧一周；进行精炼过程中，当吹氩位置离真空表面近时，脱碳是以表面更新脱碳为主，而吹氩位置离真空表面远时，脱碳是以气泡脱碳为主；但在吹氩位置离真空表面的距离近时，通过增加气泡的数量来增强表面更新速率，从而增加脱碳的速率；总脱碳量是由气泡脱碳和表面更新脱碳两部分的加和组成；在总吹氩量一定时，通过调节气泡的大小和气泡在钢液的运行距离，改变由表面更新脱碳和气泡脱碳这两部分产生的脱碳比例；总的脱碳速率方程为：其中为表面更新脱碳速率，为气泡脱碳速率；所述气泡脱碳的速率为：所述表面更新脱碳的速率为：其中，所述是和溶解在钢液中的碳、氧反应动力学速率常数k及钢液温度T皆成正比，与氩气泡的上升路径h、真空度pg相关的参数；所述与真空度pg的1/2次方成反比，与吹氩孔的半径ri及氩气路径h的乘积rih的1/2次方成正比；所述与真空度pg成正比，与吹氩孔的半径ri及氩气路径h乘积rih成反比；所述为单位质量的钢液的吹氩速率，m3/(s*Kg)；所述与钢液的质量W成反比，与吹氩孔的半径ri及氩气路径h的乘积rih的1/2次方成反比，与温度、钢液表面积及吹氩速率的乘积TAL的1/2次方成正比；所述T为温度，单位为K；所述D为碳在钢液中的扩散系数，单位m2/s；所述W为精炼钢液的质量，单位Kg；所述L为吹氩速率，单位m3/s；所述H为侧壁吹氩管的出气口与真空接触的钢液表面的距离，单位m；所述A为真空与钢液之间的面积，单位m2；所述ri为吹氩孔的半径，单位m；所述pg为真空系统中的真空度，单位Pa；所述为钢液中碳氧反应在温度T时的平衡常数；所述w[C]％，s为气泡表面氧的浓度；所述w[C]％，0、w[O]％，0分别为钢液中的初始碳浓度、氧浓度；所述k为碳氧反应动力学的速率常数。