一种用于限制钢包漩涡产生的装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于限制钢包漩涡产生的装置及其应用，属于冶金反应器钢包出钢技术领域。鉴于炼钢过程中，在钢包浇注末期冶金器中会有漩涡产生，从而导致卷渣现象，而现有的技术在卷渣出现时强制关闭水口，导致钢包中存在剩余钢水产生浪费的问题，本发明专利技术的阻漩装置依据科氏力和流体力学的原理，在钢包存在出钢现象的水口上方设置由耐火材料制成的阻漩装置，限制漩涡流场的形成，从而抑制漩涡的产生。同时改变出口附近流体的运动方向，大大减少漩涡产生的钢液高度，并延后起漩的时间，降低起旋和贯穿高度90‑100％，增加钢水收得率，阻止下渣，提高出钢质量，降低了生产成本。

A device for limiting the generation of ladle vortex and its application

【技术实现步骤摘要】
一种用于限制钢包漩涡产生的装置及其应用
本专利技术涉及冶金反应器钢包出钢
，更具体地说，涉及一种用于限制钢包漩涡产生的装置及其应用。
技术介绍
随着社会和科技发展，对钢材质量的要求越来越高。为了获得优质的钢材，需控制钢中夹杂物，减少钢中杂质元素的含量。因此，需要在每个冶金环节严格控制钢水的质量。在现代化炼钢过程中，钢水从一个冶金反应器转入另一个冶金反应器时，产生的漩涡卷渣现象是一个长期以来难以完全解决的问题，这使得钢中夹杂物难以排除，严重影响钢水质量。钢水从钢包到中间包浇注末期，钢渣卷入钢液中，一方面使得钢包中留钢，降低收得率；另一方面，钢渣会进入长水口和下游冶金反应器，对下游冶金器钢液造成严重影响，不但增加生产成本，而且给现场的清理带来繁琐的工作。为了避免大量的钢渣进入下游冶金反应器，现场通常采用人工目测或安装下渣监测装置，在钢渣即将进入长水口时，强制关闭水口。此时，钢包中剩余的钢水无法被利用从而产生浪费。在钢包浇注末期，由于地球自转会引发科氏力，导致漩涡的形成，从而导致卷渣，即钢水没有浇注完全时，就会出现卷渣的现象，此时强制关闭水口，必然导致钢水残留在钢包中无法被利用。综合来看，现有的技术不能完全抑制漩涡的产生，且冶金器出完钢后依然存在余钢，降低了金属收得率。因此需要设计一种结构简单，易实现的装置，用以有效抑制出钢后期冶金器中漩涡的产生。经检索，中国专利申请号：ZL200910187709.6，专利技术名称为：减轻流体旋涡的阻旋装置，申请日为：2009年9月29日，该申请案提供了一种阻碍流体漩涡产生、发展的装置，该装置在钢包或中间包底部水口附近放置一块或几块由抗侵蚀耐火材料制作的台体，其截面可以为矩形或其它多边形，能够抑制漩涡的产生；但是该申请案公开的阻旋装置不能完全抑制漩涡的产生，以至于漩涡出现的高度并不能很好的降低，还是会继续产生卷渣的现象。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题鉴于现有炼钢过程中，在钢包浇注末期冶金器中会有漩涡产生，从而导致卷渣现象，而现有的技术在卷渣出现时强制关闭水口，导致钢包中存在剩余钢水，产生浪费的问题，本专利技术提供了一种用于限制钢包漩涡产生的装置，本专利技术从流体动力学方面阻碍漩涡形成和发展的能量，改变出水口附近钢液的流动方式，达到有效抑制漩涡形成的目的。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：本专利技术的一种用于限制钢包漩涡产生的装置，该阻漩装置为一椭圆半球状装置，沿装置周向开设多个开口，钢液通过开口进入冶金器底部出钢口；所述的阻漩装置设置在出钢口上方，并与钢包底部固定连接。更进一步地，所述的阻漩装置材料为耐火材料，阻漩装置开口数量为偶数，沿阻漩装置周向对称分布。更进一步地，所述的阻漩装置的内宽度大于出钢口的直径，阻漩装置侧开口直径大于或者等于出钢口的直径。更进一步地，所述阻漩装置的内圆半径R0由公式(2)计算：其中，R0为阻漩装置的内圆半径，l0为内圆净跨长度，f0为内圆矢高。更进一步地，所述阻漩装置的轴线圆半径R根据式(5)计算：其中，m0为轴线圆与内圆的圆心距，d0为拱顶砼厚度；所述的轴线圆与内圆的圆心距m0根据式(4)计算得出：式中，Δ为拱脚厚度dj与拱顶砼厚度d0之差，Δ＝dj-d0(3)。更进一步地，所述阻漩装置的外圆几何尺寸分别根据式(9)、(10)和(11)进行计算；外圆跨度：l1＝l0+2dh(9)外圆矢高：f1＝f0+d0-dv(10)外圆半径：其中l1为外圆圆弧净跨宽度；l0为内圆净跨宽度；dh为轴线圆弧辅助参数1；f0为内圆矢高；f1为外圆矢高；dv为轴线圆弧辅助参数2；d0为拱顶砼厚度；R1为外圆半径；dh和dv根据公式(6)、(7)、(8)计算得到；式中为轴线圆弧辅助角。