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一種IF鋼中間包的制造方法與流程

文檔序號(hào):12040844閱讀:227來源:國(guó)知局
一種IF鋼中間包的制造方法與流程
一種IF鋼中間包的制造方法本發(fā)明專利申請(qǐng)是針對(duì)申請(qǐng)?zhí)枮椋?016101893262的分案申請(qǐng),原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為:2016-03-28,發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種IF鋼中間包。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)IF鋼的中間包,更具體地說,涉及一種IF鋼中間包的制造方法,屬于鋼鐵冶金連鑄中間包工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù):
IF鋼,全稱Interstitial-FreeSteel,即無間隙原子鋼,有時(shí)也稱超低碳鋼,具有極優(yōu)異的深沖性能,目前伸長(zhǎng)率和r值可分別達(dá)50%和2.0以上,在汽車工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。在IF鋼中,由于C、N含量低,再加入一定量的鈦(Ti)、鈮(Nb)等強(qiáng)碳氮化合物形成元素,將超低碳鋼中的碳、氮等間隙原子完全固定為碳氮化合物,從而得到的無間隙原子的潔凈鐵素體鋼,即為超低碳無間隙原子鋼(InterstitialFreeSteel)。中間包是冶金企業(yè)煉鋼生產(chǎn)流程中使用的一個(gè)耐火材料容器,首先接受從鋼包澆下來的鋼水,然后再由中間包水口分配到各個(gè)結(jié)晶器中去。在連鑄機(jī)中間包內(nèi)設(shè)置控流裝置,以改變中間包內(nèi)鋼水的運(yùn)行路線,延長(zhǎng)鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間,具有促進(jìn)夾雜物上浮排除,減少鑄坯內(nèi)部夾雜、改變夾雜物形態(tài)的冶金功能。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展,中間包內(nèi)的冶金方法不斷被開發(fā)。例如專利公開號(hào):CN2936498Y,公開日:2007年8月22日,發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種中間包擋渣壩,該申請(qǐng)案公開了一種中間包擋渣壩,該擋渣壩無導(dǎo)流孔,外觀成柱狀,一側(cè)弧形面,另一側(cè)為平面,中空,整個(gè)形狀呈“撮箕形”,由鎂質(zhì)耐火材料制成,圓形或弧形墻表面高度為中間包凈空高度的1/2~2/3;該擋渣壩簡(jiǎn)單易作,成本低廉,能有效提高鑄坯質(zhì)量;但是,以往技術(shù)主要集中在連鑄正常生產(chǎn)過程,對(duì)于連鑄澆注末期的研究很少,該申請(qǐng)案正是由于未充分考慮連鑄澆注末期,使得中間包在澆注末期鋼水殘余量較多,進(jìn)而使得鋼水收得率低,經(jīng)濟(jì)效益不佳。近年來,技術(shù)人員開始逐漸關(guān)注連鑄生產(chǎn)的澆注末期,例如專利公開號(hào):CN103302259A,公開日:2013年9月18日,發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種連鑄中間包擋渣壩及其制備方法,該申請(qǐng)案涉及一種連鑄中間包擋渣壩及其制備方法,連鑄中間包擋渣壩的兩個(gè)導(dǎo)流孔相對(duì)于擋渣壩本體縱向中心線對(duì)稱設(shè)置,導(dǎo)流孔圓心分別位于縱向中心線左右1/4~3/8處,且導(dǎo)流孔圓心位于擋渣壩本體橫向中心線上方1/8~1/4處,導(dǎo)流孔的軸心線向上傾角β為15°~20°;該申請(qǐng)案的連鑄中間包擋渣壩使用壽命長(zhǎng),同時(shí)通過在擋渣壩上開導(dǎo)流孔實(shí)現(xiàn)減少澆注末期的鋼水殘余量,從而提高鋼水收得率,增加經(jīng)濟(jì)效益。但是,此類擋渣壩開導(dǎo)流孔的中間包僅能在生產(chǎn)質(zhì)量要求一般的鋼種時(shí)使用,因?yàn)橐话沅摲N對(duì)夾雜物大小和數(shù)量沒有嚴(yán)格要求,但當(dāng)生產(chǎn)IF鋼(此鋼種對(duì)鑄坯中夾雜物要求較高,夾雜物等效直徑一般要求必須小于100μm)時(shí),則無法使用此類中間包;而使用無導(dǎo)流孔的擋渣壩又增加了中間包的注余量,鋼水收得率低,推高了連鑄坯的鋼鐵料消耗,增加了生產(chǎn)成本。綜上所述,如何設(shè)計(jì)出一種適合生產(chǎn)IF鋼且明顯減少鋼水注余量的中間包,是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中潔凈度要求高的IF鋼在連鑄澆注末期鋼水注余量較高的問題,提供了一種IF鋼中間包的制造方法,適合生產(chǎn)IF鋼且能明顯減少鋼水注余量。2.技術(shù)方案為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:本發(fā)明的IF鋼中間包,包括中間包本體,該中間包本體內(nèi)設(shè)有中間包水口和擋渣壩,所述中間包水口位于中間包本體底部,所述擋渣壩在中間包本體內(nèi)圍成與中間包水口分隔開來的區(qū)域,且擋渣壩圍成區(qū)域的底部與中間包水口相連通。