钢包自动引流装置.pdf

本发明提供了一种钢包自动引流装置，属于钢铁冶炼中的引流装置技术领域。钢包自动引流装置，包括筒体和引流物料，所述引流物料为单层或多层结构，所述筒体为预制薄壁钢制件，所述筒体的顶部采用预制薄壁钢密封，所述筒体的底部采用硬质低温融化塑料封口。本发明结构新颖，操作简单，自动引流效率高，完全避免水口清理问题造成的不自开引流现象，管内引流砂不易受潮并且不易被钢包中其它材料污染而影响自开率，节省劳动力，稳定性能好，使用安全。

权利要求书
1.  钢包自动引流装置，包括筒体和引流物料，其特征在于：所述引流物料为单层或多层结构，所述筒体为预制薄壁钢制件，所述筒体的顶部采用预制薄壁钢密封，所述筒体的底部采用硬质低温融化塑料封口。

2.  如权利要求1所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述筒体的外直径比钢包水口的内直径小0.1~3毫米。

3.  如权利要求1所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述筒体的高度比钢包底部高出100~300毫米。

4.  如权利要求1~3任一项所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述引流物料为单层结构时，所述引流物料由50~95重量份的铬矿砂、5~50重量份的硅砂、不大于3重量份的炭黑和/或石墨制成。

5.  如权利要求4所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述铬矿砂的粒度为20~80目，所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。

6.  如权利要求1~3任一项所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述引流物料为多层结构时，所述引流物料由上而下依次为快速烧结防钢水渗透砂层、慢烧结防钢水渗透砂层和碱性材质快速流砂层。

7.  如权利要求6所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述快速烧结防钢水渗透砂层由60~90重量份的铬矿砂、10~40重量份的硅砂、不大于2重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层由60~90重量份的铬矿砂、10~40重量份的硅砂、不大于8重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。

8.  如权利要求7所述的钢包自动引流装置，其特征在于：所述铬矿砂的粒度为20~80目，所述硅砂的粒度为0.2~2毫米，所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。

