一种RH真空精炼炉及真空精炼系统技术方案

本发明专利技术公开了一种RH真空精炼炉及真空精炼系统，属于钢水炉外精炼技术领域。本发明专利技术包括RH真空精炼炉、钢包座、第一供气装置、第二供气装置、真空泵和合金料斗，其中RH真空精炼炉包括真空室和浸渍管，浸渍管包括中心管和外套管，外套管为倒圆台状空心管，外套管的上底面的面积大于下底面的面积，中心管的顶部通过固定梁与外套管相固连，且中心管和外套管为同一轴心；中心管为上升管，且中心管为倒圆台状空心管，中心管的上底面的面积大于下底面的面积；中心管与外套管构成的环形套管为下降管。本发明专利技术增大了真空精炼系统中钢液中气体流量的饱和点，不仅提高了循环流量，而且改善了气体在钢液流场中的分布，从而提高钢液的精炼效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢水炉外精炼
，更具体地说，涉及一种RH真空精炼炉及真空精炼系统。
技术介绍
RH法是西德鲁尔钢铁公司(Ruhrstahl)和赫拉欧斯(Hereaeus)共同设计开发的一种钢液炉外精炼方法[1]。RH法是炉外精炼的重要手段，其具有脱气、脱碳、脱氧以及均匀钢液成分与温度，促进非金属夹杂物上浮等作用。RH真空精炼炉下部设置有浸渍管，RH真空精炼炉精炼钢液的过程中，先将下部的浸入管插入钢包钢液面下部中，并对真空室进行抽真空，而后在上升管的下部向钢液中吹入氩气作为驱动气体，使得上升管中钢液的表观密度比下降管中的密度小，并在氩气气泡的带动下，上升管中的钢液随氩气气泡上升进入真空室，从而进行脱气、脱碳、脱氧反应，在真空室中精炼完成后，真空室中的钢水在重力作用下从下降管回流到钢包中。由于RH真空精炼过程中，钢液是由钢包中不断进入真空室再循环至钢包中进行循环精炼。因此，RH真空精炼炉的循环流量是衡量精炼效果的重要指标。循环流量直接影响着钢液脱气、脱碳、脱硫等精炼反应的速度与效果，并限制着钢液成分和温度均匀化，所以循环流量是限制RH真空精炼炉精炼效果的关键环节。现有的研究人员主要是通过提高精炼炉的循环流量来提高提高RH真空精炼炉的精炼效果。循环流量(Q)可由以下经验公式表示： Q = 114 × G 1 3 × d 4 3 × [ L n p 0 p ] 1 3 ]]>其中：G为供气流量(单位：m3/min)；d为浸渍管直径(单位：m)；Po为大气压力(单位：Pa)；P为真空室残余压力(单位：Pa)由经验公式可以得出，循环流量与供气流量和浸渍管直径成正相关，即循环流量随着供气流量和浸渍管直径的增大而增大；循环流量与真空室残余压力成负相关，循环流量随真空室残余压力的减小而增大。因此，增大供气流量、渍管直径和降低真空室残余压力是增大RH真空精炼炉循环流量的主要途径。但是，上述途径存在以下问题：1)增大供气流量虽然在一定程度上增大循环流量，但是当供气流量较大时，气体体积占的比例较大，使得气泡的抽引效率下降，反而降低钢液的循环流量；2)浸渍管直径受到钢包尺寸的限制，当钢包尺寸已经确定，那么浸渍管直径就难以进一步增大；3)真空室抽真空需要消耗大量的能源，如果继续通过降低真空室残余压力来提高循环流量是不经济的。上述的技术问题限制着RH真空精炼炉钢液循环流量的增大，迫切需要从技术和经济的角度上寻求适宜的解决方案，从而提高RH真空精炼炉的精炼效果，达到钢液高效率和低成本精炼的双重目的。经检索，已经有相关的技术方案公开。其中：RH真空精炼装置的一体式浸渍管(专利号：ZL201320106192.5，公告日：2013.07.31)[2]，通过取消浸渍管的上升管与下降管的耐火衬之间的间隙，使得在保持RH真空精炼装置的主体尺寸不变的条件下，增大上升管与下降管的内径，进而增大循环流量。但是，该方法对循环流量的增加极其有限。另外，专利技术创造的名称：RH真空精炼装置所用的浸渍管(专利号：ZL201410091028.0，公布日：2014.06.04)，RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管(专利号：ZL201410090574.2，公告日：2014.06.18)[3-4]，上述技术方案将浸渍管设置为套筒式，从而来增大浸渍管的直径，以增加循环流量。由文献检索可以发现，为了提高RH真空精炼炉的精炼效果，现有的技术人员已经形成了通过增大浸渍管的直径来提高循环流量的思维定式。参考文献：[1]王鹏.RH炉外精炼的应用和研究[C]//中国金属学会青年学术年会.2010.[2]中冶赛迪工程技术股份有限公司.RH真空精炼装置的一体式浸渍管：中国，ZL201320106192.5[P].2013.07.31.[3]东北大学.RH真空精炼装置所用的浸渍管：中国，ZL201410091028.0[P].2014.06.04.[4]东北大学.RH真空精炼装置所用套筒式浸渍管：中国，ZL201410090574.2[P].2014.06.18.
