阅读说明：本技术 一种在rh精炼钢液中生成微小气泡的方法 (Method for generating micro-bubbles in RH refined molten steel ) 是由 *** 张硕 何杨 张�杰 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法,属于炼钢领域。本发明通过在RH精炼装置下降管侧壁设置金属管或直通型透气砖或弥散型透气砖,使用氩气或者使用氩气与氢气或\和氮气混合气体,通过金属管或直通型透气砖或弥散型透气砖吹入钢液；主要通过调节RH上升管的提升气体流量,利用下降管内向下流动的钢液施加给气泡曳力、控制从下降管侧壁气孔脱附的气泡尺寸大部分直径为1mm-6mm,随下降管钢液一起进入钢包；随后气泡上浮到钢包渣中,在此过程钢液中夹杂物被气泡粘附去除。该方法生成的气泡尺寸细小,绝大部分气泡直径小于6mm,有助于提高钢中夹杂物去除效果。(A method for generating micro-bubbles in RH refined molten steel belongs to the field of steel making. The method comprises the steps of arranging a metal pipe or a straight-through air brick or a dispersion air brick on the side wall of a descending pipe of an RH refining device, and blowing argon or mixed gas of argon and hydrogen or/and nitrogen into molten steel through the metal pipe or the straight-through air brick or the dispersion air brick; mainly by adjusting the lifting gas flow of the RH ascending pipe, utilizing the downward flowing molten steel in the descending pipe to apply bubble drag force, controlling the size of most of bubbles desorbed from the side wall air holes of the descending pipe to be 1mm-6mm, and entering the steel ladle along with the molten steel in the descending pipe; then the bubbles float to the ladle slag, and inclusions in the molten steel are removed by bubble adhesion in the process. The size of the bubbles generated by the method is small, and the diameter of most bubbles is smaller than 6mm, so that the method is beneficial to improving the effect of removing the inclusions in the steel.)

一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法

技术领域

本发明属于炼钢领域，涉及一种钢液中夹杂物去除技术，具体是一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法，可显著提高钢液中夹杂物去除效果。

背景技术

钢中夹杂物数量、尺寸及其分布对钢质量均有较大影响，去除钢中非金属夹杂物是提高钢产品质量、生产洁净钢的关键技术之一。在冶金过程当中，钢液中的夹杂物大部分是在浮力作用下自然上浮去除的，对于尺寸细小的夹杂物通常不能在一个精炼周期内自然上浮去除。在精炼流程中夹杂物的去除至今仍然是难题。

近年来，利用气泡去除钢中夹杂物逐渐成为冶金工作者研究的热点。钢液中气泡可以通过碰撞粘附夹杂物上浮或气泡尾流携带夹杂物上浮两种方式去除夹杂物。而弥散的微小气泡具有优异的粘附夹杂物的效果，但在钢液中生成微小气泡的条件较为苛刻。RH精炼装置实现了钢液的循环流动，动力学条件较好，但目前RH精炼装置去除夹杂物效果还需进一步提高。

针对上述问题，本发明提供一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法，在RH精炼装置下降管侧壁设置金属管或透气砖，使用氩气或者使用氩气与氢气或\和氮气混合气体，通过金属管或透气砖吹入钢液产生细小气泡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法，通过在下降管侧壁的金属管或透气砖直接将氩气吹入钢液产生微小气泡，微小气泡对于粘附去除夹杂物有较好的效果。

为了解决上述技术问题，本发明公开一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法，其特征在于，包括：在RH精炼装置下降管侧壁设置金属管或直通型透气砖或弥散型透气砖，使用氩气或者使用氩气与氢气或\和氮气混合气体，通过金属管或直通型透气砖或弥散型透气砖吹入钢液；利用下降管内向下流动的钢液施加给气泡曳力，控制此曳力大于气泡浮力等其他作用于气泡的力，保证作用在气泡上的合力向下，控制从下降管侧壁气孔脱附的气泡尺寸大部分直径为1mm-6mm，并随下降管钢液一起进入钢包；随后气泡上浮到钢包渣中，在此过程下降管内和钢包内的细小夹杂物被气泡粘附去除，夹杂物去除效果提高20％到50％。