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),擋渣壩圍成區(qū)域的底部設(shè)有墊高層,該墊高層內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流孔,所述導(dǎo)流孔將擋渣壩圍成區(qū)域的底部與中間包水口相連通。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),所述導(dǎo)流孔為包括垂直段和水平段的“L”形通孔,該導(dǎo)流孔垂直段與擋渣壩圍成區(qū)域的底部連通,導(dǎo)流孔水平段貼著中間包本體底部設(shè)置,且導(dǎo)流孔水平段與中間包水口連通;導(dǎo)流孔垂直段與水平段的連接處為圓弧連接。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),所述導(dǎo)流孔有兩組,兩組導(dǎo)流孔關(guān)于同一中間包水口對(duì)稱設(shè)置,且每組導(dǎo)流孔至少包括一個(gè)導(dǎo)流孔。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),所述中間包水口有兩個(gè),且兩個(gè)中間包水口分別位于擋渣壩圍成區(qū)域的兩側(cè);所述導(dǎo)流孔有兩組,且兩組導(dǎo)流孔分別將擋渣壩圍成區(qū)域的底部與兩個(gè)中間包水口對(duì)應(yīng)相連通,每組導(dǎo)流孔至少包括一個(gè)導(dǎo)流孔。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),還包括抑漩裝置一,導(dǎo)流孔垂直段與擋渣壩圍成區(qū)域的底部的接口處兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)抑漩裝置一,所述抑漩裝置一為包括豎直段和豎直段頂端傘面部的“傘”形結(jié)構(gòu),且所述豎直段所在直線與傘面部的夾角為120°~180°。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),還包括抑漩裝置二,所述抑漩裝置二為矩形塊,抑漩裝置二位于導(dǎo)流孔垂直段與擋渣壩圍成區(qū)域的底部的接口處一側(cè),且抑漩裝置二的一端與擋渣壩內(nèi)側(cè)面接觸,抑漩裝置二的另一端不蓋住所述接口處;抑漩裝置二由以下質(zhì)量百分比的耐火材料制成:0.1~6.6%SiC,0.1~4.5%BN,85~92%CaO,3.5~7.3%MnO,0.1~1.9%Al2O3,0.1~5.3%SiO2,1.4~5.6%ZrO2;其中,抑漩裝置二的制造方法如下:(1)將上述耐火材料配料后,加入混料機(jī)內(nèi)干混5~10分鐘,然后加入占耐火材料總重量6.9~7.5%的水,濕混10~15分鐘;(2)將濕混好的物料放入胎模內(nèi),邊加料邊用振動(dòng)棒振動(dòng)成型,抑漩裝置二的生坯制造完成,將生坯在5~30℃的溫度下養(yǎng)護(hù)24~30h;(3)烘烤和冷卻,分為以下階段:從5~30℃以25~30℃/h的升溫速度升溫至150~180℃后保溫8~9h;再以25~30℃/h的升溫速度升溫至300~320℃后保溫10~12h;再以25~30℃/h的升溫速度升溫至550~575℃后保溫12~15h;最后自然冷卻30~35h,抑漩裝置二制造完成。作為本發(fā)明的IF鋼中間包更進(jìn)一步的改進(jìn),擋渣壩在中間包本體內(nèi)圍成至少三個(gè)與中間包水口分隔開來的區(qū)域,且每個(gè)擋渣壩圍成的區(qū)域的底部均通過導(dǎo)流孔與中間包水口相連通。本發(fā)明的IF鋼中間包的制造方法,包括以下步驟:(1)三維建模:利用三維建模軟件繪制導(dǎo)流孔的三維幾何模型;(2)3D打?。簩?dǎo)流孔的三維幾何模型輸入至3D打印機(jī),3D打印出ABS材質(zhì)的彎管,該彎管與導(dǎo)流孔的結(jié)構(gòu)尺寸相匹配;(3)彎管安裝:在IF鋼中間包修砌過程中,將所述彎管埋入墊高層內(nèi);(4)擋渣壩安裝:將擋渣壩安裝至中間包本體內(nèi);(5)導(dǎo)流孔成型:對(duì)IF鋼中間包進(jìn)行烘烤,烘烤過程中ABS材質(zhì)的彎管受熱燃燒消失,在墊高層內(nèi)形成結(jié)構(gòu)尺寸符合要求的導(dǎo)流孔。本發(fā)明的IF鋼中間包的使用方法,包括以下步驟:(1)鋼水注入:連鑄正常生產(chǎn)時(shí),將IF鋼鋼水注入到中間包本體內(nèi)擋渣壩圍成的區(qū)域,IF鋼鋼水在擋渣壩圍成的區(qū)域內(nèi)被收集;其中,所述IF鋼鋼水包括以下質(zhì)量百分比的元素:0.001~0.003%C、0.011~0.025%Si、0.11~0.19%Mn、0.003~0.006%P、0.003~0.007%S、0.0015~0.0040%N;(2)持續(xù)澆注:隨著IF鋼鋼水的持續(xù)注入,中間包本體內(nèi)IF鋼鋼水的液位大于擋渣壩的高度,IF鋼鋼水從中間包水口流出;(3)澆注末期:停止IF鋼鋼水的注入,中間包本體內(nèi)IF鋼鋼水的液位逐漸降低,當(dāng)中間包本體內(nèi)IF鋼鋼水的液位小于擋渣壩的高度時(shí),擋渣壩圍成的區(qū)域內(nèi)殘留的IF鋼鋼水通過導(dǎo)流孔流出;(4)澆注完成:當(dāng)擋渣壩圍成的區(qū)域內(nèi)殘留的IF鋼鋼水液位下降到一定高度時(shí),將中間包水口堵塞,澆注完成;其中,連鑄后鑄坯中夾雜物等效直徑小于100μm。3.