一种连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法
阅读说明：本技术 一种连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法 (Continuous casting tundish cover and air blowing protection casting method thereof ) 是由 吴晨辉 李阳 谢鑫 吴国荣 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法,其中包盖包括包盖本体,所述包盖本体沿长度方向延伸的中心线上设有若干功能孔和若干中心吹气口；所述包盖本体的中心线沿其宽度方向的两侧设有若干旁侧吹气口。本发明所提供的连铸中间包包盖,通过将所述中心吹气口和所述旁侧吹气口分别布置在所述包盖本体的中心线上和中心线的旁侧,吹气管路布置更为分散均匀,可以快速的将中间包内的空气排出,提高吹气效率。(The invention discloses a continuous casting tundish cover and a blowing protection casting method thereof, wherein the tundish cover comprises a tundish cover body, and a central line of the tundish cover body extending along the length direction is provided with a plurality of functional holes and a plurality of central blowing openings; and a plurality of side air blowing openings are formed in the two sides of the center line of the ladle cover body along the width direction of the ladle cover body. According to the continuous casting tundish cover provided by the invention, the central air blowing openings and the side air blowing openings are respectively arranged on the central line of the tundish cover body and at the side of the central line, so that the arrangement of the air blowing pipelines is more uniform, the air in the tundish can be rapidly discharged, and the air blowing efficiency is improved.)
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法。
背景技术
在连续铸钢的过程中，中间包是连铸机的重要冶金容器，起到分流、减压、净化、调温等重要作用，在浇钢过程中，中间包内空气中的氧会导致钢水二次氧化，影响钢水洁净度。尤其是在中包开浇阶段，由于中间包覆盖剂还未完成化渣，中间包内的钢水表面直接与空气接触，更易造成钢被空气二次氧化。为降低浇钢过程中中包钢水因空气造成的二次氧化，增强中包保护浇铸效果，包盖吹氩工艺被开发并应用于实际生产。该工艺通过布置与包盖氩气管路向中包内吹入氩气，排挤出中包内的空气，达到保护浇铸效果。然而已有的相关发明专利中，其氩气管路多布置于多集中布置于包盖边缘或注流孔、烘烤孔、取样孔、塞棒孔等位置，该布置方式影响氩气填充效率与中包内氩气的分布均匀性，影响保护浇铸效果。同时，已有的相关专利鲜少涉及系统的吹氩流量、时间等工艺参数。
