阅读说明：本技术 一种板坯连铸吹氩的方法及装置 (Method and device for blowing argon in slab continuous casting ) 是由 马文俊 朱克然 陈斌 龚坚 黄福祥 李海波 高攀 刘道正 陈建光 赵彦伟 刘国梁 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种板坯连铸吹氩的方法,包括：预热氩气至300～800℃；在板坯连铸过程中,分别向塞棒、中间包上水口和结晶器浸入式水口吹入所述预热氩气,并对所述预热氩气的温度进行监测；根据监测结果,分别调整所述塞棒、中间包上水口和结晶器浸入式水口的氩气流量；所述氩气流量为1～7NL/min。本发明还提供了一种板坯连铸吹氩的装置,包括：加热管路,用于预热氩气；塞棒吹氩支管,用于向塞棒输送氩气；中间包上水口吹氩支管,用于向中间包输送氩气；结晶器浸入式水口吹氩支管,用于输送氩气；所述加热管路预埋在中间包盖本体内。铸坯内的夹杂物面积比降低5～10ppm,结晶器液面波动±3以内的比例提高5～15％。(The invention discloses a method for blowing argon in slab continuous casting, which comprises the following steps: preheating argon to 300-800 ℃; in the slab continuous casting process, blowing the preheated argon into a stopper rod, a tundish water feeding port and a crystallizer submerged nozzle respectively, and monitoring the temperature of the preheated argon; according to the monitoring result, argon flow of the stopper rod, the tundish upper nozzle and the crystallizer submerged nozzle is respectively adjusted; the flow rate of the argon gas is 1 to 7 NL/min. The invention also provides a device for blowing argon in slab continuous casting, which comprises: the heating pipeline is used for preheating argon; the stopper rod argon blowing branch pipe is used for conveying argon to the stopper rod; the argon blowing branch pipe is used for conveying argon to the tundish; an immersed water gap argon blowing branch pipe of the crystallizer is used for conveying argon; the heating pipeline is embedded in the tundish cover body. The area ratio of the inclusions in the casting blank is reduced by 5-10 ppm, and the proportion of the liquid level fluctuation of the crystallizer within +/-3 is improved by 5-15%.)

一种板坯连铸吹氩的方法及装置

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种板坯连铸吹氩的方法及装置。

背景技术

板坯连铸过程中在塞棒棒头、中间包上水口以及结晶器浸入式水口内壁均会吹入惰性气体—氩气，其目的主要有两个方面：1)防止钢液中的夹杂物在塞棒棒头、中间包上水口和结晶器浸入式水口内壁粘附、聚集，形成堵塞；2)同时细小的氩气泡在钢液上浮过程中会捕捉夹杂物，起到净化钢液的作用。氩气是一种惰性气体，吹入钢液内既不参加化学反应，也不溶解，纯氩内含氢、氮、氧等量很少，可以认为吹入钢液内的氩气泡对于溶解在钢液内的气体来说就像一个小的真空室，在这个小气泡内其他气体的分压力几乎为零。钢水中的气体、夹杂物等不断向氩气泡内扩散、碰撞粘附，随氩气泡逸出而去除。

传统工艺中常温氩气通过输送管路直接吹入塞棒棒头、中间包上水口以及结晶器浸入式水口内壁，常温氩气泡在钢液温度(1530-1600℃)下体积迅速膨胀6-10倍，体积膨胀过程中气泡又会相互碰撞，导致单个气泡的体积进一步增大，大气泡在上浮过程中对钢液夹杂物的吸附去除效果有限，同时大气泡在穿过结晶器表面保护渣和钢液界面时，容易引起液面波动，导致卷渣。

因此，如何更好地去除细小夹杂物的去除效果同时降低由于吹氩引起的结晶器液面波动一直是冶金工作者研究的关键问题。

发明内容

本发明目的是提供一种板坯连铸吹氩的方法及装置，铸坯内的夹杂物面积比降低5～10ppm，结晶器液面波动±3以内的比例提高5～15％，高端汽车外板降级率减少10～30％。

为了实现上述目的，本发明提供了一种板坯连铸吹氩的方法，所述方法包括：

预热氩气至300～800℃；

在板坯连铸过程中，分别向塞棒、中间包上水口和结晶器浸入式水口吹入所述预热氩气，并对所述预热氩气的温度进行监测；

根据监测结果，分别调整所述塞棒、中间包上水口和结晶器浸入式水口的氩气流量；所述氩气流量为1～7NL/min。

进一步地，所述预热氩气的方法为：将预埋在中间包盖本体内的加热管路的入口通过快换接头接入氩气供气管路，所述加热管路中的氩气在中间包烘烤过程中和钢液浇注过程中利用辐射热进行加热。