有益效果采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案,與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下顯著效果:(1)本發(fā)明的IF鋼中間包,“L”形導(dǎo)流孔可以在不直接沖擊中間包水口區(qū)域鋼水液面的條件下,最大限度地排空鋼液,“傘”形抑漩裝置一可以防止夾雜物進(jìn)入鋼水內(nèi)部保證鋼水純凈度,二者協(xié)同作用,才能達(dá)到在保證鋼水純凈度的條件下降低鋼水注余量的目的,滿足IF鋼的質(zhì)量要求,實(shí)現(xiàn)增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。(2)本發(fā)明的IF鋼中間包,兩個(gè)導(dǎo)流孔對(duì)稱地設(shè)置在同一個(gè)中間包水口的兩側(cè),從而使得鋼水能夠分別通過兩個(gè)導(dǎo)流孔對(duì)稱地流入同一中間包水口,對(duì)稱設(shè)置的導(dǎo)流孔可消除設(shè)置單個(gè)導(dǎo)流孔容易在中間包水口附近形成底部渦流的不足,能夠有效避免卷渣。(3)由于導(dǎo)流孔的結(jié)構(gòu)特殊,采用傳統(tǒng)工藝很難保證導(dǎo)流孔的尺寸精度,進(jìn)而影響IF鋼中間包的使用效果,而通過本發(fā)明的IF鋼中間包的制造方法,能夠精確地控制導(dǎo)流孔的尺寸精度,從而確保本發(fā)明制造的IF鋼中間包有效使用。附圖說明圖1為實(shí)施例1的IF鋼中間包的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為實(shí)施例2的IF鋼中間包的左視結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為實(shí)施例3的IF鋼中間包的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為實(shí)施例4的IF鋼中間包的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為實(shí)施例5的IF鋼中間包的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖;圖6為實(shí)施例6的IF鋼中間包的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖;圖7為實(shí)施例7的IF鋼中間包的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖;圖8為實(shí)施例8的IF鋼中間包的制造方法的流程框圖;圖9為實(shí)施例9的IF鋼中間包的使用方法的流程框圖。示意圖中的標(biāo)號(hào)說明:1、中間包本體;101、擋渣壩;102、墊高層;103、中間包本體底部;104、中間包水口;105、導(dǎo)流孔;106、抑漩裝置一;107、抑漩裝置二。具體實(shí)施方式為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容,結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。實(shí)施例1結(jié)合圖1,本實(shí)施例的IF鋼中間包,包括中間包本體1和抑漩裝置一106,該中間包本體1內(nèi)設(shè)有中間包水口104和擋渣壩101,中間包水口104位于中間包本體底部103,擋渣壩101在中間包本體1內(nèi)圍成與中間包水口104分隔開來的區(qū)域,且擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與中間包水口104相連通(即首先通過安裝擋渣壩101在中間包本體1內(nèi)形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空間,然后將該獨(dú)立空間的底部與中間包水口104相連通)。具體的,擋渣壩101圍成區(qū)域的底部設(shè)有墊高層102,該墊高層102內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流孔105,導(dǎo)流孔105將擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與中間包水口104相連通。本實(shí)施例中,導(dǎo)流孔105為包括垂直段和水平段的“L”形通孔,該導(dǎo)流孔105垂直段與擋渣壩101圍成區(qū)域的底部連通,導(dǎo)流孔105水平段貼著中間包本體底部103設(shè)置,且導(dǎo)流孔105水平段與中間包水口104連通;導(dǎo)流孔105垂直段與水平段的連接處為圓弧連接。導(dǎo)流孔105垂直段與擋渣壩101圍成區(qū)域的底部的接口處兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)抑漩裝置一106,抑漩裝置一106為包括豎直段和豎直段頂端傘面部的“傘”形結(jié)構(gòu),且上述豎直段所在直線與傘面部的夾角為120°~180°(具體本實(shí)施例中取120°)。在連鑄澆注末期,鋼水的液位低于擋渣壩的高度,會(huì)使得大量鋼水殘留在擋渣壩圍成的區(qū)域內(nèi),無法被有效利用,造成鋼水收得率低,經(jīng)濟(jì)效益不佳。