一种保护出钢过程中的钢水合金化方法

摘要

本发明公开了一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，钢铁冶金炼钢技术领域。本发明首先、将钢水合金化装置移动至出钢口下部，并使得钢包罐位于出钢口下部；其次、冶炼完成时电炉本体倾斜，将钢水合金化装置的出钢保护管与出钢口相配合，打开出钢口的托板开始出钢，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口流至钢包罐；最后、将合金加料器移至钢包罐的上部，并由合金加料器向钢包罐的钢水中加入合金料，进行钢水合金化。本发明的限制了钢水表面的气体流动，合金料加入钢包中进行合金化，减小出钢、合金化过程中钢水对氮氢等有害气体的吸附量，且钢水的流动促进了合金元素在钢水中的均匀分布，提高了钢水的合金化的效果，进而提高合金钢的质量。

权利要求

1.一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：电炉在出钢前将钢包罐(330)移动至出钢口(411)下部，并将出钢保护管装配于出钢口(411)上，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口(411)流至钢包罐(330)，出钢保护管包括保护套管(100)，保护套管(100)的内径大于出钢口(411)的直径，钢水流经保护套管(100)时与保护套管(100)的内壁之间具有间隙，再向钢包罐(330)的钢水中加入合金料，对钢水进行合金化。

2.根据权利要求1所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：具体的步骤如下：

S1、电炉冶炼完成之前2-5min，将钢水合金化装置移动至出钢口(411)下部，并使得钢包罐(330)位于出钢口(411)下部；

S2、冶炼完成时电炉本体(400)倾斜，将钢水合金化装置的出钢保护管与出钢口(411)相配合，打开出钢口(411)的托板开始出钢，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口(411)流至钢包罐(330)；

S3、将合金加料器(500)移至钢包罐(330)的上部，并由合金加料器(500)向钢包罐(330)的钢水中加入合金料，进行钢水合金化。

3.根据权利要求2所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的步骤S2的具体步骤如下：冶炼完成时再驱动倾动机构(430)，电炉本体(400)在偏心炉底(420)的作用下发生倾斜，出钢过程中钢水由出钢口(411)流入出钢保护管中，出钢保护管在出钢的过程中对钢水进行保护，所述出钢保护管的保护套管(100)的内径大于出钢口(411)的直径，钢水流经保护套管(100)时与保护套管(100)的内壁之间具有间隙。

4.根据权利要求2所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的步骤S3的具体步骤如下：当出钢30％-40％时，合金加料器(500)将合金料加入至出钢保护管的下部，合金料在钢水搅拌的作用下迅速的分散于钢水中，完成钢水的合金化。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的钢水合金化装置包括钢包车(300)、出钢保护管和合金加料器(500)，所述的钢包车(300)包括保护管调控单元(321)、加料器调控单元(322)和钢包罐(330)；上述的出钢保护管安装于保护管调控单元(321)上，保护管调控单元(321)用于调控出钢保护管的位置，出钢保护管用于在出钢过程中对钢水进行保护；上述的合金加料器(500)安装于加料器调控单元(322)上，加料器调控单元(322)用于调控合金加料器(500)的位置，合金加料器(500)用于向钢包罐(330)中加入合金料。

6.根据权利要求5所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的出钢保护管还包括连接套管(200)，所述的连接套管(200)用于与出钢口(411)连接；所述的保护套管(100)的套管入口端(110)与连接套管(200)相连，并构成贯通的出钢保护管。

7.根据权利要求5所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的保护管调控单元(321)和加料器调控单元(322)结构相同，其包括竖直伸缩机构(301)、水平伸缩机构(302)和旋转机构(303)，所述的竖直伸缩机构(301)固定安装于钢包车(300)上，水平伸缩机构(302)通过旋转机构(303)转动安装于竖直伸缩机构(301)的上部。

8.根据权利要求6所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的保护套管(100)为锥形管，且保护套管(100)的套管入口端(110)的内径小于套管出口端(120)的内径，且套管入口端(110)的内径大于出钢口(411)的直径。

9.根据权利要求6所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的保护套管(100)的管壁由外到内依次设置外壳(104)、隔热层(102)和耐火材料层(101)。

10.根据权利要求6所述的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，其特征在于：所述的连接套管(200)的顶部设置有装配构件(230)，所述的装配构件(230)包括引导段(231)和竖直段(232)，引导段(231)用于引导连接套管(200)与出钢口(411)相配合，并使出钢口(411)定位配合于竖直段(232)。