说明书钢包自动引流装置
技术领域
本发明属于钢包引流技术领域，具体涉及一种钢包自动引流装置。
背景技术
钢包引流是钢铁冶炼中的关键技术，传统的方法普遍采用钢包水口填充引流砂来实现引流开浇，被称为灌砂法。当引流砂未能自动引流时则需用氧枪烧吹，进行强制开浇，但富氧烧吹会增加钢水氧含量，导致钢材降级，若烧吹时间过长或烧吹开浇失败，则会导致生产中止。所以，自动引流率是评价引流剂优劣的重要指标。性能优良、高自动引流率的引流砂可实现连铸全过程全保护浇注，确保连铸生产系统顺利。
传统的灌砂法引流开浇目前普遍存在的问题主要是开浇率稳定性差，灌砂工艺复杂，现场操作难以掌握，工人劳动强度大，成本高。自动引流率易受现场多种因素影响，主要包括以下方面：
Ⅰ：钢包水口未清理干净，有钢渣残留其中，灌砂后残留钢渣和引流砂混合，受钢水加热作用而粘合在一起，堵塞水口，导致引流失败；
Ⅱ：引流砂灌砂时，没能够形成完好的弧形砂丘，或者弧形砂丘被投放合金等因素破坏，导致引流失败；
Ⅲ：不用管道导入方法，受现场条件限制，用简单的手投方法加砂工艺也会导致引流率降低；
Ⅳ：超长的精炼待钢时间导致引流率降低；
Ⅴ：引流砂受潮或被污染等原因造成引流砂使用性能的改变。
总归，传统钢包引流的灌砂法不开浇的影响因素多，开浇率稳定性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，提供一种开浇率高，稳定性好，简化工序，操作简单，省工省料的钢包自动引流装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：钢包自动引流装置，包括筒体和引流物料，所述引流物料为单层或多层结构，所述筒体为预制薄壁钢制件，所述筒体的顶部采用预制薄壁钢密封，所述筒体的底部采用硬质低温融化塑料封口。
所述筒体的外直径比钢包水口的内直径小0.1~3毫米。
所述筒体的高度比钢包底部高出100~300毫米。
所述引流物料为单层结构时，所述引流物料由50~95重量份的铬矿砂、5~50重量份的硅砂、不大于3重量份的炭黑和/或石墨制成。
所述引流物料为多层结构时，所述引流物料由上而下依次为快速烧结防钢水渗透砂层、慢烧结防钢水渗透砂层和碱性材质快速流砂层。
所述快速烧结防钢水渗透砂层由60~90重量份的铬矿砂、10~40重量份的硅砂、不大于2重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层由60~90重量份的铬矿砂、10~40重量份的硅砂、不大于8重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。
所述铬矿砂的粒度为20~80目。
所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。
所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
其中，上述引流物料的制备方法均为现有的常规技术。
本发明钢包自动引流装置的使用方法是，先将钢包水口清理完毕且安装好滑板，然后将本装置插入钢包水口，关闭滑板，即可出钢并冶炼，冶炼完毕吊钢包至连铸工位，打开滑板，本装置底部的塑料封口被融化，引流砂流出，钢包的静压力压破本装置的顶部被钢水烧结的烧结层，实现自动引流。
此外，筒体的尺寸设计满足以下要求：筒体的高度高出钢包的底部100~300毫米，筒体的外直径比钢包水口的内直径小0.1~3毫米，确保筒体能够从钢包的底部顺利且紧密地插入水口为准。筒体插进水口关闭滑板时，筒体高出钢包底部100~300毫米。
引流物料的作用机理在于：钢水注入钢包的初期，填入水口上表面的引流材料迅速烧结而阻碍了熔融钢水的渗透，烧结层在下部物料的支撑下能够承受钢水的静压力而不破坏；同时物料的烧结速度变慢，烧结层保持在一定厚度，而开浇时下部的未烧结物料因自重作用下落，烧结层失去支撑，致使烧结层在钢水的静压力作用下而破碎，实现开浇。同时，研究表明，钢包引流物料的颗粒组成、颗粒形状、材质、使用方法及上水口的结构等均直接关系到自动开浇率的高低，而自动开浇率的高低又关系到工人的人身安全、劳动强度、生产效率和钢的质量，显然，保持较高的自动开浇率具有重要的意义。
针对影响钢包自动开浇率的众多因素，本发明主要从以下几个方面提出了改进和提高钢包水口自开率的诸项措施。
一是引流装置的改进，采用本发明的自动引流装置，可以根据钢包水口位置调整加料，提高加料的精度，减少引流砂的消耗，改善操作者的工作环境，提高钢包的自动开浇率。同时，本发明采用了顶部和底部的完全密封，可以避免筒体中的引流砂受潮或污染，保证其性能的稳定。
二是引流砂组成及配比的改进，选择适当的引流砂可提高开浇率。本发明的引流物料组成及配方是经过长期实践经验探索出来的，能够达到表层快速烧结、防止引流砂上浮的同时又能避免过度烧结。本发明钢包自动引流装置中的引流物料以铬矿砂为主体，配以硅砂、和/或添加剂（碳素材料），其中，铬矿砂具有耐火度高，容重大，流动性好，流速快，不过度烧结，钢种适应能力强的特点，研究发现当铬矿砂与硅砂、炭黑和/或石墨以适当的比例及粒度配合使用时，二次尖晶石更明显，使得烧结层具有更好的脆性，显气孔率高，抗钢液渗透能力强，并且烧结性能更优。当下滑板处于打开位置时，引流物料自重落下，烧结层在钢水静压力下破壳顺流而下，达到自动开浇。