針對(duì)上述問題,現(xiàn)有技術(shù)中提出在擋渣壩側(cè)面固定位置處開設(shè)通孔的方案,該方案雖然在一定程度上減少了中間包鋼水注余量,但還存在以下問題:(1)現(xiàn)有技術(shù)中的擋渣壩主要采用鎂質(zhì)或鎂鋁質(zhì)等耐火材料制成,且擋渣壩豎直設(shè)置,長(zhǎng)期承受鋼水的沖刷侵蝕和靜壓力,在實(shí)際應(yīng)用中擋渣壩會(huì)損毀,通過研究發(fā)現(xiàn)擋渣壩的損毀通常是在其側(cè)面通孔處,在鋼水的物理和化學(xué)作用下,通孔孔徑擴(kuò)大,并且是不均勻的擴(kuò)大,由此改變了原來通過水力學(xué)模擬和計(jì)算的孔徑和流場(chǎng),即不能起到原來設(shè)計(jì)的效果;在通孔不斷擴(kuò)大后,降低了擋渣壩的整體強(qiáng)度,最終使擋渣壩折斷被沖毀,大大縮短了擋渣壩的使用壽命;(2)鋼水通過擋渣壩側(cè)面的通孔自上而下直接流向中間包水口104區(qū)域的鋼水液面,會(huì)對(duì)中間包水口104區(qū)域的鋼水液面形成直接沖擊,形成卷渣,導(dǎo)致中間包水口104區(qū)域的液面渣層被卷入到鋼水中,最終在鑄坯中形成大量大型夾雜物;另一方面,鋼水直接從擋渣壩側(cè)面通孔流出,會(huì)在擋渣壩側(cè)面通孔處形成較為明顯的湍流和渦流,一是鋼水流入中間包水口104時(shí),容易擾動(dòng)中間包水口104區(qū)域的鋼水,增加中間包水口104區(qū)域的液面渣層被卷入到鋼水內(nèi)部的程度,二是會(huì)對(duì)殘留在擋渣壩圍成區(qū)域內(nèi)的鋼水形成擾動(dòng),使得擋渣壩圍成區(qū)域內(nèi)鋼水液面渣層被卷入到鋼水內(nèi)部,同樣大大增加了鑄坯中大型夾雜物的含量;(3)通孔位于擋渣壩側(cè)面的固定位置,隨著鋼水注余量的減少,擋渣壩圍成區(qū)域內(nèi)鋼水液面越來越接近擋渣壩側(cè)面的通孔,由于無法直觀地觀察到鋼水液面與擋渣壩側(cè)面通孔的實(shí)時(shí)相對(duì)位置,容易造成鋼水液面附近的渣層通過擋渣壩側(cè)面通孔直接流入中間包水口104內(nèi)的現(xiàn)象,且隨著鋼水液面的下降,鋼水液面附近的雜質(zhì)越來越容易通過擋渣壩側(cè)面通孔流出,最終增加鑄坯中夾雜物的含量。一般鋼種對(duì)夾雜物大小和數(shù)量沒有嚴(yán)格要求,但對(duì)于生產(chǎn)IF鋼,則有嚴(yán)格的要求,IF鋼對(duì)鑄坯中夾雜物要求較高,夾雜物等效直徑一般要求必須小于100μm,發(fā)明人經(jīng)過大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有技術(shù)中在擋渣壩側(cè)面固定位置處開設(shè)通孔不適合生產(chǎn)IF鋼,通過在擋渣壩側(cè)面固定位置處開設(shè)通孔來生產(chǎn)IF鋼,會(huì)大大增加鑄坯中大型夾雜物的含量,影響最終所獲的IF鋼質(zhì)量,輕則導(dǎo)致汽車廠在沖壓汽車板時(shí)出現(xiàn)細(xì)小缺陷,重則導(dǎo)致汽車板直接開裂形成廢品,嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益,遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以滿足IF鋼實(shí)際生產(chǎn)的要求。因此,如何在能控制鋼水注余量的基礎(chǔ)上,顯著降低鋼中大型夾雜物的含量,滿足IF鋼實(shí)際生產(chǎn)的要求,是現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)亟需解決的技術(shù)難題。本實(shí)施例中,擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與中間包水口104相連通,具體的,擋渣壩101圍成區(qū)域的底部設(shè)有墊高層102,該墊高層102內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流孔105,導(dǎo)流孔105為包括垂直段和水平段的“L”形通孔,該導(dǎo)流孔105垂直段與擋渣壩101圍成區(qū)域的底部連通,導(dǎo)流孔105水平段貼著中間包本體底部103設(shè)置,且導(dǎo)流孔105水平段與中間包水口104連通,導(dǎo)流孔105垂直段與水平段的連接處為圓弧連接;其中,在擋渣壩101圍成區(qū)域的底部設(shè)置墊高層102,一方面提供了導(dǎo)流孔105安裝的空間,為鋼水通過導(dǎo)流孔105從擋渣壩101圍成區(qū)域的底部流出提供了條件;另一方面,墊高層102能夠有效抵御鋼水自上而下的沖蝕,提高中間包本體1的使用壽命。其中,設(shè)置導(dǎo)流孔105為包括垂直段和水平段的“L”形通孔,使得鋼水在導(dǎo)流孔105內(nèi)流動(dòng)時(shí),發(fā)生90°的變向,減緩了鋼水在導(dǎo)流孔105內(nèi)流動(dòng)的速度,有利于降低鋼水自導(dǎo)流孔105流出后對(duì)中間包水口104區(qū)域鋼水的沖擊,避免中間包水口104區(qū)域的液面渣層被卷入到鋼水中;同時(shí),由于導(dǎo)流孔105水平段貼著中間包本體底部103設(shè)置,鋼水沿著導(dǎo)流孔105水平段流向中間包水口104區(qū)域時(shí),會(huì)直接到達(dá)中間包水口104區(qū)域的鋼水液面以下部分,不會(huì)對(duì)中間包水口104區(qū)域的鋼水液面形成直接沖擊,避免了中間包水口104區(qū)域的液面渣層被卷入到鋼水中,減少鑄坯鋼中大型夾雜物的形成。其中,墊高層102內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流孔105,由于墊高層102具有一定厚度,且墊高層102并未被導(dǎo)流孔105沿著整個(gè)橫向貫穿,其強(qiáng)度較高,不易發(fā)生損毀,同時(shí),擋渣壩101側(cè)面不設(shè)有通孔,大大降低了擋渣壩101被沖毀的幾率,明顯提高了擋渣壩101的使用壽命。