本發(fā)明涉及冶金行業(yè)中用于煉鋼鋼水爐外精煉領(lǐng)域的真空脫氣裝置，具體涉及一種單嘴三孔真空精煉爐及其使用方法。

背景技術(shù)：

在爐外精煉領(lǐng)域，鋼水真空精煉設(shè)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(shí)，所有冶金反應(yīng)都是在真空室內(nèi)進(jìn)行，RH的底部為兩個(gè)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吹氣口吹入氬氣，同時(shí)在抽真空的作用下，驅(qū)動(dòng)鋼包內(nèi)的鋼液通過上升管進(jìn)入真空室內(nèi)，然后鋼液再由真空室通過下降管回到鋼包內(nèi)，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(dòng)和混合，無(wú)論鋼液成分和溫度均勻化，還是脫氣、脫碳、脫硫等精煉反應(yīng)的速度與效果，都與之有關(guān)，循環(huán)流量越大，鋼水在鋼包中的混勻時(shí)間越短，脫氣脫碳時(shí)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(biāo)之一。

對(duì)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(nèi)徑；

2)增大提升氣流量；

3)增大上升管提升氣吹氣口處?kù)o壓力；

4)減少真空室內(nèi)壓力。

由于鋼液的精煉效率會(huì)受到循環(huán)流量的影響，循環(huán)流量越大越好。根據(jù)生產(chǎn)和實(shí)踐證明，但現(xiàn)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(gè)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(nèi)鋼液中的飽和值時(shí)，循環(huán)流量不再增加，反而減小。

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

3)上升管提升氣吹氣口處?kù)o壓力由于浸漬管插入深度限制有個(gè)上限值。

4)RH真空室內(nèi)的真空度已經(jīng)達(dá)到100Pa以下，一般能達(dá)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(xiàn)有RH真空循環(huán)脫氣精煉裝置無(wú)法有效解決提升氣流量過小或分布不均時(shí)鋼包內(nèi)死區(qū)的問題。

針對(duì)以上問題，受DH和RH的啟發(fā)，近些年來(lái)不斷有公開的專利對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，將DH的單管和RH的上下流雙管的方法結(jié)合的“單嘴精煉爐”。對(duì)于單嘴精煉爐來(lái)說，是將采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置內(nèi)上升管和下降管合并成一個(gè)單獨(dú)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?；蛉鐚＠?申請(qǐng)?zhí)?01510409388.5)所述在單管浸漬管一周同時(shí)設(shè)置多層的提升氣吹氣口吹入氬氣驅(qū)動(dòng)鋼水，其中每層吹氣口設(shè)置有控制閥門?；蛉鐚＠?申請(qǐng)?zhí)?01320187158.5)所述一側(cè)帶提升氣吹氣口且橫截面為橢圓筒形的單嘴浸漬管可由其一側(cè)提升氣吹氣口吹入的氬氣?；蛉鐚＠?申請(qǐng)?zhí)?01210302397.0)所述鋼包底吹透氣磚加上近似圓形橫截面的單嘴精煉爐浸漬管周向設(shè)置多層的提升氣吹氣口共同吹入氬氣驅(qū)動(dòng)，其中同層提升氣吹氣口2～6個(gè)為一組獨(dú)立控制；通過氬氣的上浮對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌，同時(shí)驅(qū)動(dòng)鋼包內(nèi)的鋼液向上運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。帶有鋼包底吹時(shí)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(nèi)上升鋼液流場(chǎng)和下降鋼液流場(chǎng)還會(huì)相互干擾，降低循環(huán)效率，同時(shí)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(huì)導(dǎo)致鋼液循環(huán)量大幅降低，甚至鋼水無(wú)法進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。專利(申請(qǐng)?zhí)?01420179382.4)所述一種帶中間擋墻將單嘴浸漬管一分為二和鋼包底吹驅(qū)動(dòng)鋼水的單嘴精煉爐。專利(申請(qǐng)?zhí)?01220713193.1)所述一種中間帶內(nèi)部擋墻將單嘴浸漬管一分為二，同時(shí)浸漬管一側(cè)帶提升氣吹氣口驅(qū)動(dòng)鋼水的單嘴精煉爐，