现有技术中，氩气管路多集中布置于包盖注流孔、烘烤孔、取样孔、塞棒孔等包盖既有孔位置，或布置于包盖边缘部位，如专利CN203599513U；前者布置方式易使吹入的氩气从包盖既有孔洞处溢出，影响氩气填充效率，而后者布置方式易导致吹入的氩气集中于中包边缘区域，对中心区域氩气填充效果较差。
因此，如何有效保证浇铸阶段包盖吹气保护的浇铸效果，同时降低吹气成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法，用于改善浇钢过程中间包保护浇铸效果，显著降低中间包内钢液因空气发生的二次氧化，提高钢水洁净度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种连铸中间包包盖，包括包盖本体，所述包盖本体沿长度方向延伸的中心线上设有若干功能孔和若干中心吹气口；所述包盖本体的中心线沿其宽度方向的两侧设有若干旁侧吹气口。
优选的，所述功能孔包括塞棒孔、取样孔、烘烤孔和铸流孔；所述铸流孔的个数为一个，位于所述中心线转动中间，所述塞棒孔、所述取样孔和所述烘烤孔的个数均为两个，均对称分布于所述铸流孔的两侧；各所述中心吹气口相对于所述铸流孔对称分布。
优选的，所述塞棒孔、所述取样孔和所述烘烤孔自所述包盖本体的端部向所述铸流孔的方向依次排列；所述塞棒孔与所述包盖本体的端部之间设有第一中心吹气口；所述塞棒孔与所述取样孔之间设有两个第一旁侧吹气口，两个所述第一旁侧吹气口分别位于所述中心线的两侧；所述取样孔与所述烘烤孔之间靠近所述取样孔的位置设有第三中心吹气口，靠近所述烘烤孔的位置设有两个第二旁侧吹气口，两个所述第二旁侧吹气口分别位于所述中心线的两侧；所述烘烤孔与所述铸流孔之间设有第三中心吹气口。
优选的，所述塞棒孔与所述包盖本体边缘之间的最小距离为L1，所述塞棒孔与所述取样孔之间的最小距离为L2，所述取样孔与所述烘烤孔之间的最小距离为L3，所述烘烤孔与所述铸流孔之间的最小距离为L4；所述第一中心吹气口与所述塞棒孔的最小距离为L5，所述第二中心吹气口与所述取样孔之间的最小距离为L7，所述第三中心吹气口与所述烘烤孔之间的最小距离为L9；
并且，L5＝0.3L1～0.5L1、L7＝0.3L3～0.5L3、L9＝0.4L4-0.6L4。
优选的，所述第一旁侧吹气口与所述中心线的距离为W1，所述第二旁侧吹气口与所述中心线的距离为W2，所述第一旁侧吹气口与所述塞棒孔沿所述中心线方向的距离为L6，所述第二旁侧吹气口与所述第二中心吹气口沿所述中心线方向的距离为L8；
并且，L6＝0.4-0.6L2、W1＝0.25W～0.35W、L8＝0.15L3～0.7L3、W2＝0.25W～0.35W。
一种连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法，采用上述连铸中间包包盖，包括以下步骤：
获取中间包的体积V；
在所述中间包烘烤结束至所述中间包开浇前的阶段，向所述中间包内吹入第一保护气体，并控制第一保护气体的流量为Q(m3/h)＝3V～4V，吹氩时间为5min～7min；
在所述中间包开浇后，控制第一炉浇钢过程中继续吹入第一保护气体，控制第二炉及后续连浇炉次中吹入第二保护气体。
优选的，第一保护气体为氩气，第二保护气体为CO2气体
优选的，所述步骤向所述中间包内吹入第一保护气体还包括：采用防火棉与钢板将铸流孔、烘烤孔和取样孔密闭，塞棒孔保持敞开。
优选的，所述步骤控制第一炉浇钢过程中继续吹入第一保护气体包括：
控制第一保护气体的流量为Q(m3/h)＝(3V～4V)×(30％～40％)。
优选的，所述步骤控制第二炉及后续连浇炉次中吹入第二保护气体包括：控制第二保护气体的流量为Q(m3/h)＝(3V～4V)×(30％～40％)。
本发明所提供的连铸中间包包盖，包括包盖本体，所述包盖本体沿长度方向延伸的中心线上设有若干功能孔和若干中心吹气口；所述包盖本体的中心线沿其宽度方向的两侧设有若干旁侧吹气口。本发明所提供的连铸中间包包盖，通过将所述中心吹气口和所述旁侧吹气口分别布置在所述包盖本体的中心线上和中心线的旁侧，吹气管路布置更为分散均匀，可以快速的将中间包内的空气排出，提高吹气效率。