其中,導(dǎo)流孔105垂直段與擋渣壩101圍成區(qū)域的底部連通,保證了澆注末期殘留在擋渣壩圍成區(qū)域內(nèi)的鋼水沿著擋渣壩圍成區(qū)域的底部流出,因此,鋼水流出過程中鋼水液面的渣層始終位于最上層,便于根據(jù)渣層的高度隨時(shí)控制鋼水注余量,且保證鋼水液面的渣層不隨著鋼水流出到中間包水口104。需要說明的是,鋼水從擋渣壩圍成區(qū)域的底部流出,會(huì)在導(dǎo)流孔105垂直段與擋渣壩101圍成區(qū)域的底部的接口處形成一定的湍流和渦流,為了避免上述湍流和渦流造成鑄坯中大型夾雜物含量增加的現(xiàn)象,在上述接口處兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)抑漩裝置一106,該抑漩裝置一106為包括豎直段和豎直段頂端傘面部的“傘”形結(jié)構(gòu),且上述豎直段所在直線與傘面部的夾角為120°,需要強(qiáng)調(diào)的是,發(fā)明人經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),抑漩裝置一106的設(shè)置能夠在上述接口處兩側(cè)形成有效的局部緩沖區(qū),大大削弱鋼水在上述接口處形成的湍流和渦流,顯著減少鋼中大型夾雜物的含量;另外,抑漩裝置一106豎直段的設(shè)置,降低了上述接口處上方鋼水在水平方向的線速度,抑漩裝置一106傘面部的設(shè)置,有效減緩了接口處上方鋼水自上而下流動(dòng)的速度,避免了液面渣層在自上而下快速流動(dòng)鋼水的帶動(dòng)下被卷入導(dǎo)流孔105內(nèi)的現(xiàn)象。發(fā)明人經(jīng)過多次對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將上述豎直段所在直線與傘面部的夾角設(shè)置為120°~180°,抑漩裝置一106削弱湍流和渦流的效果最佳。本實(shí)施例中,“L”形導(dǎo)流孔105可以在不直接沖擊中間包水口104區(qū)域鋼水液面的條件下,最大限度地排空鋼液,“傘”形抑漩裝置一106可以防止夾雜物進(jìn)入鋼水內(nèi)部保證鋼水純凈度,二者協(xié)同作用,才能達(dá)到在保證鋼水純凈度的條件下降低鋼水注余量的目的,滿足IF鋼的質(zhì)量要求,實(shí)現(xiàn)增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo);具體的,“L”形導(dǎo)流孔105和“傘”形抑漩裝置一106共同確保渣層不被卷入到鋼水內(nèi)部,顯著減少鑄坯中大型夾雜物含量,采用本實(shí)施例的IF鋼中間包,能夠滿足IF鋼對(duì)鑄坯中夾雜物的要求,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,采用本實(shí)施例的IF鋼中間包生產(chǎn)出的鑄坯,其夾雜物等效直徑均小于100μm?,F(xiàn)有技術(shù)中,為確保鑄坯質(zhì)量,防止?jié)沧⒛┢谟捎跍u流的產(chǎn)生而導(dǎo)致的中間包渣的卷入,一般而言中間包需留有一定高度的鋼水,特別對(duì)夾雜物控制要求較高的鋼種,中間包注余高度必須控制在一定范圍,因此,鋼水收得率較低。采用本實(shí)施例的IF鋼中間包,能夠在滿足IF鋼生產(chǎn)的前提下,明顯減少中間包的鋼水注余量,某鋼廠,使用本實(shí)施例的IF鋼中間包前,澆注末期當(dāng)兩擋渣壩101之間的鋼水液面低于擋渣壩101高度時(shí),即停止?jié)沧?,此時(shí)兩擋渣壩101之間鋼水液面高度為250mm,使用本實(shí)施例的IF鋼中間包后,澆注末期當(dāng)兩擋渣壩101之間的鋼水液面低于擋渣壩101高度時(shí),鋼水通過導(dǎo)流孔105繼續(xù)流出,當(dāng)鋼水液面降至距離墊高層102上表面65mm時(shí),即儀表顯示中間包內(nèi)鋼水剩余2.5噸時(shí),此時(shí)立即停止?jié)沧?由于此時(shí)中間包內(nèi)鋼水液面漩渦十分明顯,不宜再繼續(xù)降低鋼水液面),然后通過掃描電鏡觀察所得到的鑄坯內(nèi)的夾雜物,未發(fā)現(xiàn)100μm以上的夾雜物。通過對(duì)比試驗(yàn)研究表明,同樣將現(xiàn)有技術(shù)中擋渣壩側(cè)面帶通孔的中間包內(nèi)鋼水液面降至65mm高時(shí)停止?jié)沧ⅲㄟ^掃描電鏡觀察所得到的鑄坯內(nèi)的夾雜物,發(fā)現(xiàn)明顯存在數(shù)量較多的100~300um的夾雜物,夾雜物來源主要為中間包渣。通過上述實(shí)驗(yàn)說明,使用本實(shí)施例的IF鋼中間包,可在控制不含有等效直徑大于100μm夾雜物的前提下(即滿足IF鋼生產(chǎn)要求),最大限度地減少中間包中的殘余IF鋼鋼水量,從而提高鋼水收得率,增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。