以上幾種專利均不同程度對(duì)單嘴精煉爐有一定的改進(jìn)，一定程度減少了上升鋼液和下降鋼液的干擾。單嘴浸漬管一側(cè)或一周都帶有提升氣吹氣口時(shí)能一定程度上有所緩解鋼包底吹氣流量過低時(shí)循環(huán)流動(dòng)不暢的問題，但是無(wú)法根本解決鋼水在真空室和浸漬管內(nèi)上升鋼液和下降鋼液的干擾問題?，F(xiàn)有提升氣控制都是同層的多個(gè)出氣口為一組的集中控制，一旦出現(xiàn)該組內(nèi)某些出氣口堵塞的情況，只能重新調(diào)節(jié)增大該組同層的其他出氣口流量，無(wú)法做到在浸漬管軸向相鄰的出氣口間聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)流量。其弊端在于當(dāng)浸漬管其它提升氣出氣口軸向的上升鋼水內(nèi)所含的吹入的提升氣達(dá)到飽和時(shí)再增加調(diào)節(jié)用的提升氣流量將無(wú)不能夠再增加該處的鋼水循環(huán)流量以彌補(bǔ)堵塞出氣口處的循環(huán)流量下降量，也就是說在某些出氣口堵塞時(shí)這種出氣口聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)置模式不能夠保持鋼水總循環(huán)流量不下降。同時(shí)由于單嘴浸漬管中的中間內(nèi)部擋墻設(shè)置位置和結(jié)構(gòu)并不合理，上升管和下降管內(nèi)的鋼液流速基本相同，鋼液流場(chǎng)也比較接近，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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種單嘴三孔真空精煉爐及其使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種單嘴三孔真空精煉爐，包括單嘴三孔浸漬管、真空室和鋼包，所述單嘴三孔浸漬管為圓筒型或橢圓筒形，內(nèi)部的擋墻為T形或者Y形結(jié)構(gòu)，將單嘴三孔浸漬管分隔形成兩個(gè)面積相同的上升孔和一個(gè)下降孔，兩個(gè)上升孔的截面面積之和大于等于下降孔的截面面積，兩上升孔的下部、鋼包包底分別設(shè)有若干吹氣口、配套吹氣裝置及調(diào)節(jié)閥，所述真空室與單嘴三孔浸漬管上部相連，并在單嘴三孔浸漬管內(nèi)部擋墻上方對(duì)應(yīng)砌有耐材作為真空室底擋墻，。

進(jìn)一步，設(shè)置在兩上升孔的下部的吹氣口為提升氣出氣口，所述提升氣吹氣口沿上升孔的軸向設(shè)置為1～2層，各層提升氣吹氣口位于上升孔各層的同一橫截面上，每一層提升氣吹氣口至少包括2個(gè)吹氣口，同一層相鄰兩吹氣口之間的間隔距離為0.2m～0.4m。

進(jìn)一步，所述提升氣吹氣口上層與下層的提升氣吹氣口錯(cuò)落布置，上下層相鄰每2～6個(gè)吹氣口為一組與一個(gè)調(diào)節(jié)閥相連并可獨(dú)立調(diào)節(jié)流量。

進(jìn)一步，所述真空室底擋墻高度為0.2m～0.8m。

進(jìn)一步，所述鋼包底部吹氣口有3個(gè)，2個(gè)吹氣口分別處于兩個(gè)上升孔在鋼包底部投影的中心，1個(gè)吹氣口處于下降孔在鋼包底部投影的中心，每個(gè)吹氣口與一個(gè)調(diào)節(jié)閥相連并可獨(dú)立調(diào)節(jié)流量。

一種單嘴三孔真空精煉爐的使用方法，在真空精煉期間，所述單嘴三孔浸漬管位于真空室的下端并在真空處理時(shí)插入鋼包內(nèi)鋼水中，采用單嘴三孔浸漬管的上升孔吹氣和鋼包底部吹氣復(fù)合吹氣模式驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)和混合。