进一步地，利用小孔径的吹气孔，使在下降管吹入气体形成的脱附气泡细小化，将金属管或直通型透气砖气孔的直径控制为0.2-3.7mm，弥散型透气砖的平均孔径为5-100μm。

进一步地，通过控制RH精炼装置上升管的提升气体流量，使RH下降管内气体吹入处钢液流速控制大于0.2m/s，从而控制作用于气泡的向下曳力大于气泡浮力及其他作用于气泡的力，保证作用在气泡上的合力向下，气泡随钢液向下运动。

进一步地，RH精炼过程中下降管使用气体的吹气流量为0.06-6m³/h。

进一步地，气泡在随钢液向下进入钢包的过程中，钢水静压力进一步提升，气泡尺寸进一步缩小；下降管吹入氩气，则形成的氩气泡进入钢包后，气泡尺寸缩小为0.6mm-4.8mm。

进一步地，下降管吹入混合气体时，混合气体中氩气的体积分数所占比例为10-100％，形成的混合气体气泡中氢气或\和氮气部分溶解于钢液，使气泡直径进一步缩小，气泡中氢气或\和氮气比例越高，气泡在下降过程中尺寸缩小更为显著；下降管侧壁气孔脱附的1mm-6mm混合气体气泡，下降进入钢包后气泡直径缩小程度为10-50％，气泡捕捉夹杂物能力进一步提高。

如上所述一种在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法，具体步骤如下：

步骤1.在RH下降管侧壁安装金属管或直通型透气砖，气孔的直径控制为0.2-3.7mm；或安装弥散型透气砖，透气砖平均孔径为5-100μm；

步骤2.通过RH下降管侧壁安装的上述吹气装置，向RH下降管吹入氩气，流量控制在0.05-0.5m³/h，以防RH精炼时相关吹气装置被钢水堵塞；

步骤3.开始RH精炼，将RH浸渍管***钢液；

步骤4.钢液脱氧后，通过下降管侧壁安装的吹气装置，向RH下降管吹入氩气或者氩气与氢气或\和氮气混合气体，吹气流量为0.06-6m³/h；混合气体中氩气的体积比例为10-100％；

步骤5.控制RH精炼装置上升管的提升气体流量，使RH下降管内气体吹入处钢液流速控制大于0.2m/s，从而控制作用于气泡的向下曳力大于气泡浮力及其他作用于气泡的力，保证作用在气泡上的合力向下，气泡随钢液向下运动；

步骤6.下降管中向下流动的钢液，对下降管中吹入的气泡施加向下的曳力，使从下降管侧壁气孔脱附的气泡尺寸大部分直径为1mm-6mm；

步骤7.生成的细小气泡随下降管内向下流动的钢液向下运动，进入钢包；在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小，钢包中气泡直径为0.6mm-4.8mm；

步骤8.如果采用氩气与氢气或\和氮气混合气体，则形成的混合气体气泡中氢气或\和氮气部分溶解于钢液，使气泡尺寸进一步缩小10-50％，气泡捕捉去除夹杂物的效果进一步提高；

步骤9.这些细小气泡具有良好的捕捉钢液中夹杂物的能力，与钢液中夹杂物碰撞并捕捉夹杂物；

步骤10.气泡携带夹杂物上浮，进入钢包渣，夹杂物从钢液中得到良好去除。

本发明的有益效果是：1，生成的气泡相对钢包底吹氩等传统工艺生成的气泡尺寸细小，显著提高夹杂物的去除效果；2，在RH精炼装置内生成微小气泡具有良好的夹杂物去除效果，可以实现钢液中夹杂物的深度去除；3，若以氩气单独吹入钢液，由于氩气是惰性气体，则生成的微小气泡不会污染钢液。

附图说明

图1是本发明的RH精炼钢液中生成微小气泡方法的原理示意图；

图2是用于验证本发明研究的物理模拟实验结果图。

图中：1、钢液流动方向；2、下降管金属管或透气砖位置；3、RH精炼钢包顶渣；4、下降管金属管或透气砖吹出氩气泡运动轨迹；5、下降管金属管或透气砖吹出气泡与钢液的混合区域；6、下降管金属管或透气砖吹出混合气泡运动轨迹；7、真空室；8、上升管提升气体；9、钢包；10、钢液中夹杂物；11、钢液；12、上升管；13、水；14、下降管；15、钢包；16、参照铁杆(直径为11.5mm)。