说明书

一种保护出钢过程中的钢水合金化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁冶金炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种保护出钢过程中的钢水合金化方法。

背景技术

[0002] 钢水经电炉冶炼出钢后炉外精炼及连铸工艺对钢中氧、氮、氢及温度的控制非常严格。但是，出钢过程中钢水直接和空气接触，从而导致大量的氮氢等有害气体进入钢水，氮是一般钢种中的有害元素，在出钢过程，裸露的钢水与空气直接接触，从而增加了钢水中的氮含量，一般增加10-20ppm。因空气中含有一定的湿度，也会造成钢水增氢，氢在钢中容易产生白点，使钢产生氢致裂纹；降低了产品质量。而且，特别是在钢水出钢后在钢包中加入合金料进行脱氧合金化时，由于部分合金元素(例如：Al、Nb、V、Ti)易与钢水中的N元素结合形成氮化物或者碳氮化合物，进而严重恶化了钢的性能，为后续炉外精炼和连铸带来压力，并大大增加了生产成本，降低了合金化后的钢液质量。急需针对现有钢水出钢、合金化工艺，开发出在出钢和合金化的过程中，对钢水进行保护，提高合金化钢液的质量，并设计出一种保护出钢过程的钢水合金化方法。

[0003] 此外，对温度的影响非常大，这一过程大概持续4-6分钟，出钢过程中，钢水因热辐射、对流散热、脱氧合金化、钢包内衬吸热等引起钢水温度降低。为此，生产上采用合金加热、钢包烘烤及优化调度等，降低出钢过程中的温降。但是，对钢水与空气间产生的辐射散热和对流散热未采取任何措施，造成钢水散热严重，从而引起钢水温降难以有效控制。

[0004] 经检索发现，在连铸过程中，已采用保护管对钢水进行保护，如：发明创造的名称为：复合式钢水保护套管(专利号：ZL99229239.5，申请日：1999-08-20)、发明创造的名称为：一种用于钢水浇注时的防增氮保护管(专利申请号：ZL201520734792.5，申请日：2015-09-22)。但是这种保护管却难以在出钢过程中对钢水进行保护。

[0005] 此外，发明创造的名称为：一种防止转炉出钢过程中钢水增氮的方法(专利申请号：201010588760.0，申请日：2010-12-15)，采取在转炉出钢前和出钢过程中，控制吹氩时间和氩气流量，分两段或连续不间断地向钢包内吹入氩气，直至出钢结束。从而使钢包内的空气被吹入的氩气排出，防止出钢至钢包内的钢水与空气接触，使钢包内的钢水始终处于氩气保护状态，既防止钢水与空气接触造成的增氮，同时使钢水中极易吸附在气泡表面的[N]能够随着氩气泡的上浮排出而被去除。该方法虽然可以在一定程度上防止钢水增氮，但是却难以实现在保护出钢的过程中进行合金化，出钢的过程中仍然易使得合金元素与氮元素形成氮化物或者碳氮化合物。

发明内容

[0006] 1.发明要解决的技术问题

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中在钢液出钢、合金化后钢液质量降低的问题，提供一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，出钢过程中出钢保护管可以对钢水进行保护，合金加料器可以进行合金化，减小出钢、合金化过程中钢水对氮氢等有害气体的吸附量，可以提高钢水质量；进一步地，可以减少了钢水热损失，降低炼钢能耗。

[0008] 2.技术方案

[0009] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0010] 本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，电炉在出钢前将钢包罐移动至出钢口下部，并将出钢保护管装配于出钢口上，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口流至钢包罐，出钢保护管包括保护套管，保护套管的内径大于出钢口的直径，钢水流经保护套管时与保护套管的内壁之间具有间隙，再向钢包罐的钢水中加入合金料，对钢水进行合金化。

[0011] 优选地，具体的步骤如下：

[0012] S1、电炉冶炼完成之前2-5min，将钢水合金化装置移动至出钢口下部，并使得钢包罐位于出钢口下部；

[0013] S2、冶炼完成时电炉本体倾斜，将钢水合金化装置的出钢保护管与出钢口相配合，打开出钢口的托板开始出钢，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口流至钢包罐；