进一步地，所述根据测量后的氩气温度动态控制氩气流量具体为：

当氩气预热温度为300～500℃，所述塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量为1～3、1～3、1～2NL/min；

当氩气预热温度为500～700℃，所述塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量为3～4.5、3～5、2～3NL/min；

当氩气预热温度为700～800℃，所述塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量为4.5～5.5、5～7、3～4NL/min。

进一步地，所述氩气预热温度每5～10分钟检测一次，并根据测量后的氩气温度动态控制氩气流量。

进一步地，该方法适用于40～80吨的中间包。适用于连铸机拉速在0.8～1.7m/min的所有钢种和连铸机。

本发明提供了一种板坯连铸吹氩的的装置，包括：

加热管路，用于预热氩气；

塞棒吹氩支管，用于向塞棒输送氩气；

中间包上水口吹氩支管，用于向中间包输送氩气；

结晶器浸入式水口吹氩支管，用于向结晶器输送氩气；

所述加热管路预埋在中间包盖本体内，所述加热管路设有出口和用于接入氩气供气管路的入口；

所述塞棒吹氩支管一端与所述加热管路的出口相连通，另一端与塞棒内部相连通；

所述中间包上水口吹氩支管一端与所述加热管路的出口相连通，另一端与中间包上水口相连通；

所述结晶器浸入式水口吹氩支管一端与所述加热管路的出口相连通，另一端与结晶器浸入式水口相连通。

进一步地，所述塞棒吹氩支管与塞棒相连通的一端的端头方向朝下对准塞棒内部；

所述中间包上水口吹氩支管与中间包上水口相连通的一端的端头方向朝下对准中间包上水口；

所述结晶器浸入式水口吹氩支管与结晶器浸入式水口相连通的一端的端头方向朝下对准中间包上水口。

进一步地，所述加热管路的入口通过快换接头接入氩气供气管路。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供的一种板坯连铸吹氩的方法及装置，将氩气预热，整个过程对氩气温度进行测量，然后根据测量后的氩气温度动态控制氩气流量至1～7NL/min；能够减小传统连铸常温吹氩时氩气泡在钢液中受热膨胀，体积增大6～10倍。而氩气预热后温度越高进入钢液后体积膨胀越小，对结晶器液面波动的影响越小，根据氩气预热后的温度动态控制氩气流量，温度越高吹氩流量越大，有利于细小夹杂物的去除，防止水口堵塞的发生，同时在溢出结晶器液面表层时能显著减少对液面波动影响。采用上述方法，铸坯内的夹杂物面积比降低5～10ppm，结晶器液面波动±3以内的比例提高5～15％，高端汽车外板降级率减少10～30％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种板坯连铸吹氩的装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的一种板坯连铸吹氩的装置的内部结构侧视图；

1、氩气供气管路；2、加热管路；2-1、加热管路的入口；2-2、加热管路的出口；3、中间包盖本体；4、塞棒孔；5、测温加料孔；6、中间包上水孔；7、塞棒吹氩支管；8、中间包上水口吹氩支管；9、结晶器浸入式水口吹氩支管；

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一方面，本发明实施例提供了一种板坯连铸吹氩的方法，包括如下步骤：

步骤1、预热氩气。

该步骤能够减小传统连铸常温吹氩时氩气泡在钢液中受热膨胀，体积增大6～10倍。而氩气预热后温度越高进入钢液后体积膨胀越小，对结晶器液面波动的影响越小。

优选地，所述预热氩气后的氩气温度为300～800℃；若预热的氩气温度小于300℃起不到减小液面波动的作用，若预热的氩气温度大于800℃所需要的成本太高。本实施例优选采用上述板坯连铸吹氩的装置对氩气进行辐射加热，充分利用中间包烘烤过程中和钢液浇注过程中的热能，无需额外的成本投入。

步骤2、在板坯连铸过程中向塞棒、中间包上水口和结晶器浸入式水口吹入所述预热氩气；整个过程对氩气温度进行测量，然后根据测量后的氩气温度动态控制氩气流量至1～7NL/min。

根据氩气预热后的温度动态控制氩气流量，温度越高吹氩流量越大，有利于细小夹杂物的去除，防止水口堵塞的发生，同时在溢出结晶器液面表层时能显著减少对液面波动影响。但是若氩气流量小于1NL/min起不到细小颗粒物去除的作用；若氩气流量大于7NL/min会出现许多气泡，增加液面波动。

