本發(fā)明屬于冶金行業(yè)中用于煉鋼爐外精煉的真空脫氣裝置領域，涉及一種單嘴精煉爐的三孔浸漬管。

背景技術：

在爐外精煉領域，鋼水真空精煉設備主要有RH、、單嘴精煉爐、VD等裝置。RH是指整體式或分體式的真空室，在處理鋼液時，所有冶金反應都是在真空室內進行，RH的底部為兩個相同大小的圓形浸漬管，分別為上升管和下降管，上部連接熱彎管，熱彎管與抽真空系統(tǒng)連接，各部分組合成為一套真空精煉裝置。其工作原理是通過上升管出氣口吹入氬氣，同時在抽真空的作用下，驅動鋼包內的鋼液通過上升管進入真空室內，然后鋼液再由真空室通過下降管回到鋼包內，完成一次鋼液的循環(huán)。

RH精煉的限制性環(huán)節(jié)在于鋼液的循環(huán)流動和混合，無論鋼液成分和溫度均勻化，還是脫氣、脫碳、脫硫等精煉反應的速度與效果，都與之有關，循環(huán)流量越大，鋼水在鋼包中的混勻時間越短，脫氣脫碳時脫硫間越短。所以，循環(huán)流量是反映RH裝置處理效率的指標之一。關于循環(huán)流量的計算公式有很多，考慮到浸漬管上升管直徑、提升氣壓力流量和真空室內壓力驅動鋼水循環(huán)的影響，故選用最常用的Kuwabara等人提出的公式進行循環(huán)流量計算：

Q＝11.4×G^1/3×D^4/3×[ln(p₁/p₂)]^1/3；

其中：G為供氣流量(單位：NL/min)；

D為浸漬管上升管直徑或當量直徑(單位：m，當量直徑是當上升管橫截面非圓形但接近圓形時通過截面積和圓的面積計算公式計算而來)；

P₁為上升管提升氣出氣口處靜壓力(單位：Pa)；

P₂為真空室內壓力(單位：Pa)。

由于鋼液的精煉效率會受到循環(huán)流量的影響，循環(huán)流量越大越好，由該公式可知，對于確定噸位和直徑的鋼包，提高RH循環(huán)流量的途徑有：

1)增大浸漬管上升管內徑；

2)增大提升氣流量；

3)增大上升管提升氣出氣口處靜壓力；

4)減少真空室內壓力。

根據生產和實踐證明，但現有采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置的鋼液循環(huán)流量卻存在一個上限值，依然存在以下不足之處：

1)提升氣流量超過其在上升管內鋼液中的飽和值時，循環(huán)流量不再增加，反而減?。?/p>

2)浸漬管上升管和下降管均需插入鋼包內，且二者直徑相等，浸漬管直徑受鋼包直徑限制；

3)上升管提升氣出氣口處靜壓力由于浸漬管插入深度限制有個上限值；

4)RH真空室內的真空度已經達到100Pa以下，一般能達到50Pa，能夠滿足脫氣要求，而繼續(xù)降低真空度則需更換更大抽氣能力的真空泵和要更多的能源，得不償失；

5)現有RH真空循環(huán)脫氣精煉裝置無法有效解決鋼包內死區(qū)的問題。

針對以上問題，受DH和RH的啟發(fā)，近些年來不斷有公開的專利對其進行改進，將DH的單管和RH的上下流雙管的方法結合的“單嘴精煉爐”。對于單嘴精煉爐來說，是將采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置內上升管和下降管合并成一個單獨的圓筒形或橢圓筒浸漬管。單嘴精煉爐是通過鋼包底部透氣磚吹入氬氣，或如專利(申請?zhí)?01320187158.5)所述一側帶提升氣出氣口且橫截面為橢圓筒形的單嘴浸漬管可由其一側提升氣出氣口吹入的氬氣，或如專利(申請?zhí)?01210302397.0)所述鋼包底吹透氣磚加上單嘴精煉爐周向設置的提升氣出氣口共同吹入氬氣；通過氬氣的上浮對鋼液進行攪拌，同時驅動鋼包內的鋼液向上運動，并實現鋼液在鋼包、浸漬管及真空室之間的循環(huán)。