本发明所提供的连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法，包括以下步骤：获取中间包的体积V；在所述中间包烘烤结束至所述中间包开浇前的阶段，向所述中间包内吹入第一保护气体，并控制第一保护气体的流量为Q(m3/h)＝3V～4V，吹氩时间为5min～7min；在所述中间包开浇后，控制第一炉浇钢过程中继续吹入第一保护气体，控制第二炉及后续连浇炉次中吹入第二保护气体。本发明所提供的连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法，基于所述中间包的容量来确定具体吹气流量与时间，并采用浇铸前期吹氩气+稳定浇铸阶段吹CO2的联合吹气工艺，有助于提高吹入的保护性气体更加高效、均匀的填充所述中间包，增强保护浇铸效果，同时在稳定浇铸阶段采用吹CO2的方式，在保证工艺实施效果的同时，可有效降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。
图1为本发明所提供的连铸中间包包盖一种
具体实施方式
的结构示意图；
图2为本发明所提供的连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法的流程图；
其中：塞棒孔-1、取样孔-2、烘烤孔-3、铸流孔-4。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法，用于改善浇钢过程中，开浇阶段的中间包保护浇铸效果，显著降低中间包内钢液因空气发生的二次氧化，提高钢水洁净度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的连铸中间包包盖一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法的流程图。
在该实施方式中，连铸中间包包盖包括包盖本体，包盖本体的中心线沿其长度方向延伸，中心线上设有若干功能孔和若干中心吹气口，中心吹气口优选为圆孔，功能孔包括塞棒孔1、取样孔2、烘烤孔3和铸流孔4，其中，铸流孔4位于中心线的中间位置，塞棒孔1、取样孔2、烘烤孔3的个数均为两个，铸流孔4的每侧均设置有一个塞棒孔1、一个取样孔2和一个烘烤孔3；塞棒孔1、取样孔2和烘烤孔3自包盖本体的端部向铸流孔4的方向依次排列；
包盖本体的中心线沿其宽度方向的两侧设有若干旁侧吹气口，每个纵向位置的旁侧吹气口个数优选为两个，铸流孔4两侧的中心吹气口和旁侧吹气口均对称分布；旁侧吹气口同样优选为圆孔，方便与吹气管道连接。
本发明所提供的连铸中间包包盖，通过将中心吹气口和旁侧吹气口分别布置在包盖本体的中心线上和中心线的旁侧，吹气管路布置更为分散均匀，可以快速的将中间包内的空气排出，提高吹气效率。
在上述各实施方式的基础上，塞棒孔1与包盖本体的端部之间设有第一中心吹气口；塞棒孔1与取样孔2之间设有两个第一旁侧吹气口，两个第一旁侧吹气口分别位于中心线的两侧；取样孔2与烘烤孔3之间靠近取样孔2的位置设有第三中心吹气口，靠近烘烤孔3的位置设有两个第二旁侧吹气口，两个第二旁侧吹气口分别位于中心线的两侧；烘烤孔3与铸流孔4之间设有第三中心吹气口。
在上述各实施方式的基础上，塞棒孔1与包盖本体边缘之间的最小距离为L1，塞棒孔1与取样孔2之间的最小距离为L2，取样孔2与烘烤孔3之间的最小距离为L3，烘烤孔3与铸流孔4之间的最小距离为L4；第一中心吹气口与塞棒孔1的最小距离为L5，第二中心吹气口与取样孔2之间的最小距离为L7，第三中心吹气口与烘烤孔3之间的最小距离为L9；
并且，L5＝0.3L1～0.5L1、L7＝0.3L3～0.5L3、L9＝0.4L4-0.6L4。
在上述各实施方式的基础上，第一旁侧吹气口与中心线的距离为W1，第二旁侧吹气口与中心线的距离为W2，第一旁侧吹气口与塞棒孔1沿中心线方向的距离为L6，第二旁侧吹气口与第二中心吹气口沿中心线方向的距离为L8；
并且，L6＝0.4-0.6L2、W1＝0.25W～0.35W、L8＝0.15L3～0.7L3、W2＝0.25W～0.35W。
具体的，中间包的包盖长度为L，宽度为W，中间包容积为V(以吨计)。包盖上开设有两个塞棒孔1、两个取样孔2、两个烘烤孔3、一个铸流孔4，同类型孔相对于左右铸流孔4对称，各功能孔在包盖上的空间相对分布位置尺寸为L1、L2、L3、L4；如图1所示，包盖上共设置14个吹气口，向中间包内吹入保护性气体Ar气和CO2气体，中心吹气口和旁侧吹气口的尺寸相同，优选直径D＝20～30mm，中心吹气口在包盖上左右、上下对称分布，其中第一中心吹气口a的个数为两个、第二中心吹气口c的个数为两个、第三中心吹气口e的个数为两个，均分布在包盖沿其宽度W方向的中心线上，第一旁侧吹气口b的个数为四个、第二旁侧吹气口d的个数为四个，均对称分布于包盖沿其宽度W方向的中心线两侧；如图1所示，各吹气孔的分布位置：a孔L5＝1/3L1～1/2L1、b孔L6＝1/2L2 W1＝1/4W～1/3W、c孔L7＝1/3L3～1/2L3、d孔L8＝1/6L3～2/3L3 W2＝1/4W～1/3W、e孔L9＝1/2L4。