更进一步地，所述阻漩装置的内圆净跨长度l0与出钢口直径D的关系，具体设计为D≤l0≤1.5D；所述的拱顶砼厚度d0和拱脚厚度dj具体控制范围为0.25D≤d0≤2D、0.25D≤dj≤2D；所述的内圆矢高f0与阻漩装置内高度h0的具体控制范围为0.25D≤f0≤0.75D；0≤h0≤0.5D。本专利技术将所述的阻漩装置与钢包底部连接，钢液通过阻漩装置进入钢包底部出钢口，实现降低钢液漩涡起旋和贯穿高度的目的。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)鉴于炼钢过程中，在钢包浇注末期冶金器中会有漩涡产生，从而导致卷渣现象，而现有的技术在卷渣出现时强制关闭水口，导致钢包中存在剩余钢水产生浪费的问题，本专利技术的一种用于限制钢包漩涡产生的装置，在冶金器出钢口处设置阻漩装置，建立阻碍流场形成的区域，从流体动力学方面阻碍漩涡形成和发展的能量，并改变出口附近流体的运动方向，大大减少漩涡产生的钢液高度，并延后起漩的时间，降低起旋和贯穿高度的90-100％，增加钢水收得率，阻止下渣，提高出钢质量，降低生产成本。(2)本专利技术的阻漩装置周围开口数量为偶数，将钢包出钢口附近形成的流场分散为镜像对称，使流体两侧流场相互影响、相互制约，从而抑制漩涡的产生；阻漩装置设计为椭圆半球状，符合结构力学设计，使阻漩装置能够承受钢水压力。(3)本专利技术的阻漩装置，装配在钢包底部，能够更好的承受钢液压力；并根据结构力学对阻漩装置的结构进行具体设计，在保证阻漩装置结构强度的同时，减少材料的使用，节约成本；同时，本专利技术的阻漩装置采用耐火材料，能够保证阻漩装置在高温下不发生性状的改变，使阻漩装置能够长期工作。附图说明图1为钢包反应器在北半球时水口漩涡的方向示意图；图2为钢包反应器在南半球时水口漩涡的方向示意图；图3为本专利技术的阻漩装置的结构示意图；图4为本专利技术的阻漩装置的剖面图；图5为冶金反应器中出钢示意图；图6为本专利技术的阻漩装置在冶金反应器中的安装示意图。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。本专利技术依据科氏力和流体力学的原理，在钢包存在出钢现象的水口上方放置由耐火材料制作的阻漩装置，限制漩涡流场的形成，从而抑制漩涡的产生。该阻漩装置的内宽度大于出钢口的直径，所述的阻漩装置在出钢口上方。所述的阻漩装置的底端与钢包底部连接，并构成一体，钢液通过所述的阻漩装置进入冶金器底部出钢口。下面结合实施例做出具体介绍：实施例1结合图3，本实施例的阻漩装置为一椭圆半球状装置，沿装置周向开设偶数个开口，开口沿阻漩装置周向对称分布。本实施例中，阻漩装置的开口数量为四个。对称分部的偶数个开口将钢包出钢口附近形成的流场分散为镜像对称，使流体两侧流场相互影响、相互制约，从而抑制漩涡的产生。椭圆半球状的阻漩装置符合结构力学设计，使阻漩装置能够承受钢水压力。钢液通过开口进入冶金器底部出钢口。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于限制钢包漩涡产生的装置，其特征在于：该阻漩装置为一椭圆半球状装置，沿该装置周向开设多个开口，钢液通过开口进入冶金器底部出钢口；所述的阻漩装置设置在出钢口上方，并与钢包底部固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于限制钢包漩涡产生的装置，其特征在于：该阻漩装置为一椭圆半球状装置，沿该装置周向开设多个开口，钢液通过开口进入冶金器底部出钢口；所述的阻漩装置设置在出钢口上方，并与钢包底部固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种用于限制钢包漩涡产生的装置，其特征在于：所述的阻漩装置材料为耐火材料，阻漩装置开口数量为偶数，沿阻漩装置周向对称分布。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于限制钢包漩涡产生的装置，其特征在于：所述的阻漩装置的内宽度大于出钢口的直径，阻漩装置侧开口直径大于或者等于出钢口的直径。


4.根据权利要求3所述的一种用于限制钢包漩涡产生的装置，其特征在于：所述阻漩装置的内圆半径R0由公式(2)计算：



其中，R0为阻漩装置的内圆半径，l0为内圆净跨长度，f0为内圆矢高。


5.根据权利要求4所述的一种用于限制钢包漩涡产生的装置，其特征在于：所述阻漩装置的轴线圆半径R根据式(5)计算：



其中，m0为轴线圆与内圆的圆心距，d0为拱顶砼厚度；所述的轴线圆与内圆的圆心距m0根据式(4)计算得出：



式中，Δ为拱脚厚度dj与拱顶砼厚度d0之差，
Δ＝dj-d0(3)。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小宾，彭世恒，刘勇，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34