塞棒吹氩使得氩气泡进入SEN内部钢流，可调整水口内钢水的流动状态和流速，减少了Al₂O₃在水口内壁的聚集，避免水口堵塞造成塞棒上涨，减少了大型夹杂物的生成；上水口吹氩使得上水口内壁形成的氩气膜，防止钢水中的Al₂O₃夹杂在上水口附着；同时氩气泡不仅能有效改变结晶器内的流畅，促使夹杂物上浮，进一步净化钢水而且还可改善液面稳定性。吹氩不当会引起结晶器的液面波动。

中间包上水口吹氩是为了在水口内壁四周形成均匀的氩气膜，以防止或减少夹杂物在水口内壁附着，进而减少水口内径的缩小和堵塞。一旦上水口发生堵塞，塞棒控流就会发生波动，造成结晶器液面波动增大。因此塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口三者之间的氩气流量要相适应。

更为优选地，本发明人通过大量实验发现，根据氩气温度动态控制氩气流量，能够最大限度地减小液面波动，增大细小夹杂物的去除。

所述根据测量后的氩气温度动态控制氩气流量具体为：

当氩气预热温度为300～500℃，所述塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量为1～3、1～3、1～2NL/min；若塞棒氩气流量小于1NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于3NL/min会出现许多气泡，增加液面波动；若中间包上水口氩气流量小于1NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于3NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；若结晶器浸入式水口氩气流量小于1NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于2NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；

当氩气预热温度为500～700℃，所述塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量为3～4.5、3～5、2～3NL/min；若塞棒氩气流量小于3NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于4.5NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；若中间包上水口氩气流量小于3NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于5NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；若结晶器浸入式水口氩气流量小于2NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于3NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；

当氩气预热温度为700～800℃，所述塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量为4.5～5.5、5～7、3～4NL/min。若塞棒氩气流量小于4.5NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于5.5NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；若中间包上水口氩气流量小于5NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于7NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；若结晶器浸入式水口氩气流量小于3NL/min，起不到细小颗粒物去除的作用，大于4NL/min，会出现许多气泡，增加液面波动；

优选地，所述氩气预热温度每5～10分钟检测一次，并根据测量后的氩气温度动态控制氩气流量。每5～10分钟检测一次的原因在于：小于5分钟氩气流量波动较小过于频繁增加成本，大于10分钟氩气流量波动较大，难以准确地动态监控氩气流量。

通过上述内容可以看出，本发明提供的一种板坯连铸吹氩的方法是基于本发明中步骤1-2的相互配合：(1)氩气预热后温度越高进入钢液后体积膨胀越小，对结晶器液面波动的影响越小；(2)然后根据氩气预热后的温度动态控制氩气流量，温度越高吹氩流量越大，有利于细小夹杂物的去除，防止水口堵塞的发生，同时在溢出结晶器液面表层时能显著减少对液面波动影响。采用上述方法，铸坯内的夹杂物面积比降低5～10ppm，结晶器液面波动±3以内的比例提高5～15％。

另一方面，本发明实施例还提供的一种板坯连铸吹氩的装置如图1-2所示，所述中间包盖本体3上设置有塞棒孔4、测温加料孔5、中间包上水孔6，本实施例提供一种板坯连铸吹氩的装置，包括：

加热管路2，用于预热氩气；所述加热管路2预埋在中间包盖本体3内，所述加热管路2设有出口2-2以及用于接入氩气供气管路的入口2-1；

塞棒吹氩支管7，用于向塞棒输送氩气；所述塞棒吹氩支管7一端与所述加热管路的出口2-2相连通，另一端端头方向朝下对准塞棒4内部；

中间包上水口吹氩支管8，用于向中间包输送氩气；所述中间包上水口吹氩支管8一端与所述加热管路的出口2-2相连通，另一端端头8-1方向朝下对准中间包上水口6部位。

结晶器浸入式水口吹氩支管9，用于向结晶器输送氩气；所述结晶器浸入式水口吹氩支管9一端与所述加热管路的出口2-2相连通，另一端的端头方向朝下对准结晶器浸入式水口(本领域技术人员可知，使用时结晶器位于中间包下方，结晶器图中未示)。

本发明实施例提供的一种板坯连铸吹氩的装置，在中间包开浇之前，操作人员将快速接头将氩气供气管路1和加热管路2的入口2-1相连接，氩气将通过加热管路到达中间包内各个区域，管路中的氩气在中间包烘烤过程中和钢液浇注过程中利用辐射热进行加热，