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中，循环流量是限制RH真空精炼炉精炼效果的关键环节，现有的方法难以有效地提高RH精炼法的循环流量的不足，提供一种RH真空精炼炉及真空精炼系统，实现RH真空精炼炉的循环流量显著增大，并提高RH真空精炼炉的精炼效果。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术一种RH真空精炼炉，包括真空室和浸渍管，所述的真空室的底部设有法兰真空室通过法兰与浸渍管顶部相连，所述的浸渍管包括中心管和外套管，所述的外套管为倒圆台状空心管，外套管的上底面的面积大于下底面的面积，所述的中心管的顶部通过固定梁与外套管相固连，且中心管和外套管为同一轴心；其中：所述的中心管为上升管，且中心管为倒圆台状空心管，中心管的上底面的面积大于下底面的面积；中心管与外套管构成的环形套管为下降管。1)中心管和外套管构成套筒浸渍管，中心管为上升管，中心管与外套管构成的环形套管为下降管，浸渍管设置为套筒形并与钢包口适配，从而充分利用了钢包口的直径，增大了浸渍管的直径，以提高RH真空精炼炉的循环流量；2)中心管为倒圆台状空心管，中心管的上底面的面积大于下底面的面积，从而使得上升管的上底面的面积大于下底面的面积，增大浸渍管钢液的流通面积，因而可增加真空循环脱气装置RH的循环流量；且由下到上沿着中心管轴线方向，上升管的水平截面的面积逐渐增大，使得钢液中的气体在上升过程中受到钢液的压力逐渐减小，钢液中气体形成的气泡的体积逐渐增大，从而增大了钢液中气体流量的饱和点，不仅提高了循环流量，而且改善了气体在钢液流场中的分布，从而促进了钢液发生脱气、脱碳、脱氧反应；3)中心管为倒圆台状空心管，从而使得上升管的下细上粗，钢液在上升管中的流通面积由下至上逐渐增大，从上升管到真空室中产生了从中心到边缘的循环流场，从而使得上升管的钢液的流场分布更加合理，使得气泡在钢液中成弥漫分布，增大了气泡和钢液的接触面积，使得气泡在钢液上升的过程中满足钢液脱气的动力学条件，为钢液脱气、脱碳、脱氧反应提供保证，为非金属夹杂物上浮等反应创造良好的动力学条件；另外，大大减少了真空室内死区面积，使得钢液成分和温度均匀稳定。4)中心管的上底面的面积大于下底面的面积，钢液由上升管上升到顶部的过程中，由于上升管的截面面积逐渐增大，从而使得钢液在浸渍管顶部的流速较小，从而减弱了钢液对中心管壁面的冲刷，从而提高了浸渍管的使用寿命。更进一步地，所述的中心管的锥角为5-30°。中心管的锥角为5-30°，恰当的锥角使得上升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RH真空精炼炉，其特征在于：包括真空室(400)和浸渍管，所述的真空室(400)的底部设有法兰(401)，真空室(400)通过法兰(401)与浸渍管顶部相连，所述的浸渍管包括中心管(100)和外套管(200)，所述的外套管(200)为倒圆台状空心管，外套管(200)的上底面的面积大于下底面的面积，所述的中心管(100)的顶部通过固定梁(300)与外套管(200)相固连，且中心管(100)和外套管(200)为同一轴心；其中：所述的中心管(100)为上升管，且中心管(100)为倒圆台状空心管，中心管(100)的上底面的面积大于下底面的面积；中心管(100)与外套管(200)构成的环形套管为下降管。

【技术特征摘要】
1.一种RH真空精炼炉，其特征在于：包括真空室(400)和浸渍管，所述的真空室(400)的底部设有法兰(401)，真空室(400)通过法兰(401)与浸渍管顶部相连，所述的浸渍管包括中心管(100)和外套管(200)，所述的外套管(200)为倒圆台状空心管，外套管(200)的上底面的面积大于下底面的面积，所述的中心管(100)的顶部通过固定梁(300)与外套管(200)相固连，且中心管(100)和外套管(200)为同一轴心；其中：所述的中心管(100)为上升管，且中心管(100)为倒圆台状空心管，中心管(100)的上底面的面积大于下底面的面积；中心管(100)与外套管(200)构成的环形套管为下降管。2.根据权利要求1所述的一种RH真空精炼炉，其特征在于：所述的中心管(100)的锥角为5-30°。3.根据权利要求1所述的一种RH真空精炼炉，其特征在于：所述的外套管(200)的上部与固定梁(300)水平对应位置的外壁上设置有下层进气口(131)和上层进气口(132)，其中下层进气口(131)位于上层进气口(132)的下方；中心管(100)内壁设置有下层喷嘴(111)和上层喷嘴(112)，所述的下层喷嘴(111)和上层喷嘴(112)位于两个不相同的水平面上，且下层喷嘴(111)所在的水平面位于上层喷嘴(112)所在水平面的下方，所述的下层进气口(131)通过下层导气管(121)与下层喷嘴(111)相连通，上层进气口(132)通过上层导气管(122)与上层喷嘴(112)相连通。4.根据权利要求3所述的一种RH真空精炼炉，其特征在于：所述的中心管(100)内壁圆周上均匀的分布有2-6个下层喷嘴(111)，中心管(100)内壁圆周上均匀的分布有6-10个上层喷嘴(112)。5.根据权利要求4所述的一种RH真空精炼炉，其特征在于：所述的中心管(100)内设置有下环形导气管(141)和上环形导气管(142)，所述的下环形导气管(141)与下层喷嘴(111)位于同一水平面上，下层导气管(121)通过下环形导气管(141)与下层喷嘴(111)相连通，所述的上环形导气管(142)与上层喷嘴(112)位于同一水平面上，上层导气管(122)通过上环形导气管(142)与上层喷嘴(112)相连通。6.根据权利要求5所述的一种RH真...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳强，裴晓航，张成博，张炯，张龙，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34