具體使用本實(shí)施例的IF鋼中間包后,澆注末期兩擋渣壩101之間的鋼水液面降低了175mm,所減少的殘余鋼水量可計(jì)算得到,根據(jù)中間包底部?jī)蓳踉鼔?01之間區(qū)域?yàn)橐惶菪误w(即四棱臺(tái)),長(zhǎng)5060mm,上底寬1280mm,下底寬1040mm,因此,節(jié)約鋼水量為:5.060×[0.5×(1.280+1.040)×0.175]×7.3=7.498t,其中,鋼水的密度取7.3t/m3;以澆注鋼水平均價(jià)格2150元/噸,重型廢鋼平均價(jià)格1310元/噸,月平均使用142個(gè)中間包計(jì)算,則年效益為:12×142×7.498×(2150-1310)=1073.23萬元,因此采用本實(shí)施例的IF鋼中間包,能顯著增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例2結(jié)合圖2,本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同,其不同之處在于:導(dǎo)流孔105有兩組,兩組導(dǎo)流孔105關(guān)于同一中間包水口104前后對(duì)稱設(shè)置,且每組導(dǎo)流孔105至少包括一個(gè)導(dǎo)流孔105。具體本實(shí)施例中,導(dǎo)流孔105共有兩個(gè),兩個(gè)導(dǎo)流孔105關(guān)于同一中間包水口104前后對(duì)稱設(shè)置。本實(shí)施例的IF鋼中間包,其主剖視結(jié)構(gòu)示意圖與圖1相同,參照?qǐng)D2可知,兩個(gè)導(dǎo)流孔105對(duì)稱地設(shè)置在同一個(gè)中間包水口104的兩側(cè),從而使得鋼水能夠分別通過兩個(gè)導(dǎo)流孔105對(duì)稱地流入同一中間包水口104,對(duì)稱設(shè)置的導(dǎo)流孔105可消除設(shè)置單個(gè)導(dǎo)流孔105容易在中間包水口104附近形成底部渦流的不足,能夠有效避免卷渣。實(shí)施例3結(jié)合圖3,本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同,其不同之處在于:本實(shí)施例中,中間包水口104有兩個(gè),且兩個(gè)中間包水口104分別位于擋渣壩101圍成區(qū)域的兩側(cè);導(dǎo)流孔105有兩個(gè),且兩個(gè)導(dǎo)流孔105分別將擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與兩個(gè)中間包水口104對(duì)應(yīng)相連通。其中,兩個(gè)導(dǎo)流孔105對(duì)稱地設(shè)置在墊高層102內(nèi),鋼水順著兩個(gè)導(dǎo)流孔105對(duì)稱地從擋渣壩101圍成區(qū)域的底部流出,能夠有效降低鋼水從擋渣壩101圍成區(qū)域底部流出時(shí),在上述接口處形成的渦流,最終有效減少鑄坯中大型夾雜物的含量。同時(shí),設(shè)置兩個(gè)中間包水口104,成倍增加了IF鋼中間包的工作效率。實(shí)施例4結(jié)合圖4,本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3基本相同,其不同之處在于:抑漩裝置一106中豎直段所在直線與傘面部的夾角為180°。實(shí)施例5結(jié)合圖5,本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3基本相同,其不同之處在于:本實(shí)施例中的抑漩裝置一106由抑漩裝置二107代替,抑漩裝置二107為矩形塊,抑漩裝置二107位于導(dǎo)流孔105垂直段與擋渣壩101圍成區(qū)域的底部的接口處一側(cè),且抑漩裝置二107的一端與擋渣壩101內(nèi)側(cè)面接觸,抑漩裝置二107的另一端不蓋住上述接口處,抑漩裝置二107的設(shè)置降低了上述接口處上方鋼水在水平方向的線速度,有效抑制了接口處上方漩渦的形成。抑漩裝置二107由以下質(zhì)量百分比的耐火材料制成:1.2%SiC,2.2%BN,85.4%CaO,5.9%MnO,1.3%Al2O3,1.9%SiO2,2.1%ZrO2(此成分的抑漩裝置二107在鋼水中不易被侵蝕);其中,抑漩裝置二107的制造方法如下:(1)將上述耐火材料配料后,加入混料機(jī)內(nèi)干混10分鐘,然后加入占耐火材料總重量7.5%的水,濕混15分鐘;(2)將濕混好的物料放入胎模內(nèi),邊加料邊用振動(dòng)棒振動(dòng)成型,抑漩裝置二107的生坯制造完成,將生坯在30℃的溫度下養(yǎng)護(hù)24h;(3)烘烤和冷卻,分為以下階段:從30℃以25℃/h的升溫速度升溫至180℃后保溫8h;再以25℃/h的升溫速度升溫至320℃后保溫10h;再以25℃/h的升溫速度升溫至575℃后保溫12h;最后自然冷卻30h,抑漩裝置二107制造完成。采用上述原料和方法制備的抑漩裝置二107,其耐熱度和強(qiáng)度均能夠適應(yīng)IF鋼中間包內(nèi)的工作環(huán)境。實(shí)施例6結(jié)合圖6,本實(shí)施例的IF鋼中間包,中間包本體1內(nèi)設(shè)有兩對(duì)擋渣壩101,每一對(duì)擋渣壩101均關(guān)于中間包本體1的左右對(duì)稱線對(duì)稱設(shè)置;中間包水口104位于中間包本體底部103,相鄰擋渣壩101在中間包本體1內(nèi)圍成與中間包水口104分隔開來的區(qū)域,且相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與中間包水口104均相連通。具體的,所有相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部均設(shè)有墊高層102,該墊高層102內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流孔105,導(dǎo)流孔105將相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與中間包水口104均相連通。