專利名稱：一種連鑄過程中稀土合金的加入裝置及加入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連鑄過程中向中間包內(nèi)加入稀土合金的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
稀土在鋼鐵和金屬材料中的作用日益被人們所關(guān)注，并廣為應用。這是因為，稀土加入鋼中具有如下作用1、凈化鋼液。稀土加入鋼中易形成低熔點的大顆粒稀土復合夾雜物，這類夾雜物與鋼液的比表面張力較大，易于上浮排出；2、稀土為活性元素，易于偏聚于晶界，能改變碳化物和非金屬夾雜物的屬性、形貌、數(shù)量、大小和分布；3、微合金化作用，即固溶作用，固溶的稀土能固化晶粒、凈化晶界，不僅能提高材料的強韌性，而且還能提高材料的耐腐蝕性能。然而，稀土元素加入鋼中的方法有很高的要求。這主要是由于1、稀土元素燃點低，易氧化，在高溫下易燃燒，在煉鋼和澆注過程中很容易在尚未進入鋼液前即在空氣中燃燒損失；2、稀土元素的化學活性強，與熔渣接觸時易與渣中的氧化物組分相互作用，自身被氧化而進入渣中；3、已經(jīng)加入鋼液的稀土元素與鋼中的硫等作用后生成的產(chǎn)物或溶在鋼液中的稀土元素與熔渣、耐火材料接觸或有機會與空氣接觸時，都會發(fā)生再氧化反應，使硫回到鋼液中，而稀土元素本身則不斷地再變?yōu)檠趸镞M入熔渣，直至消耗殆盡。目前，稀土的加入普遍采用向連鑄結(jié)晶器內(nèi)喂稀土絲的方法。連鑄結(jié)晶器內(nèi)喂稀土絲工藝具有稀土回收率高，易穩(wěn)定、準確地控制稀土加入量等優(yōu)點。但該方法亦存在如下缺陷1、稀土加入時間較遲，稀土在結(jié)晶器中沒有充分擴散，且沒有能夠使夾雜物上浮的動力學條件，所以稀土反應產(chǎn)物絕大部分都殘留在鋼中而不能去除；2、稀土與硫在鋼坯斷面上分布不均勻，從而影響了該工藝在高質(zhì)量鋼鐵產(chǎn)品及純凈鋼中的應用；3、該方法對連鑄坯的最小厚度有一極限值要求，在中板坯的應用將產(chǎn)生缺陷而導致鋼板報廢。迄今為止，尚未見在連鑄過程中經(jīng)由中間包向鋼液中加入稀土合金的記載及報道。然而，中間包冶金亦是一項特殊的爐外精煉技術(shù)，隨著對鋼液純凈度要求的不斷提高， 中間包冶金已經(jīng)成為煉鋼生產(chǎn)流程中保證獲得優(yōu)良鋼質(zhì)的關(guān)鍵一環(huán)。中間包已不再僅僅是一個簡單的容器，而是作為進一步控制鋼液非金屬夾雜物尺寸與數(shù)量、對微量合金元素進行微量調(diào)控的一個重要途徑和工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種稀土合金加入量可調(diào)，稀土元素在鋼中分布均勻，有利夾雜物上浮，可縮小柱狀晶區(qū)及偏析區(qū)，提高硫化物變質(zhì)效果，能適合不同寬厚比板坯的連鑄過程中中間包稀土合金的加入裝置及其加入方法。為達此目的，本發(fā)明所采取技術(shù)解決方案是
一種連鑄過程中稀土合金的加入裝置，由接頭、金屬三通管及卡箍組成；中空的接頭呈上大下小階梯型，接頭上端與金屬三通管直管一端連接，金屬三通管斜管連接惰性氣體管路，接頭與一卡箍相連。所述接頭的內(nèi)徑為2 30 mm。所述金屬三通管直管與斜管的外徑均為2 30mm，金屬三通管直管軸線與斜管軸線之間的夾角為10° 170°。一種應用上述連鑄過程中稀土合金的加入裝置的加入方法，是在鋼水罐澆注過程中，對中間包長水口壁上進行鉆孔，然后將上述加入裝置的接頭下部插入孔洞中，通過卡箍將接頭固定在長水口壁上；向金屬三通管斜管內(nèi)吹入惰性氣體，在惰性氣體保護下，喂線機將稀土包芯線穿過金屬三通管直管及接頭喂入鋼液中。所述中間包長水口壁上的孔洞數(shù)量至少為1個。所述的中間包長水口壁上的孔洞直徑為4 40mm，孔洞軸線與長水口軸線間帶有
2° 80°夾角。所述中間包長水口壁上的孔洞位置距長水口上端40 600 mm。所述中間包長水口壁上的孔洞沿長水口軸向、徑向或斜向均勻分布或不均勻分布。所述惰性氣體為Ar、N2或Ar與N2的混合氣體。所述吹入的惰性氣體流量為10 300 L/min，氣壓為1 12atm。本發(fā)明的有益效果為