三是引流砂颗粒粒度的合理搭配，引流砂的颗粒粒度过大会导致流动性变差，而且不光滑的颗粒还会产生棚料现象，使引流砂不能完全流下。本发明采用粒度为20~80目的铬矿砂，配以0.2~2毫米的硅砂，在实践中显著提高了自动开浇率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构新颖，成本低；简化工艺，操作简单；自动引流效率高；节省劳动力，改善操作环境；完全避免水口堵塞，引流砂不易受潮或污染，稳定性能好，实现连铸全过程全保护浇注，确保连铸生产系统的顺利运行。
附图说明
图1：本发明实施例1的结构示意图；
图2：本发明实施例5的结构示意图；
其中，1-筒体，2-快速烧结防钢水渗透砂层，3-慢烧结防钢水渗透砂层，4-碱性材质快速流砂层，5-硬质低温融化塑料封口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明钢包自动引流装置，包括筒体1和引流物料，所述引流物料为单层结构，所述筒体1是由预制薄壁钢制成，所述筒体1的顶部采用预制薄壁钢密封，所述筒体1的底部采用硬质低温融化塑料封口5。
具体的，所述引流物料是由50.1重量份的铬矿砂、48.5重量份的硅砂、1.4重量份的炭黑和/或石墨制成。其中，所述铬矿砂的粒度为20~80目；所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。上述引流物料的制备方法为现有的常规技术。
此外，筒体1的尺寸设计满足以下要求：筒体1的高度高出钢包的底部100~300毫米，筒体1的外直径比钢包水口的内直径小0.1~3毫米，确保筒体1能够从钢包的底部顺利且紧密地插入水口为准。筒体1插进水口关闭滑板时，筒体1高出钢包底部100~300毫米。
本装置的使用方法是，先将钢包水口清理完毕且安装好滑板，然后将本装置插入钢包水口，关闭滑板，即可出钢并冶炼，冶炼完毕吊钢包至连铸工位，打开滑板，本装置底部的塑料封口被融化，引流砂流出，钢包的静压力压破本装置的顶部被钢水烧结的烧结层，实现自动引流。
本实施例的钢包自动引流装置在某A钢厂使用，统计炉数为1007炉；开浇炉数为1005炉，自动开浇率为99.8％，待钢时间为2.5~3小时。
实施例2
本实施例的装置结构同实施例1，所不同的是：所述引流物料是由94.5重量份的铬矿砂、5.2重量份的硅砂、0.3重量份的炭黑和/或石墨制成。所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。
所述引流物料的制备方法均为现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某B钢厂使用，统计炉数为1012炉；开浇炉数为1010炉，自动开浇率为99.8％，待钢时间为2.5~3小时。
实施例3
本实施例的装置结构同实施例1，所不同的是：所述引流物料是由70.8重量份的铬矿砂、26.2重量份的硅砂、3.0重量份的炭黑和/或石墨制成。所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。
其中，所述引流物料的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某A钢厂使用，统计炉数为1007炉；开浇炉数为1007炉，自动开浇率为100％，待钢时间超过3小时。
实施例4
本实施例的装置结构同实施例1，所不同的是：所述引流物料是由62.7重量份的铬矿砂、35.2重量份的硅砂、2.1重量份的炭黑和/或石墨制成。所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
其中，所述引流物料的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某C钢厂使用，统计炉数为1023炉；开浇炉数为1022炉，自动开浇率为99.9％，待钢时间为3小时。
实施例5
如图2所示，本发明钢包自动引流装置，包括筒体1和引流物料，所述引流物料为多层结构，所述筒体是由预制薄壁钢制成，所述筒体1的顶部采用预制薄壁钢密封，所述筒体1的底部采用硬质低温融化塑料封口5。其中，所述引流物料由上而下依次为快速烧结防钢水渗透砂层2、慢烧结防钢水渗透砂层3和碱性材质快速流砂层4。
所述快速烧结防钢水渗透砂层是由60.5重量份的铬矿砂、39.5重量份的硅砂、0重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层是由60.8重量份的铬矿砂、38.2重量份的硅砂、1.0重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。其中，所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