[0014] S3、将合金加料器移至钢包罐的上部，并由合金加料器向钢包罐的钢水中加入合金料，进行钢水合金化。

[0015] 优选地，所述的步骤S2的具体步骤如下：冶炼完成时再驱动倾动机构，电炉本体在偏心炉底的作用下发生倾斜，出钢过程中钢水由出钢口流入出钢保护管中，出钢保护管在出钢的过程中对钢水进行保护，所述出钢保护管的保护套管的内径大于出钢口的直径，钢水流经保护套管时与保护套管的内壁之间具有间隙。

[0016] 优选地，所述的步骤S3的具体步骤如下：当出钢30％-40％时，合金加料器将合金料加入至出钢保护管的下部，合金料在钢水搅拌的作用下迅速的分散于钢水中，完成钢水的合金化。

[0017] 优选地，所述的钢水合金化装置包括钢包车、出钢保护管和合金加料器，所述的钢包车包括保护管调控单元、加料器调控单元和钢包罐；上述的出钢保护管安装于保护管调控单元上，保护管调控单元用于调控出钢保护管的位置，出钢保护管用于在出钢过程中对钢水进行保护；上述的合金加料器安装于加料器调控单元上，加料器调控单元用于调控合金加料器的位置，合金加料器用于向钢包罐中加入合金料。

[0018] 优选地，所述的出钢保护管还包括连接套管，所述的连接套管用于与出钢口连接；所述的保护套管的套管入口端与连接套管相连，并构成贯通的出钢保护管。

[0019] 优选地，所述的保护管调控单元和加料器调控单元结构相同，其包括竖直伸缩机构、水平伸缩机构和旋转机构，所述的竖直伸缩机构固定安装于钢包车上，水平伸缩机构通过旋转机构转动安装于竖直伸缩机构的上部。

[0020] 优选地，所述的保护套管为锥形管，且保护套管的套管入口端的内径小于套管出口端的内径，且套管入口端的内径大于出钢口的直径。

[0021] 优选地，所述的保护套管的管壁由外到内依次设置外壳、隔热层和耐火材料层。

[0022] 优选地，所述的连接套管的顶部设置有装配构件，所述的装配构件包括引导段和竖直段，引导段用于引导连接套管与出钢口相配合，并使出钢口定位配合于竖直段。

[0023] 3.有益效果

[0024] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

[0025] (1)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，出钢时通过出钢保护管与出钢口相配合，出钢保护管建立相对密闭式钢水通道，钢水由出钢口流入出钢保护管中，有效地限制了钢水表面的气体流动，限制了空气中的有害气体向钢水中扩散，钢水进入钢包后，合金加料器将合金料加入钢包中进行合金化，减小出钢、合金化过程中钢水对氮氢等有害气体的吸附量，而且钢水的流动促进了合金元素在钢水中的均匀分布，提高了钢水的合金化的效果，进而提高了合金钢的质量；

[0026] (2)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，出钢30％-40％时，合金加料器将合金料加入至出钢保护管的下部，出钢保护管流出的钢水可对合金料进行搅拌，加入钢包罐中的合金料在钢水的冲击下迅速的熔解于钢水中，钢水的快速流动和冲击促进了合金元素在钢水中的均匀分布，进而提高了合金钢的质量；

[0027] (3)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，出钢保护管的保护套管的内径大于出钢口的直径，使钢水流经保护套管时与保护套管的内壁之间有间隙，在出钢的过程中，钢水与保护套管内壁的空隙形成良好的保温空隙层，对钢水具有良好的保温效果，减小了钢水的热损失，而且避免了钢水对保护套管内壁的直接冲刷，大大提高了使用寿命；

[0028] (4)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，钢包罐上设置有钢包盖，钢包盖上设置有与合金加料器相配合的合金料口，钢包盖上还设置有与出钢保护管相配合的钢水导入口，钢包盖对对进入钢包罐中的钢水进行保护，减小了钢包罐中的气体流动，减弱了钢水在合金化过程中吸附有害气体，进而提高了钢水的质量；

[0029] (5)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，保护套管的管壁由外到内依次设置外壳、隔热层和耐火材料层，隔热层的隔热材料可以有效地限制保护套管内钢水的热量向保护套管外部散热，减少了出钢过程中的温度损失，进而可以降低出钢温度，节约炼钢能耗；