與采取結(jié)晶器喂稀土絲工藝等現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點是 1、本發(fā)明在中間包長水口喂入的稀土包芯線在鋼液中的熔化與溶解時間長，與鋼液及其中的氧、硫、夾雜物的作用更充分，稀土在鋼中的分布更加均勻。對鋼液粘度的降低作用更好，形成的細小夾雜物易于聚集、長大和上浮，對硫化物變質(zhì)效果更顯著，柱狀晶及偏析區(qū)域更小，從而可有效凈化鋼液，提高鋼的內(nèi)在質(zhì)量。2、可避免連鑄板坯內(nèi)弧1/4范圍內(nèi)的卷渣缺陷，徹底消除結(jié)晶器喂稀土時漏鋼的危險，杜絕了板片的縱裂缺陷。3、稀土合金的加入量可根據(jù)需要隨意調(diào)整，從而滿足連鑄大寬厚比板坯、薄板坯及先進鑄軋技術(shù)的稀土加入要求。4、可使鋼液中合金元素精確加入命中率達到士 IOppm之間，極大提高了合金元素的穩(wěn)定收得率。5、本發(fā)明簡單易行，便于掌握和控制，且操作成本低。


附圖為連鑄過程中稀土合金的加入裝置裝配示意圖。圖中接頭1、金屬三通管2、卡箍3、長水口 4。
具體實施例方式由附圖可見，本發(fā)明連鑄過程中稀土合金的加入裝置主要是由接頭1、金屬三通管 2及卡箍3所組成。接頭1整體形狀為一上大下小的階梯型中空管件，接頭1上端帶有內(nèi)螺紋，下部外壁上敷設有耐高溫粘接劑；同時在接頭1下端及階梯臺連接部位還設有石棉墊片，以便起到密封作用。金屬三通管2分為直管部分和斜管部分，斜管一端焊接在直管中CN 102554159 A說明書3/4 頁
部，直管一端帶有外螺紋，通過螺紋連接在接頭1的上端；直管部分主要作用是輸送稀土包芯線；斜管一端焊接在直管中部，另一端與外部的惰性氣體管路連接。卡箍3為鋼板彎制而成的環(huán)形片，環(huán)形片內(nèi)徑與中間包長水口 4的外徑相同，卡箍3與接頭1相連，并負責將接頭1固定在中間包長水口 4的外壁上。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
接頭ι內(nèi)徑為10 mm，金屬三通管2直管與斜管外徑均為10 mm，金屬三通管2直管軸線與斜管軸線之間的夾角為30°。采用兩流板坯連鑄機，鑄坯斷面為1150X230 mm，拉速為 1. 2 m/min。首先，進行鉆孔和設備連接。在鋼水罐澆注過程中，沿中間包長水口 4外壁的徑向用電鉆對稱鉆出2個直徑為13mm的孔洞，孔洞位置距長水口 4上端400 mm，孔洞軸線與長水口 4軸線間的夾角為10°。將已預裝好的2個加入裝置的接頭1下部分別插入各自的孔洞中，通過卡箍3將接頭1連同加入裝置一起固定在長水口 4的外壁上。其次，進行惰性氣體吹入和喂線。以流量50 L/min和氣壓htm的氣壓，向金屬三通管2的斜管內(nèi)吹入氬氣，在氬氣保護下，喂線機以90m/min的喂線速度將直徑為5mm的稀土包芯線通過金屬三通管2的直管及接頭1喂入鋼液中，單路喂線量為^0m。實施例2
接頭1內(nèi)徑為20 mm，金屬三通管2直管與斜管外徑均為20 mm，金屬三通管2直管軸線與斜管軸線之間的夾角為120°。采用兩流板坯連鑄機，鑄坯斷面為1150X230 mm，拉速為 1. O m/min。首先，進行鉆孔和設備連接。在鋼水罐澆注過程中，在距長水口 4上端200 mm處用電鉆向下螺旋狀分布地鉆出8個直徑為24mm的孔洞，孔洞軸線與長水口 4軸線間的夾角為50°。將已預裝好的8個加入裝置的接頭1下部分別插入各自的孔洞中，通過卡箍3將所有接頭1連同加入裝置一起固定在長水口 4的外壁上。其次，進行惰性氣體吹入和喂線。以流量100 L/min和氣壓Satm的氣壓，向金屬三通管2的斜管內(nèi)吹入氮氣，在氮氣保護下，喂線機以20m/min的喂線速度將直徑為15mm 的稀土包芯線通過金屬三通管2的直管及接頭1喂入鋼液中，單路喂線量為70m。實施例3
接頭1內(nèi)徑為30 mm，金屬三通管2直管與斜管外徑均為30 mm，金屬三通管2直管軸線與斜管軸線之間的夾角為150°。采用兩流板坯連鑄機，鑄坯斷面為1150X230 mm，拉速為 1. O m/min。在鋼水罐澆注過程中，在距長水口 4上端500 mm處用電鉆向下不規(guī)則地鉆出5個直徑為35mm的孔洞，孔洞軸線與長水口 4軸線間的夾角為75°。將已預裝好的5個加入裝置的接頭1下部分別插入各自的孔洞中，通過卡箍3將所有接頭1連同加入裝置一起固定在長水口 4的外壁上。以流量20 L/min和氣壓Ilatm的氣壓，向金屬三通管2的斜管內(nèi)吹入Ar與N2的混合氣體。喂線機以90m/min的喂線速度將直徑為45mm的稀土包芯線通過金屬三通管2 的直管及接頭1喂入鋼液中，單路喂線量為140m。經(jīng)上述處理后的鑄坯中RE含量達到70 90ppm，RE收得率為71 85%，拉坯過