除上述连铸中间包包盖外，本发明还提供了一种连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法。
该连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法包括以下步骤：
获取中间包的体积V；在中间包烘烤结束至中间包开浇前的阶段，向中间包内吹入第一保护气体，并控制第一保护气体的流量为Q(m3/h)＝3V～4V，吹氩时间为5min～7min；在中间包开浇后，控制第一炉浇钢过程中继续吹入第一保护气体，控制第二炉及后续连浇炉次中吹入第二保护气体。
本发明所提供的连铸中间包包盖吹气保护浇铸方法，基于中间包的容量来确定具体吹气流量与时间，有助于提高吹入的保护性气体更加高效、均匀的填充中间包，增强保护浇铸效果。
优选的，第一保护气体为氩气，第二保护气体为CO2气体。采用浇铸前期吹氩气+稳定浇铸阶段吹CO2的联合吹气工艺，在保证工艺实施效果的同时，可有效降低成本。
在上述各实施方式的基础上，步骤向中间包内吹入第一保护气体包括：采用防火棉与钢板将铸流孔4、烘烤孔3和取样孔2密闭，塞棒孔1保持敞开。
在上述各实施方式的基础上，步骤控制第一炉浇钢过程中继续吹入第一保护气体包括：
控制第一保护气体的流量为Q(m3/h)＝(3V～4V)×(30％～40％)。
在上述各实施方式的基础上，步骤控制第二炉及后续连浇炉次中吹入第二保护气体包括：控制第二保护气体的流量为Q(m3/h)＝(3V～4V)×(30％～40％)。
具体的，中间包开浇后，第一炉浇钢过程中加入的中间包覆盖剂还未完成化渣，该阶段继续吹入氩气，但氩气流量减小至初始吹氩量的30％～40％，即Q(m3/h)＝(3V～4V)×(30％～40％)；中间包开浇第2炉中间包内覆盖剂已完成化渣，可对钢液形成较好的保护浇铸效果，此阶段吹入气体改为CO2，以降低吹气成本，吹气量Q＝(3V～4V)×(30％～40％)。
在一种具体实施例中，以生产60t中间包生产汽车面板IF钢为例。
1、包盖吹气口分布
如图1所示，中间包包盖的长度L＝8.47m，宽度W＝2.28m，中间包容积V＝70吨；包盖开设有两个塞棒孔1、两个取样孔2、两个烘烤孔3、一个铸流孔4，同类型孔左右对称，各孔在包盖上的空间相对分布位置为L1＝0.85m、L2＝0.43m、L3＝1.12m、L4＝0.45m；包盖上设置14个吹气口，向中间包内出入保护性气体，如Ar气和CO2气体，吹气口a～e的直径D＝0.03m，吹气口在包盖上左右、上下对称分布；各吹气孔的分布位置：a孔L5＝0.04m、b孔L6＝0.215mW1＝0.57m、c孔L7＝0.56m、d孔L8＝0.187m W2＝0.57m、e孔L9＝0.225m。
2、吹气工艺
中间包烘烤结束至中间包开浇前阶段吹气工艺：通过包盖12个吹气孔向中间包吹入氩气，氩气流量为Q＝230m3/h，吹氩时间7min，吹氩时采用防火棉与钢板将铸流孔4、烘烤孔3、取样孔2密闭，塞棒孔1保持敞开；
中间包开浇第1炉吹气工艺：中间包开浇后，第一炉浇钢过程中加入的中间包覆盖剂还未完成化渣，该阶段继续吹入氩气，但氩气流量减小至初始吹氩量的Q＝90m3/h；
中间包开浇第2炉及后续连浇炉次：中间包开浇第2炉中间包内覆盖剂已完成化渣，可对钢液形成好的保护浇铸效果，此阶段吹入气体改为CO2，以降低吹气成本，吹气量Q＝80m3/h；
本实施例所提供的方法中，与不采用包盖吹气保护相比，浇次第一炉酸溶铝烧损由80ppm降低至30ppm，这个浇次内的平均酸溶铝烧损由60ppm降低至25ppm，钢水洁净度显著改善。
以上对本发明所提供的连铸中间包包盖及其吹气保护浇铸方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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