導(dǎo)流孔105為包括垂直段和水平段的“L”形通孔,該導(dǎo)流孔105垂直段與相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部連通,導(dǎo)流孔105水平段貼著中間包本體底部103設(shè)置,且導(dǎo)流孔105水平段與中間包水口104連通;導(dǎo)流孔105垂直段與水平段的連接處為圓弧連接。具體的,中間包水口104有兩個(gè),且兩個(gè)中間包水口104分別位于兩對(duì)擋渣壩101的兩側(cè)。與中間包本體1左右對(duì)稱線距離越近的一對(duì)擋渣壩101其高度越小。最靠近中間包本體1左右對(duì)稱線的一對(duì)擋渣壩101,其圍成區(qū)域的底部通過沿中間包本體1左右對(duì)稱線對(duì)稱的兩組導(dǎo)流孔105分別與兩側(cè)的中間包水口104對(duì)應(yīng)相連通,其他相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部分別通過一組導(dǎo)流孔105與對(duì)應(yīng)側(cè)的中間包水口104相連通,其中,每組導(dǎo)流孔105為關(guān)于對(duì)應(yīng)中間包水口104對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)導(dǎo)流孔105。還包括抑漩裝置一106,導(dǎo)流孔105垂直段與相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部的接口處兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)抑漩裝置一106,抑漩裝置一106為包括豎直段和豎直段頂端傘面部的“傘”形結(jié)構(gòu),且上述豎直段所在直線與傘面部的夾角為120°。本實(shí)施例中,中間包本體1內(nèi)設(shè)有兩對(duì)擋渣壩101,每一對(duì)擋渣壩101均關(guān)于中間包本體1的左右對(duì)稱線對(duì)稱設(shè)置,兩對(duì)擋渣壩101在中間包本體1內(nèi)圍成三個(gè)與中間包水口104分隔開來的區(qū)域,其中,最靠近中間包本體1左右對(duì)稱線的一對(duì)擋渣壩101,其高度小于另一對(duì)擋渣壩101(每對(duì)擋渣壩101的高度設(shè)置不一致,有利于對(duì)鋼水進(jìn)行分層緩沖);高度較小的一對(duì)擋渣壩101其圍成區(qū)域的底部,通過左右對(duì)稱的兩組導(dǎo)流孔105分別與兩側(cè)的中間包水口104對(duì)應(yīng)相連通,其他相鄰擋渣壩101圍成區(qū)域的底部分別通過一組導(dǎo)流孔105與對(duì)應(yīng)側(cè)的中間包水口104相連通。上述兩對(duì)擋渣壩101的設(shè)置,能夠?qū)M(jìn)入到中間包的鋼水進(jìn)行分層緩沖,提高了擋渣壩101對(duì)高溫鋼水的耐沖刷、抗侵蝕性能,鋼水首先進(jìn)入高度較小的一對(duì)擋渣壩101圍成的區(qū)域內(nèi),在其中經(jīng)過該對(duì)擋渣壩101的作用,鋼水由中間包底部向上部運(yùn)動(dòng),鋼水中的夾雜物會(huì)向上運(yùn)動(dòng)快速上浮,使鋼水純凈;然后鋼水左右對(duì)稱地進(jìn)入其他兩個(gè)相鄰擋渣壩101圍成的區(qū)域內(nèi),再次經(jīng)過擋渣壩101的作用,鋼水向上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)夾雜物上浮,改善了中間包內(nèi)鋼水的流動(dòng)形態(tài),延長(zhǎng)了鋼水到達(dá)中間包水口104的時(shí)間,促進(jìn)了夾雜物上浮分離,均勻了鋼水成分和溫度。需要強(qiáng)調(diào)的是,本實(shí)施例中中間包本體1內(nèi)的擋渣壩101不限于兩對(duì),可依據(jù)圖6的形式依次設(shè)置多對(duì)擋渣壩101,促進(jìn)鋼水中夾雜物上浮分離,降低鑄坯中夾雜物的含量。其中,每組導(dǎo)流孔105為關(guān)于對(duì)應(yīng)中間包水口104對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)導(dǎo)流孔105,該兩個(gè)導(dǎo)流孔105對(duì)稱地設(shè)置在同一個(gè)中間包水口104的兩側(cè),從而使得鋼水能夠分別通過該兩個(gè)導(dǎo)流孔105對(duì)稱地流入同一中間包水口104,對(duì)稱設(shè)置的導(dǎo)流孔105可消除設(shè)置單個(gè)導(dǎo)流孔105容易在中間包水口104附近形成底部渦流的不足,能夠有效避免卷渣。實(shí)施例7結(jié)合圖7,本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3基本相同,其不同之處在于:導(dǎo)流孔105并不是“L”形通孔,而是階梯狀通孔,該階梯狀通孔將擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與中間包水口104相連通,由于導(dǎo)流孔105為階梯狀通孔,鋼水在導(dǎo)流孔105內(nèi)流動(dòng)的阻力增加、流動(dòng)的速度減小,一方面有利于降低對(duì)鋼水自導(dǎo)流孔105流出后對(duì)中間包水口104區(qū)域鋼水的沖擊,避免中間包水口104區(qū)域的液面渣層被卷入到鋼水內(nèi)部;另一方面減小了導(dǎo)流孔105和擋渣壩101圍成區(qū)域之間的壓力差,削減了在上述接口處形成湍流和渦流的劇烈程度。