單嘴精煉爐與采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置相比，結構更加簡單，氬氣氣泡的做功行程更大，鋼液的循環(huán)流量更大，鋼液循環(huán)過程中的溫降小，脫氣率更高，但單嘴精煉爐浸漬管內上升鋼液流場和下降鋼液流場還會相互干擾，降低循環(huán)效率，同時鋼液循環(huán)流量受鋼包底部透氣磚的透氣狀況制約，一旦底部透氣磚透氣性變差或堵塞就會導致鋼液循環(huán)量大幅降低，甚至鋼水無法進行循環(huán)流動。

根據專利(申請?zhí)?01420179382.4)所述一種帶中間擋墻將單嘴浸漬管一分為二的單嘴精煉爐；專利(申請?zhí)?01220713193.1)所述一種中間帶內部擋墻將單嘴浸漬管一分為二，同時浸漬管一側帶提升氣出氣口的單嘴精煉爐，以上幾種專利均不同程度對單嘴精煉爐有一定的改進，一定程度減少了上升鋼液和下降鋼液的干擾。但是由于單嘴浸漬管中的中間內部擋墻設置位置和結構并不合理，上升管和下降管內的鋼液流速基本相同，上升鋼液和下降鋼液的之間的干擾還是比較大，循環(huán)效率還不夠高，同時中間內部擋墻水平長度較長，其中心部位承受擋墻自重及鋼液沖擊力較大，有變形坍塌導致單嘴浸漬管壽命偏短的風險。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種單嘴精煉爐的三孔浸漬管，該浸漬管能夠在基于現有的鋼包和真空室的尺寸和真空泵的條件下增加上升管數量和增加上升管當量直徑以增大循環(huán)流量，減少上升鋼液和下降鋼液的干擾，提高精煉效能，并可增強內部擋墻中心部位的支撐強度，延長浸漬管的壽命，降低耐材成本。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種單嘴精煉爐的三孔浸漬管，包括管狀外墻和內部擋墻，所述內部擋墻為T形或者Y形結構，將管狀外墻分隔形成兩個面積相同的上升孔和一個下降孔，所述上升孔上設有若干提升氣出氣口。

進一步，所述管狀外墻由內至外依次由耐火磚、填縫砂、內膽和澆筑耐材組成，所述內部擋墻由內膽和內膽兩側的填縫砂及耐火磚組成。

進一步，所述管狀外墻的內膽的外圓周壁上及低部設有用于掛澆注耐材的錨固釘。

進一步，兩個上升孔的截面面積之和與下降孔的截面面積之比為1～2。

進一步，各提升氣出氣口沿上升孔的軸向設置為1～2層，各層提升氣出氣口位于上升孔的各層同一橫截面上。

進一步，每一層至少包括2個提升氣出氣口，上層與下層的提升氣出氣口錯落布置。

進一步，每一層的提升氣出氣口，沿圓周方向相鄰兩提升氣出氣口之間的間隔為0.2m～0.4m。

進一步，所述三孔浸漬管的高度為0.7m～1.2m。

進一步，所述管狀外墻為圓筒形或橢圓筒形。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)能夠在保持現有單嘴精煉爐的主體設備尺寸不變的條件下，增大了每個上升孔的當量直徑，增大了循環(huán)流量，同時相對于單上升孔增加了一個上升孔驅動鋼水循環(huán)，相對于單上升孔增加了一倍的循環(huán)流量。