[0030] (6)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，连接底板上设置有容纳凹槽，该容纳凹槽设置于连接底板的圆周边缘位置，出钢口填料在由出钢口管道中喷溅而出时，出钢口填料将喷射在连接底板的容纳凹槽中，减少了出钢口填料落入钢包罐中的质量，可以避免出钢口填料对钢水质量的影响，同时避免了填料对合金化过程中的影响，提高了钢液的冶炼质量；

[0031] (7)本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，连接套管的装配构件的下部设置有限位板，限制了气体在钢水表面发生对流，抑制了气体在保护套管中剧烈流动，进而限制了空气中的有害气体向钢水中扩散，有效减少了钢水热损失，减小了出钢过程中产生的钢水温降。

附图说明

[0032] 图1为本发明的出钢保护管的结构示意图；

[0033] 图2为本发明的出钢保护管保护套管的结构示意图；

[0034] 图3为本发明的容纳凹槽的结构示意图；

[0035] 图4为本发明的带有装配构件的出钢保护管的剖面示意图；

[0036] 图5为本发明的钢水合金化装置整体结构示意图；

[0037] 图6为本发明的实施例7的整体结构示意图；

[0038] 图7为本发明的钢包盖的结构示意图；

[0039] 图8为本发明的电炉炼钢系统的结构示意图；

[0040] 图9为本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法的流程图。

[0041] 示意图中的标号说明：

[0042] 100、保护套管；101、耐火材料层；102、隔热层；103、空隙层；104、外壳；110、套管入口端；120、套管出口端；

[0043] 200、连接套管；210、容纳腔；220、连接底板；221、容纳凹槽；222、凹槽倾斜面；230、装配构件；231、引导段；232、竖直段；240、限位板；241、限位通孔；

[0044] 300、钢包车；310、运输车底板；321、保护管调控单元；322、加料器调控单元；301、竖直伸缩机构；302、水平伸缩机构；303、旋转机构；304、夹持部件；330、钢包罐；331、钢包盖；332、钢水导入口；333、入口封盖；334、铰链；335、合金料口；336、料口封盖；

[0045] 400、电炉本体；410、电炉出钢箱；411、出钢口；420、偏心炉底；430、倾动机构；

[0046] 500、合金加料器；510、加料料仓；520、加料管道。

具体实施方式

[0047] 下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

[0048] 下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

[0049] 实施例1

[0050] 如图9所示，本发明的一种保护出钢过程中的钢水合金化方法，电炉在出钢前将钢包罐330移动至出钢口411下部，并将出钢保护管装配于出钢口411上，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口411流至钢包罐330，再向钢包罐330的钢水中加入合金料，对钢水进行合金化。本发明的具体的步骤如下：

[0051] S1、电炉冶炼的过程中对钢包罐330和出钢保护管进行烘烤，电炉冶炼完成之前2-5min将钢水合金化装置移动至出钢口411下部，本实施优选2min，并使得钢包罐330位于出钢口411下部。

[0052] S2、冶炼完成时电炉本体400倾斜，将钢水合金化装置的出钢保护管与出钢口411相配合，打开出钢口411的托板开始出钢，钢水在出钢保护管的保护作用下由出钢口411流至钢包罐330；即冶炼完成时再驱动倾动机构430，电炉本体400在偏心炉底420的作用下发生倾斜，出钢过程中钢水由出钢口411流入出钢保护管中，出钢保护管在出钢的过程中对钢水进行保护，所述出钢保护管的保护套管100的内径大于出钢口411的直径，钢水流经保护套管100时与保护套管100的内壁之间具有间隙；当钢水出钢96％时，关闭出钢口411的托板，电炉本体400以3°/s回倾至水平位置，以避免或减少炉渣从出钢口411流进钢包，进而实现无渣出钢。

[0053] S3、驱动加料器调控单元322将合金加料器500移至钢包罐330的上部，并调控加料器调控单元322使得合金加料器500插入钢包罐330，当出钢30％-40％时，本实施例优选33％，合金加料器500将合金料加入至出钢保护管的下部，合金料在钢水搅拌的作用下迅速的分散于钢水中，完成钢水的合金化。钢水的流动促进了合金元素在钢水中的均匀分布，提高了合金钢的质量，使得钢水中的合金元素快速的均匀分布，进而提高了钢水的质量。并且尽可能的减少了合金元素(例如：Al、Nb、V、Ti)与钢水中的N元素结合形成氮化物或者碳氮化合物，进而提高了合金化后钢水的质量。