其中，上述快速烧结防钢水渗透砂层2、慢烧结防钢水渗透砂层3和碱性材质快速流砂层4的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某A钢厂使用，统计炉数为1007炉；开浇炉数为1007炉，自动开浇率为100％，待钢时间为3小时。
实施例6
本实施例的装置结构同实施例5，所不同的是：所述快速烧结防钢水渗透砂层是由87.9重量份的铬矿砂、10.1重量份的硅砂、2重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层是由87.0重量份的铬矿砂、10.8重量份的硅砂、1.2重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
上述快速烧结防钢水渗透砂层2、慢烧结防钢水渗透砂层3和碱性材质快速流砂层4的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某B钢厂使用，统计炉数为1012炉；开浇炉数为1011炉，自动开浇率为99.9％，待钢时间为3小时。
实施例7
本实施例的装置结构同实施例5，所不同的是：所述快速烧结防钢水渗透砂层是由80.7重量份的铬矿砂、18.6重量份的硅砂、0.7重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层是由80.1重量份的铬矿砂、11.9重量份的硅砂、8重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。其中，所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
上述快速烧结防钢水渗透砂层2、慢烧结防钢水渗透砂层3和碱性材质快速流砂层4的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某C钢厂使用，统计炉数为1023炉；开浇炉数为1023炉，自动开浇率为100％，待钢时间为3~4小时。
实施例8
本实施例的装置结构同实施例5，所不同的是：所述快速烧结防钢水渗透砂层是由68.5重量份的铬矿砂、31.1重量份的硅砂、0.4重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层是由68.3重量份的铬矿砂、28.5重量份的硅砂、3.2重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。其中，所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
上述快速烧结防钢水渗透砂层2、慢烧结防钢水渗透砂层3和碱性材质快速流砂层4的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某B钢厂使用，统计炉数为1012炉；开浇炉数为1012炉，自动开浇率为100％；待钢时间超过4小时，形成的烧结层均匀且薄，强度适中。
实施例9
本实施例的装置结构同实施例5，所不同的是：所述快速烧结防钢水渗透砂层是由72.7重量份的铬矿砂、26.2重量份的硅砂、1.1重量份的炭黑和/或石墨制成；所述慢烧结防钢水渗透砂层是由79.1重量份的铬矿砂、20.9重量份的硅砂、0重量份的炭黑和/或石墨制成；所述碱性材质快速流砂层为镁质材料砂或钙质材料砂。其中，所述铬矿砂的粒度为20~80目。所述硅砂的粒度为0.2~2毫米。所述镁质材料砂或钙质材料砂的粒度为0.3~3毫米。
上述快速烧结防钢水渗透砂层2、慢烧结防钢水渗透砂层3和碱性材质快速流砂层4的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法和尺寸要求同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某C钢厂使用，统计炉数为1023炉；开浇炉数为1023炉，自动开浇率为100％，待钢时间为3.5小时。
对比例1
本实施例的装置结构同实施例1，所不同的是：所述引流物料是由70重量份的铬矿砂、22重量份的石英砂、7重量份的钾长石和1重量份的鳞片石墨制成。
所述引流物料的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某A钢厂使用，统计炉数为1007炉；开浇炉数为991炉，自动开浇率为98.4％；待钢时间约为100分钟。
对比例2
本实施例的装置结构同实施例1，所不同的是：所述引流物料是由73重量份的铬矿砂、17重量份的高纯白石英砂、10重量份的电熔镁砂制成。
所述引流物料的制备方法按照现有的常规技术。其使用方法同实施例1，不再赘述。
本实施例的钢包自动引流装置在某B钢厂使用，统计炉数为1012炉；开浇炉数为990炉，自动开浇率为97.8％；待钢时间为115分钟。
由上述实施例及对比例可以看出，本发明通过装置与引流物料的结合，有效提高了自动开浇率，在不同的钢厂使用，自动开浇率普遍达到了100%，待钢时间普遍超过2.5小时；而且引流物料来源广泛、现场操作简单、无污染。本发明的引流物料具有耐火度高、高温烧结性能好、抗钢水和熔渣侵蚀性好、颗粒粒度分布均匀、流动性好、热膨胀率较小、成本适宜和自开率高的特点。