5程平穩(wěn)，鑄坯表面無縱裂缺陷，連鑄板坯內(nèi)弧1/4范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)卷渣缺陷，且未出現(xiàn)任何漏鋼事故。
權(quán)利要求
1.一種連鑄過程中稀土合金的加入裝置，其特征是，由接頭、金屬三通管及卡箍組成； 中空的接頭呈上大下小階梯型，接頭上端與金屬三通管直管一端連接，金屬三通管斜管連接惰性氣體管路，接頭與一卡箍相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄過程中稀土合金的加入裝置，其特征是，所述接頭的內(nèi)徑為2 30 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄過程中稀土合金的加入裝置，其特征是，所述金屬三通管直管與斜管外徑均為2 30mm，金屬三通管直管軸線與斜管軸線之間的夾角為10° 170°。
4.一種應用權(quán)利要求1所述連鑄過程中稀土合金的加入裝置的加入方法，其特征是， 在鋼水罐澆注過程中，對中間包長水口壁上進行鉆孔，然后將權(quán)利要求1所述加入裝置的接頭下部插入孔洞中，通過卡箍將接頭固定在長水口壁上；向金屬三通管斜管內(nèi)吹入惰性氣體，在惰性氣體保護下，喂線機將稀土包芯線穿過金屬三通管直管及接頭喂入鋼液中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連鑄過程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述中間包長水口壁上的孔洞數(shù)量至少為1個。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連鑄過程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述的中間包長水口壁上的孔洞直徑為4 40mm，孔洞軸線與長水口軸線間帶有2° 80°夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連鑄過程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述中間包長水口壁上的孔洞位置距長水口上端40 600 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連鑄過程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述中間包長水口壁上的孔洞沿長水口軸向、徑向或斜向均勻分布或不均勻分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連鑄過程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述惰性氣體為Ar、N2或Ar與N2的混合氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連鑄過程中稀土合金的加入方法，其特征是，所述吹入的惰性氣體流量為10 300 L/min，氣壓為1 12atm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連鑄過程中稀土合金的加入裝置及加入方法，在鋼水罐澆注過程中，對中間包長水口壁上進行鉆孔，然后將連接有金屬三通管的接頭插入孔洞中，向金屬三通管斜管內(nèi)吹入惰性氣體，喂線機將惰性氣體保護下的稀土包芯線穿過金屬三通管及接頭喂入鋼液中。本發(fā)明喂入的稀土在鋼中的分布均勻，形成的細小夾雜物易于聚集和上浮，對硫化物變質(zhì)效果顯著，柱狀晶及偏析區(qū)域更小，從而可有效凈化鋼液。同時可避免連鑄板坯內(nèi)弧1/4范圍內(nèi)的卷渣及板片的縱裂缺陷，徹底消除結(jié)晶器喂稀土時漏鋼的危險。且稀土加入量可隨意調(diào)整，從而滿足各種連鑄寬厚比板坯及先進鑄軋技術(shù)的稀土加入要求。
文檔編號B22D11/108GK102554159SQ201010588488
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者吳春杰, 唐復平, 姜振生, 孫濤, 孫群, 康偉, 李鎮(zhèn), 林洋, 栗紅, 王曉峰, 王榮, 費鵬, 辛國強, 陳本文 申請人:鞍鋼股份有限公司