李維華

（福建三寶鋼鐵有限公司技術中心， 福建 漳州 363000）

摘 要：煉鋼過程中，現使用的精煉爐鋼包底部的吹氬設備多直接與外部供氣管道連通，無法控制精煉爐鋼包內各透氣磚的供氣量，同時缺少補壓設備，一旦供氣管道出現供氣異常，就會導致精煉爐鋼包內反應不充分。針對此問題，結合現有的精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的設計與應用問題進行深入剖析，研究出一種新的精煉爐鋼包底吹氬控制裝置，并具體介紹該裝置的設計結構、設計原理及應用優勢。

關鍵詞：底吹氬；鋼包；精煉爐；設計；透氣磚；儲氣罐

0 引言

煉鋼是指通過控制碳含量，消除 P、S、O、N 等有害元素，保留或增加 Si、Mn、Ni、Cr 等有益元素，調整元素之間的比例，以獲得鋼產品最佳性能，并將生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉而得到鋼的過程。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼^[1-4]。本文涉及煉鋼設備技術領域，對一種精煉爐鋼包底吹氬控制裝置進行設計研究。

鋼包吹氬處理又稱鋼液吹氬處理，是一種簡易的鋼液脫氣和去除非金屬夾雜物的爐外精煉方法。這種方法工藝簡單，設備便宜，精煉效果顯著。經研究，現有技術中，精煉爐鋼包底部的吹氬設備多直接與外部供氣管道進行連通，不能控制精煉爐鋼包內各透氣磚的供氣量，同時缺少補壓設備，一旦供氣管道出現供氣異常，就會導致精煉爐鋼包內反應不充分，本文針對以上問題提出了一種新的解決方案^[5-12]。因此，福建三寶鋼鐵有限公司開展了對精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的設計研究與應用研究，針對現有的精煉爐鋼包底吹氬控制裝置設計與應用問題進行深入探析，并取得了一定的成績和效果。

1 精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的結構設計

1.1 精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的整體結構設計

精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的整體結構示意圖如圖 1 所示。裝置主體為鋼包本體，鋼包本體的側壁上設置有支架，支架的底部設置有基座，鋼包本體內的底部安裝有多個透氣磚，透氣磚的底部設置有進氣管，進氣管的底部穿過鋼包本體的底部，進氣管上設置有第一電子控制閥、第一電子壓力表和流量計，進氣管的底部輸入端上設置有供氣管，供氣管上設置有第二電子控制閥，供氣管的輸入端上連接有第一支管和第二支管，第一支管的輸入端連接有儲氣罐，儲氣罐的底部固定在基座的上端面，第二支管的輸入端連接有氬氣輸送管，第一支管和第二支管上分別設置有第三電子控制閥和第四電子控制閥，基座的上端面設置有輸送泵和電子顯示屏，輸送泵的輸出端與儲氣罐的內部連通，輸送泵的輸入端上設置有連接管，連接管與氬氣輸送管連通，且連接管上設置有第五電子控制閥，第一電子壓力表和流量計分別與電子顯示屏電性連接。

圖1 中 A 區域局部放大圖如圖 2 所示，由圖 2 可以看出，基座的下端面設置有多組減震彈簧，減震彈簧的底部連接有安裝板。減震彈簧的設計，可在設備使用過程中，減少沖擊對設備的損壞。減震彈簧內套接有限位桿，限位桿的頂部固定在基座的下端面，限位桿的底部與安裝板滑動連接。限位桿的設計，可避免減震彈簧左右晃動。安裝板的四角處分別設置有連接通孔。連接通孔的設計，可方便將安裝板通過螺栓固定在地面或者其他固定物上。

1.2 儲氣罐的結構設計

儲氣罐的結構設計圖如圖 3 所示，由圖 3 可以看出，儲氣罐上設置有第二電子壓力表，第二電子壓力表的探測端位于儲氣罐內，第二電子壓力表與電子顯示屏電性連接。第二電子壓力表的設計，可便于隨時查看儲氣罐內的壓力，避免因儲氣罐內壓力過大而損壞儲氣罐。儲氣罐上設置有電子泄壓閥。電子泄壓閥的設計，可根據使用要求，及時將儲氣罐內壓力泄掉，防止儲氣罐內壓力過大。儲氣罐上設置有檢修口，檢修口上螺栓連接有檢修蓋。檢修口的設計，可方便操作人員檢修儲氣罐，延長儲氣罐的使用壽命。檢修蓋上設置有提手，提手的設計，可便于操作者取放檢修蓋，縮短檢修時間，提高檢修效率。