進(jìn)一步，真空精煉期間浸漬管上升孔的吹氣口和上升孔下方鋼包包底的吹氣口吹氣同時(shí)或分別吹氣體驅(qū)動(dòng)鋼水上升循環(huán)。

進(jìn)一步，所述上升孔每一組吹氣口在保持設(shè)定該組總流量時(shí)該組每個(gè)吹氣口的流量根據(jù)該組每個(gè)出氣口堵塞程度不同自動(dòng)分配流量。

進(jìn)一步，所述上升孔吹氣口在保持設(shè)定總流量時(shí)根據(jù)某組吹氣口小于預(yù)定該組總流量的流量自動(dòng)分配到其它組。

進(jìn)一步，真空精煉期間下降孔下方的鋼包包底的吹氣口全程弱吹氬氣攪拌鋼水。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)能夠適用于50T及以上容量的小鋼包和大鋼包，在保持現(xiàn)有單嘴精煉爐的主體設(shè)備尺寸不變的條件下，增大了每個(gè)上升孔(管)的當(dāng)量直徑，可增大循環(huán)流量，同時(shí)相對(duì)于單上升孔(管)增加了一個(gè)上升孔驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)，相對(duì)于單上升孔(管)可增加一倍的循環(huán)流量。

2)在保持上升孔內(nèi)的吹入氣體飽和度不變的情況下可增加設(shè)置于上升孔處的提升氣吹氣口數(shù)量，相應(yīng)的增加總提升氣流量，進(jìn)而增大循環(huán)流量。

3)上下層相鄰每2～6個(gè)吹氣口為一組與一個(gè)調(diào)節(jié)閥相連并可獨(dú)立調(diào)節(jié)流量，在上升孔內(nèi)的部分吹氣口因堵塞時(shí)可以在浸漬管軸向相鄰的出氣口間聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，保持該組出氣口總流量不變且該處鋼水所含吹入提升氣不至于超過飽和而導(dǎo)致該處的循環(huán)流量下降，可保持總循環(huán)流量不變。

4)上升孔內(nèi)的吹氣口和上升孔下方鋼包包底的吹氣口可同時(shí)或分別吹氣驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)。同時(shí)吹氣驅(qū)動(dòng)時(shí)可進(jìn)一步增大循環(huán)流量；因上升孔吹氣口堵塞總吹氣流量過小時(shí)配合上升孔下方的鋼包包底吹氣口調(diào)大底吹流量輔助驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)，避免因上升孔總吹氣流量過小造成循環(huán)不良導(dǎo)致浸漬管報(bào)廢，可延長(zhǎng)浸漬管的使用壽命。

5)由于上升孔水平截面積大于等于下降孔，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(dòng)和混合均勻，減少鋼包中循環(huán)死區(qū)。

6)下降孔下方的吹氣裝置采用小流量弱吹氬氣攪拌鋼水，可促進(jìn)下降孔流出的超大流量鋼水與底吹氬氣在鋼包中下部進(jìn)行撞擊，使下降孔下方的吹入的小流量底吹氬氣被打散成細(xì)小的氣泡并分散開來(lái)與鋼水充分接觸增大反應(yīng)面積，促進(jìn)鋼水的脫氣等冶金反應(yīng)但又不影響鋼水在鋼包內(nèi)主要的循環(huán)流場(chǎng)。

7)由浸漬管三塊內(nèi)部擋墻形成T形或Y形的擋墻結(jié)構(gòu)對(duì)浸漬管內(nèi)部擋墻及真空室底部擋墻的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(qiáng)度，避免擋墻中心部位變形下垮坍塌，延長(zhǎng)了浸漬管壽命。

附圖說明

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

圖1為本發(fā)明單嘴三孔真空精煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A-A截面圖。

圖1中：1-真空室，2-單嘴三孔浸漬管，3-鋼包，4-下降孔鋼包包底吹氣口，5-上升孔鋼包包底吹氣口，6-真空室與下料系統(tǒng)接口，7-真空室與真空系統(tǒng)及頂槍系統(tǒng)接口。