[0054] 本发明的电炉炼钢系统包括电炉本体400和钢水合金化装置，电炉本体400上设置有出钢口411，该钢水合金化装置的出钢保护管与出钢口411相配合，电炉在出钢的过程中对钢水进行保护，并在钢包罐330内进行钢水合金化，钢水的流动、搅拌促进了合金元素在钢水中的均匀分布，提高了合金钢的质量。

[0055] 电炉本体400包括电炉出钢箱410、偏心炉底420和倾动机构430，所述的电炉出钢箱410上设置有出钢口411，出钢的过程中驱动倾动机构430，电炉本体400在偏心炉底420的作用下进行倾斜，并同时带动电炉出钢箱410进行倾斜，使得钢水由电炉本体400流至电炉出钢箱410中，而后保护管调控单元321调控出钢保护管的位置，使得出钢保护管与出钢口411对中，再驱动竖直伸缩机构301，使得出钢保护管的连接套管200与出钢口411相配合；而后打开出钢口411的托板，钢水由出钢口411流动至出钢保护管中，并在出钢保护管的保护作用下进行出钢。通过出钢保护管与出钢口411相配合，出钢保护管建立相对密闭式钢水通道，钢水由出钢口411流入出钢保护管中，有效地限制了钢水表面的气体流动，限制了空气中的有害气体向钢水中扩散，尽可能的减少了合金元素与钢水中的N元素结合形成氮化物或者碳氮化合物，进而提高了合金化后钢水的质量。并减少了钢水的热量损失，在此基础上，提高电炉生产效率，缩短冶炼时间，提高设备利用率；而且由于降低出钢温度，从而减少了钢水对电炉的侵蚀程度，延长了电炉系统设备使用寿命。

[0056] 结合图1和图5，本发明的钢水合金化装置包括钢包车300、出钢保护管和合金加料器500，所述的钢包车300包括运输车底板310、保护管调控单元321和钢包罐330(如图5所示)；运输车底板310上安装有车轮，便于钢包车300的移动；所述的钢包罐330固定设置于运输车底板310上，钢包罐330开口向上。

[0057] 所述的保护管调控单元321和加料器调控单元322的结构相同，其包括竖直伸缩机构301、水平伸缩机构302和旋转机构303，所述的竖直伸缩机构301固定安装于钢包车300的运输车底板310上，水平伸缩机构302通过旋转机构303转动安装于竖直伸缩机构301的上部，在旋转机构303的作用下，水平伸缩机构302能以竖直伸缩机构301为中心转动，所述的水平伸缩机构302远离竖直伸缩机构301的端部设置有夹持部件304，该夹持部件304用于夹持出钢保护管。保护管调控单元321和加料器调控单元322分别布置于钢包罐330的两侧，即保护管调控单元321和加料器调控单元322的底部固定于运输车底板310上。

[0058] 上述的出钢保护管安装于保护管调控单元321上，保护管调控单元321用于调控出钢保护管的位置，出钢保护管用于在出钢过程中对钢水进行保护；上述的合金加料器500安装于加料器调控单元322上，加料器调控单元322用于调控合金加料器500的位置，合金加料器500用于向钢包罐330中加入合金料，该合金加料器500包括加料料仓510和加料管道520，加料料仓510设置于加料管道520的上部，在加料料仓510中加入合金料，合金料可由加料管道520加入至钢水中，并对钢水进行合金化。

[0059] 结合图1所示，出钢保护管包括保护套管100和连接套管200，所述的保护套管100的内径大于出钢口411的直径，使钢水流经保护套管100时与保护套管100的内壁之间有间隙；连接套管200用于与出钢口411连接，且连接套管200内开设有容纳腔210，该容纳腔210用于套装在出钢口411的外部。而且，所述的容纳腔210为圆柱形空腔，圆柱形空腔的内径大于套管入口端110的内径。

[0060] 本实施例的保护套管100的套管入口端110与连接套管200相连，并构成贯通的出钢保护管，将连接套管200套装在出钢口411外部时，保护套管100与出钢口411保持同轴，即保护套管100的轴心与出钢口411的轴心在同一条直线上。打开出钢口411后，钢水在重力作用下，钢水由出钢口411经连接套管200流至保护套管100，保护套管100的内径大于出钢口411的直径，使钢水流经保护套管100时与保护套管100的内壁之间有间隙，使得钢水不与保护套管100的内壁接触，或者钢水不完全与保护套管100的内壁接触，从而减小了钢水对保护套管100内壁的冲刷，提高了使用寿命。