2 精煉爐鋼包底吹氬控制裝置使用原理研究

通過外部控制器打開第二支管上的第四電子控制閥，然后打開進氣管上的第一電子控制閥，通過外部輸送設備將氬氣通過氬氣輸送管、第二支管、供氣管和進氣管，通過透氣磚輸送到鋼包本體內，然后將待加工的鐵水倒入鋼包本體內。反應過程中，可通過電子顯示屏實時查看各個進氣管的氣壓，當氣壓不足時，可通過外部設備啟動輸送泵，將氬氣經過輸送泵輸送到儲氣罐內并增壓，然后打開第一支管上的第三電子控制閥，通過儲氣罐向各個進氣管進行補壓。第一電子控制閥的設計，可根據不同的加工要求，通過調整第一電子控制閥來實現各個透氣磚的送氣量調整，使各個透氣磚的出氣量可獨立控制。當氬氣輸送管內的氣壓不足時，儲氣罐的設計意義在于可通過外部控制器啟動輸送泵，對儲氣罐進行輸氣增壓，然后通過儲氣罐向各個透氣磚供氣，保證供氣壓力；電子顯示屏的設計，可隨時查看各個透氣磚的供氣壓力。減震彈簧的設計，可減少在設備使用過程中對設備造成的沖擊損壞。

3 精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的優點分析

相比于現有技術，精煉爐鋼包底吹氬控制裝置的優點在于第一電子控制閥的設計，可根據不同的加工要求，通過調整第一電子控制閥，調整各個透氣磚的送氣量，使各個透氣磚的出氣量可獨立控制；儲氣罐的設計可在氬氣輸送管內的氣壓不足時，通過外部控制器啟動輸送泵，對儲氣罐進行輸氣增壓，然后通過儲氣罐向各個透氣磚供氣，保證供氣壓力；電子顯示屏的設計，可隨時查看各個透氣磚的供氣壓力；減震彈簧的設計，在設備使用過程中，可減少沖擊對設備的損壞。

4 結論

1）目前精煉爐鋼包底吹不能控制精煉爐鋼包內各透氣磚的供氣量，同時缺少補壓設備，一旦供氣管道出現供氣異常，就會導致精煉爐鋼包內反應不充分的問題，通過分析目前的精煉爐鋼包底吹裝置，成功設計了新型精煉爐鋼包底吹氬控制裝置，并取得了良好的應用效果。

2）此次設計的精煉爐鋼包底吹氬控制裝置可實現各個透氣磚的出氣量的獨立控制，同時可通過儲氣罐向各個透氣磚供氣，保證供氣壓力，并減少沖擊對設備的損壞。

參考文獻

[1] 劉建偉.基于鋼包底吹氬的 RH 真空處理過程中鋼水行為及夾雜物分析[J].煉鋼，2022，38（3）：26-30；42.

[2] 趙建鵬，唐國章，曾亞南，等.100 t 鋼包底吹氬攪拌鋼液去除夾雜物數值模擬研究[J].華北理工大學學報（自然科學版），2022，44 （3）：31-38.

[3] 吳偉勤，董建鋒，魏光升.150 t 鋼包底吹氬氣物理模擬[J].連鑄，2022（1）：45-48；61.

[4] 唐祁峰，尹仕偉，黃華，等.LF 精煉工藝中鋼包底吹氬過程數值模 擬[J].西華大學學報（自然科學版），2021，40（6）：69-74.

[5] 楊亞迪，趙晶，崔劍征.180 t 鋼包底吹氬過程鋼液流場特性數值模擬[J].特殊鋼，2021，42（5）：6-10.

[6] 張安龍，王濤.鋼包底吹氬自動對接裝置優化設計[J].冶金設備，2021（1）：33-36.

[7] 閆兆陽.基于 LabVIEW 的鋼包底吹氬氣監控系統[D].包頭：內蒙古科技大學，2020.

[8] 田海，閆兆陽，郭林威，等.鋼包底吹氬模糊控制系統[J].自動化應用，2020（3）：141-142.

[9] 孔明姣.鋼包底吹氬工藝改進實踐[J].寬厚板，2020，26（1）：15-17.

[10] 孫悅，吳華杰，將芳杰，等.鋼包底吹氬鋼渣界面卷渣現象的水力學模擬[J].有色金屬科學與工程，2019，10（6）：19-24.

[11] 韋澤，王向文，逯海慶，等.氬站鋼包智能吹氬技術生產探索[J]. 寬厚板，2021，27（6）：22-24.

[12] 丁劍. 淺談鋼包底吹氬氣裝置在煉鋼廠精煉爐的應用與實踐[J].中國設備工程，2021（14）：205-207.