實(shí)施例8結(jié)合圖8,根據(jù)實(shí)施例2的IF鋼中間包的制造方法,包括以下步驟:(1)三維建模:利用三維建模軟件繪制導(dǎo)流孔105的三維幾何模型;(2)3D打?。簩?dǎo)流孔105的三維幾何模型輸入至3D打印機(jī),3D打印出ABS材質(zhì)的彎管,該彎管與導(dǎo)流孔105的結(jié)構(gòu)尺寸相匹配;(3)彎管安裝:在IF鋼中間包修砌過程中,將上述彎管埋入墊高層102內(nèi);(4)擋渣壩安裝:將擋渣壩101安裝至中間包本體1內(nèi);(5)導(dǎo)流孔成型:對(duì)IF鋼中間包進(jìn)行烘烤,烘烤過程中ABS材質(zhì)的彎管受熱燃燒消失,對(duì)鋼液無污染,只在墊高層102內(nèi)形成結(jié)構(gòu)尺寸符合要求的導(dǎo)流孔105。由于導(dǎo)流孔105的結(jié)構(gòu)特殊,采用傳統(tǒng)工藝很難保證導(dǎo)流孔105的尺寸精度,進(jìn)而影響IF鋼中間包的使用效果,而通過上述制造方法,能夠精確地控制導(dǎo)流孔105的尺寸精度,從而確保本實(shí)施例制造的IF鋼中間包有效使用。實(shí)施例9結(jié)合圖9,根據(jù)實(shí)施例2的IF鋼中間包的使用方法,包括以下步驟:(1)鋼水注入:連鑄正常生產(chǎn)時(shí),將IF鋼鋼水注入到中間包本體1內(nèi)擋渣壩101圍成的區(qū)域,IF鋼鋼水在擋渣壩101圍成的區(qū)域內(nèi)被收集;其中,本實(shí)施例中,IF鋼鋼水包括以下質(zhì)量百分比的元素:0.002%C、0.025%Si、0.18%Mn、0.003%P、0.003%S、0.0017%N;(2)持續(xù)澆注:隨著IF鋼鋼水的持續(xù)注入,中間包本體1內(nèi)IF鋼鋼水的液位大于擋渣壩101的高度,IF鋼鋼水從中間包水口104流出;(3)澆注末期:停止IF鋼鋼水的注入,中間包本體1內(nèi)IF鋼鋼水的液位逐漸降低,當(dāng)中間包本體1內(nèi)IF鋼鋼水的液位小于擋渣壩101的高度時(shí),擋渣壩101圍成的區(qū)域內(nèi)殘留的IF鋼鋼水通過導(dǎo)流孔105流出;(4)澆注完成:當(dāng)擋渣壩101圍成的區(qū)域內(nèi)殘留的IF鋼鋼水液位下降到一定高度時(shí),將中間包水口104堵塞,澆注完成;其中,連鑄后鑄坯中夾雜物等效直徑小于100μm。實(shí)施例10本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3基本相同,其不同之處在于:需要強(qiáng)調(diào)的是,本實(shí)施例的IF鋼中間包中,導(dǎo)流孔105不是為兩個(gè)的情況,具體本實(shí)施例中,導(dǎo)流孔105為兩組,且兩組導(dǎo)流孔105分別將擋渣壩101圍成區(qū)域的底部與兩個(gè)中間包水口104對(duì)應(yīng)相連通。其中,每組導(dǎo)流孔105為關(guān)于對(duì)應(yīng)中間包水口104對(duì)稱設(shè)置的偶數(shù)個(gè)導(dǎo)流孔105,與實(shí)施例2同理,每組導(dǎo)流孔105的對(duì)稱設(shè)置,能夠使得鋼水對(duì)稱地流入對(duì)應(yīng)的同一中間包水口104,可消除設(shè)置單個(gè)導(dǎo)流孔105容易在中間包水口104附近形成底部渦流的不足,能夠有效避免卷渣。實(shí)施例11本實(shí)施例的IF鋼中間包,其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例5基本相同,其不同之處在于:抑漩裝置二107由以下質(zhì)量百分比的耐火材料制成:0.5%SiC,0.7%BN,91.3%CaO,4.0%MnO,0.9%Al2O3,1.1%SiO2,1.5%ZrO2;其中,抑漩裝置二107的制造方法如下:(1)將上述耐火材料配料后,加入混料機(jī)內(nèi)干混5分鐘,然后加入占耐火材料總重量6.9%的水,濕混10分鐘;(2)將濕混好的物料放入胎模內(nèi),邊加料邊用振動(dòng)棒振動(dòng)成型,抑漩裝置二107的生坯制造完成,將生坯在5℃的溫度下養(yǎng)護(hù)30h;(3)烘烤和冷卻,分為以下階段:從5℃以30℃/h的升溫速度升溫至150℃后保溫9h;再以30℃/h的升溫速度升溫至300℃后保溫12h;再以30℃/h的升溫速度升溫至550℃后保溫15h;最后自然冷卻35h,抑漩裝置二107制造完成。實(shí)施例12本實(shí)施例的IF鋼中間包的使用方法,其基本步驟與實(shí)施例9相同,其不同之處在于:本實(shí)施例中,IF鋼鋼水包括以下質(zhì)量百分比的元素:0.001%C、0.013%Si、0.15%Mn、0.005%P、0.005%S、0.0035%N。以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述,該描述沒有限制性,附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一,實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以,如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示,在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下,不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例,均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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