圖2中：9、10-上升孔，11-浸漬管下降孔，4-下降孔鋼包包底吹氣口，5-上升孔鋼包包底吹氣口，8-提升氣吹氣口，α-單嘴三孔浸漬管下降孔的兩塊內(nèi)部擋墻的夾角。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例一種單嘴三孔真空精煉爐，包括單嘴三孔浸漬管2、真空室1和鋼包3，所述單嘴三孔浸漬管2位于真空室1的下端并設(shè)置在鋼包內(nèi)，單嘴三孔浸漬管2的頂部與真空室1的底部焊接連接固定。真空室1與真空系統(tǒng)及下料系統(tǒng)、頂槍系統(tǒng)相連，真空系統(tǒng)對(duì)真空室1進(jìn)行抽真空以使真空室內(nèi)達(dá)到鋼水精煉所需真空度。鋼包的中心線和真空室中心線重合，單嘴三孔浸漬管的外墻與所述鋼包內(nèi)壁之間的距離為0.2m。6為真空室與下料系統(tǒng)接口，7為真空室與真空系統(tǒng)及頂槍系統(tǒng)接口。

真空室1內(nèi)部由耐火磚組成，外部為鋼板制成的圓筒形外殼，內(nèi)徑與單嘴三孔浸漬管2內(nèi)徑相同，真空室1下部設(shè)有耐火磚砌成的三塊高度為0.5m.內(nèi)部擋墻，形成與上升孔9、上升孔10和下降孔11形狀相同的圓筒形單嘴式三孔結(jié)構(gòu)，以此形成和浸漬管的上升孔和下降孔的相通的空間。所述單嘴三孔浸漬管2為圓筒型或橢圓筒形，內(nèi)部的擋墻為T形或者Y形結(jié)構(gòu)，將單嘴三孔浸漬管2分隔形成兩個(gè)面積相同的上升孔9、10和一個(gè)下降孔11。兩個(gè)上升孔的截面面積之和與下降孔的截面面積之比為2，下降孔兩塊內(nèi)部擋墻夾角α為120°，上升孔的下部設(shè)有若干提升氣吹氣口8。根據(jù)三孔浸漬管的尺寸和安裝方向更改了鋼包底吹出氣口的位置以利于和提升氣吹氣口的配合吹氣驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)，在下降孔中心正下方鋼包包底設(shè)有下降孔鋼包包底吹氣口4，兩個(gè)上升孔中心正下方鋼包包底設(shè)有兩個(gè)上升孔鋼包包底吹氣口5，在生產(chǎn)時(shí)每個(gè)底吹出氣口的流量均根據(jù)提升氣吹氣口的流量及鋼水循環(huán)情況單獨(dú)調(diào)節(jié)。

作為本實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，單嘴三孔浸漬管高度為0.9m。提升氣吹氣口沿上升孔的軸向設(shè)置為2層，各層提升氣吹氣口位于上升孔的各層同一橫截面上，同層相鄰兩提升氣吹氣口之間的間隔為0.25m～0.35m不等，上下層橫截面距離為0.15m。上層與下層的提升氣吹氣口錯(cuò)落布置，總共設(shè)有36個(gè)提升氣吹氣口，上下層相鄰6個(gè)出氣口為一個(gè)控制閥控制，其中上層3個(gè)下層3個(gè)。

在鋼水真空精煉時(shí)，真空室的下端的單嘴三孔浸漬管插入鋼包內(nèi)鋼水中，采用單嘴三孔浸漬管的上升孔出氣口和鋼包包底出氣口同時(shí)吹氣模式。上升孔吹氣總流量144Nm³/h，上升孔正下方的兩個(gè)鋼包包底吹氣口總流量24Nm³/h，強(qiáng)吹氬氣驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)；下降孔正下方的鋼包包底吹氣口吹氣流量為6Nm³/h，為弱吹氬氣攪拌鋼水。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。