由于在中间包盖本体一侧内的多个氩气支管，所述多个氩气支管包括塞棒吹氩支管7和中间包上水口吹氩支管8；在钢液开浇前打开塞棒吹氩支管7、中间包上水口吹氩支管8、结晶器浸入式水口吹氩支管9的供气阀，同时，测量所述三路支管出口处的氩气温度，根据测量后的温度动态调整塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量。从而通过氩气将中间包内的空气排走，使中间包内形成惰性气体保护气氛，然后再进行钢水的注入等浇注过程，可避免钢水与空气接触造成钢水增氧增氮。同时在生产全过程可一直保持吹氩状态，使钢水上表面一直处于惰性保护氛围，从而隔绝空气，避免空气像钢种缓慢扩散。且氩气预热后温度越高进入钢液后体积膨胀越小，对结晶器液面波动的影响越小，根据氩气预热后的温度动态控制氩气流量，温度越高吹氩流量越大，有利于细小夹杂物的去除，防止水口堵塞的发生，同时在溢出结晶器液面表层时能显著减少对液面波动影响。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种板坯连铸吹氩的方法进行详细说明。

实施例1

试验浇注钢种为高级别管线钢SDC06，主要成分见表1所示，连铸机为双流板坯连铸机，可浇断面为230mm×(900-1600)mm，本次共浇注6炉。浇筑前先进行模拟浇注，板坯断面为230mm×1100mm，拉速为1.3m/min，中间包包容为60t。

表1试验钢种主要成分/％

成品成分C	成品成分Si	成品成分Mn	成品成分P	成品成分S	成品成分Alt
						0.0014	0.01	0.14	0.012	0.007	0.029

浇注开始前三路氩气供气管路通过进气快换接头接入中间包盖内表面的加热管路，管路中的氩气在中间包烘烤过程中和钢液浇注过程中利用辐射热进行加热。

钢液开浇前打开塞棒吹氩支管、中间包上水口吹氩支管、结晶器浸入式水口吹氩支管的供气阀，同时，出口处的氩气温度为650℃，通过二级PLC程序，塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量自动调整为4.5、4、2.5NL/min。

在开浇25min后，出口处的氩气温度上升至732℃，通过二级PLC程序，塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量自动调整为5.5、6、3.5NL/min。

在剩余浇注时间，氩气温度均在700-800℃之间，氩气流量保持至6炉浇注结束。

浇注结束后对浇注过程中的结晶器液面波动进行了统计，波动±3以内的比例达到97％，比下述对比例1传统工艺提高了7％。对铸坯窄面表层5mm内的夹杂物面积比进行了分析，为41ppm，比传统工艺的降低6ppm。同时，对冷轧降级率与对比例1传统工艺进行了对比，减少了15％。

实施例2

试验浇注钢种为高级别管线钢SDC05，主要成分见表1所示，连铸机为双流板坯连铸机，可浇断面为230mm×(900-1600)mm，本次共浇注7炉。浇筑前先进行模拟浇注，板坯断面为230mm×1600mm，拉速为1.2m/min，中间包包容为60t。

表2试验钢种主要成分/％

成品成分C	成品成分Si	成品成分Mn	成品成分P	成品成分S	成品成分Alt
						0.0019	0.01	0.14	0.012	0.008	0.031

浇注开始前三路氩气供气管路通过进气快换接头接入中间包盖内表面的加热管路，管路中的氩气在中间包烘烤过程中和钢液浇注过程中利用辐射热进行加热。

钢液开浇前打开塞棒吹氩支管、中间包上水口吹氩支管、结晶器浸入式水口吹氩支管的供气阀，同时，出口处的氩气温度为610℃，通过二级PLC程序，塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量自动调整为4.5、4、2.5NL/min。

在开浇50min后，出口处的氩气温度上升至764℃，通过二级PLC程序，塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量自动调整为5.5、6、3.5NL/min。

在开浇130min后，出口处的氩气温度下降至681℃，通过二级PLC程序，塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量自动调整为4.5、4、2.5NL/min。

在剩余浇注时间，氩气温度均在500-700℃之间，氩气流量保持至7炉浇注结束。

浇注结束后对浇注过程中的结晶器液面波动进行了统计，波动±3以内的比例达到96％，比传统工艺提高了6％。对铸坯窄面表层5mm内的夹杂物面积比进行了分析，为39ppm，比下述对比例1传统工艺的降低8ppm。同时，对冷轧降级率与对比例1传统工艺进行了对比，减少了13％。

对比例1

该对比例采用传统工艺，即不进行氩气的预热，且不测量氩气温度，不根据氩气温度动态控制塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量，塞棒、中间包上水口、结晶器浸入式水口分别吹入的氩气流量分别为9-14L/min，5-10L/min，2-4L/min。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。