2)在保持上升孔內的吹入氣體飽和度不變的情況下可增加設置于上升孔處的提升氣出氣口數量，相應的增加總提升氣流量，進而增大循環(huán)流量。

3)由于下降孔水平截面積小于等于上升孔，下降孔出口處的鋼液流速大于等于上升孔處的鋼液流速，鋼液能夠以較快的速度沖向鋼包底部，減少和上升孔下部周圍的鋼液相互干擾，有利于鋼液在鋼包中的循環(huán)流動和混合均勻，減少鋼包循環(huán)死區(qū)。

4)由三塊內部擋墻形成T形或Y形的擋墻結構對內部擋墻中心部位形成了相互支撐，有效的提高了擋墻中心部位的支撐強度，避免擋墻中心部位變形下垮坍塌，延長了浸漬管壽命。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發(fā)明單嘴精煉爐的三孔浸漬管結構示意圖，也為圖3沿C-C截面圖；

圖2為圖1沿A-A截面圖；

圖3為圖1沿B-B截面圖。

圖中：1為上升孔Ⅰ，2為上升孔Ⅱ，3為下降孔，4為內膽，5為提升氣出氣口，6為澆注耐材，7為錨固釘，8為填縫砂，9為耐火磚，10為提升氣管線，11為浸漬管內膽頂部法蘭，12為真空室。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

本發(fā)明應用于150T的RH爐浸漬管及真空室的改造中，該RH的真空室和浸漬管同步進行改造，均改為圓筒形的單嘴式結構。具體結構如圖1、圖2和圖3所示。該浸漬管為圓筒形單嘴式三孔結構，三面內部擋墻和外部弧形外墻共同形成上升孔Ⅰ1，上升孔Ⅱ2、下降孔3，上升孔Ⅰ1和上升孔Ⅱ2內壁周圍均設有一層提升氣出氣口5，提升氣出氣口5與提升氣管線10聯(lián)通。管狀外墻的內膽4外周壁上和底部設有錨固釘7，掛在內膽外壁的澆注耐材6，內膽4內側的耐火材料中有耐火磚9，內膽4和耐火磚9中的縫隙中有填縫砂8。浸漬管內膽頂部設置有法蘭11，用于與真空室12底部焊接連接固定。為與本實例單嘴三孔浸漬管相配合，真空室12內部由耐火磚組成，外部為鋼板制成的圓筒形外殼，真空室12下部設有耐火磚砌成的三塊內部擋墻，形成與上升孔Ⅰ1、上升孔Ⅱ2和下降孔3形狀相同的圓筒形單嘴式三孔結構，以此形成和浸漬管的上升孔和下降孔的相通的空間。其中三孔浸漬管的各相關參數為：浸漬管內徑取1.8m，弧形外墻厚度為0.275m，內部擋墻厚0.39m，三塊內部擋墻形成互為120°的Y形結構，提升氣出口設有1層，距浸漬管下部0.5m，兩個上升孔內共設有18個提升氣出氣口，提升氣流量為2000NL/min，真空室內壓力100Pa。

可應用于150T鋼包尺寸的本案例三孔浸漬管和原普通RH雙管浸漬管、中間帶擋墻的單嘴浸漬管的循環(huán)流量如下表1所示。

表1三孔浸漬管和普通RH雙管浸漬管、中間帶擋墻的單嘴浸漬管對比

如表1所示，在吹氣量同為2000NL/min，真空室內壓力同為100Pa時，本實例三孔浸漬管的鋼水循環(huán)流量可達412t/min,與原普通的雙管浸漬管的鋼水循環(huán)流量123t/min相比，其鋼水循環(huán)流量提高了235％，與中間帶擋墻的單嘴浸漬管的鋼水循環(huán)流量307t/min相比，其循環(huán)流量增加了35％。由于循環(huán)流量的大幅增加，鋼水在鋼包中的混勻時間由3.7min(普通RH雙管浸漬管)或1.5min(中間帶擋墻的單嘴浸漬管)減少到1.1min，同時可相應縮短脫碳脫氣所需的真空時間，也就是說應用了本實例三孔浸漬管單嘴精煉爐的真空冶煉處理效率有了大幅度提升。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。