具体实施方式

本发明在RH精炼钢液中生成微小气泡的方法，其特征在于，包括：在RH精炼装置下降管侧壁设置金属管或直通型透气砖或弥散型透气砖，使用氩气或者使用氩气与氢气或\和氮气混合气体，通过金属管或直通型透气砖或弥散型透气砖吹入钢液；利用下降管内向下流动的钢液施加给气泡曳力，控制此曳力大于气泡浮力等其他作用于气泡的力，保证作用在气泡上的合力向下，控制从下降管侧壁气孔脱附的气泡尺寸大部分直径为1mm-6mm，并随下降管钢液一起进入钢包；随后气泡上浮到钢包渣中，在此过程下降管内和钢包内的细小夹杂物被气泡粘附去除，夹杂物去除效果提高20％到50％。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.55m。在下降管侧壁安装6根金属管，金属管直径设置为0.8mm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为100m³/h，金属吹气管出口处钢液流速0.3m/s，并通过金属管向钢液中吹入氩气，其流量为1.2m³/h，生成的氩气泡80％为直径2mm-4mm小气泡；氩气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小至1.2mm-3.2mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高30％。

实施例2

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.3m。在下降管侧壁安装6根金属管，金属管直径设置为0.8mm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为60m³/h，金属吹气管出口处钢液流速0.3m/s，并通过金属管向钢液中吹入氩气，其流量为1.2m³/h，生成的氩气泡80％为直径2mm-4mm小气泡；氩气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小至1.2mm-3.2mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高30％。

实施例3

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.55m。在下降管侧壁安装6根金属管，金属管直径设置为0.8mm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为150m³/h，金属吹气管出口处钢液流速0.4m/s，并通过金属管向钢液中吹入氩气，其流量为1.2m³/h，生成的氩气泡80％为直径1.6mm-3.6mm小气泡；氩气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小至1mm-2.9mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高35％。

实施例4

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.55m。在下降管侧壁安装6根金属管，金属管直径设置为0.4mm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为100m³/h，金属吹气管出口处钢液流速0.3m/s，并通过金属管向钢液中吹入氩气，其流量为1.2m³/h，生成的氩气泡80％为直径1.3mm-2.7mm小气泡；氩气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小至0.8mm-2.2mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高45％。

实施例5

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.55m。在下降管侧壁安装6根金属管，金属管直径设置为0.8mm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为100m³/h，金属吹气管出口处钢液流速0.3m/s，并通过金属管向钢液中吹入氩气，其流量为1.8m³/h，生成的氩气泡80％为直径2mm-4mm小气泡；氩气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小至1.2mm-3.2mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高45％。

实施例6

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.55m。在下降管侧壁设置4块透气砖弥散型透气砖，透气砖气孔平均直径设置为20μm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为100m³/h，透气砖气体出口处钢液流速0.3m/s，并通过透气砖向钢液中吹入氩气，其流量为1.2m³/h，生成的氩气泡80％为直径1mm-6mm小气泡；氩气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大，气泡尺寸进一步缩小至0.6mm-4.8mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高30％。

实施例7

国内某钢厂150tRH精炼装置，下降管内径为0.55m。在下降管侧壁安装6根金属管，金属管直径设置为0.8mm，精炼过程中控制上升管提升气体流量为100m³/h，金属吹气管出口处钢液流速0.3m/s，并通过金属管向钢液中吹入氩气(10％)+氮气(90％)混合气体，其流量为1.2m³/h，生成的混合气泡80％为直径2mm-4mm小气泡；混合气泡随下降管钢液一起进入钢包，在向下运动的过程中，由于钢液静压力越来越大和可溶解性气体的溶解，气泡尺寸进一步缩小至1mm-2.8mm；这些细小气泡随钢液在钢包中运动，粘附捕捉钢中夹杂物，并最后上浮到钢包渣中，促进夹杂物上浮去除，夹杂物去除效果提高35％。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。