[0061] 在现有技术惯性思维的引导下，现有技术人员往往定向思维的认为，在出钢的过程中不需要进行保护，即使关注了对出钢过程中的保护，也难以想象到采用出钢保护管对出钢过程中的钢水进行保护，因此本发明提出的出钢过程中的出钢保护管打破了现有技术的技术偏见，具有显著的进步。退一步说，即使有技术人员关注了对出钢过程中的钢水保护，那么为了提高出钢过程中的保护效果，防止钢水与空气接触，现有的技术人员往往是将保护套管100与出钢口411设置为等径的，从而避免保护套管100中的钢水与保护套管100内壁之间产生空隙，因为有空隙必然会使钢水与空气接触，为了取得较好的保护效果，现有技术的技术人员必然将保护套管100与出钢口411设置为等径；但是，这样设计却大大降低了保护套管100的使用寿命，不仅达不到较好的保护效果，反而增加了生产成本。本发明创造性的提出了保护套管100的内径大于出钢口411的直径，使钢水流经保护套管100时与保护套管100的内壁之间有间隙，在出钢的过程中，避免了钢水对保护套管100内壁的直接冲刷，从而大大提高了使用寿命。与此同时，钢水与保护套管100内壁的空隙形成良好的保温空隙，其具有良好的保温效果，减小了钢水的热损失。

[0062] 保护套管100为锥形管，且保护套管100的套管入口端110的内径小于套管出口端120的内径(如图1所示)，且套管入口端110的内径大于出钢口411的直径；本实施例中套管入口端110的内径为1.5倍的出钢口411的直径；套管出口端120的内径为3.0倍的出钢口411的直径。套管入口端110的内径小于套管出口端120的内径有效地限制了空气对流，防止空气在保护套管100中剧烈流动，出钢保护管建立相对密闭式钢水通道，有效地限制了钢水表面的气体流动，从而限制了空气中的有害气体向钢水中扩散，大大减少了钢水吸附氮氢等有害气体，而且空气对流较小的情况下，仅仅是保护套管100内的空气并不会对钢水质量产生影响。而且钢水的流动促进了合金元素在钢水中的均匀分布，并且尽可能的减少了合金元素与钢水中的N元素结合形成氮化物或者碳氮化合物，进而提高了合金化后钢水的质量。

[0063] 与此同时，炼钢在出钢过程由于钢水暴露在空气中，钢水因热辐射、对流散热使得钢水出钢的过程中产生较大的温度降，以电炉为例，电炉出钢的过程中钢水温降甚至达到50-80℃。本实施例中保护套管100的设计限制了空气在钢水表面的对流传热，减小了钢水在保护套管100的温度降。钢水在由出钢口411流出后，由于钢水自身压力的减小，使得钢水在流至钢包罐330中时会发生扩散，即流至钢包罐330中时钢水的直径大于出钢口411处钢流的直径，套管入口端110的内径小于套管出口端120的内径还可以同时保持钢水在流动至底部时仍然与保护套管100内壁保持空隙，从而即提高保护套管100的使用寿命，又形成具有良好保温效果的空隙保温层，因此具有显著的进步。

[0064] 实施例2

[0065] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：保护套管100的管壁由外到内依次设置外壳104、隔热层102和耐火材料层101(如图2所示)；所述的外壳104为具有较高机械强度的钢结构制成，所述的隔热层102由隔热材料制成，其中隔热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐，或者上述的组合；隔热层102的隔热材料可以有效地限制保护套管100内钢水的热量向保护套管100外部散热，减少了出钢过程中的温度损失，进而可以降低出钢温度，节约炼钢能耗。所述的耐火材料层101设置于保护套管100的内壁，耐火材料层101有耐火材料制成，可以有效抵御钢水的冲刷和侵蚀。所述的隔热层102设置于外壳104和耐火材料层101之间。

[0066] 实施例3

[0067] 本实施例的基本内容同实施例2，不同之处在于：外壳104和隔热层102之间还设置有空隙层103(如图2所示)，即外壳104和隔热层102之间设置有空隙，并构成空隙层103，该空隙层103可以为真空条件，也可以将是充满任意气体的空隙层103，本实施例的空隙层103中充有空气。外壳104和隔热层102之间的空隙层103改变了保护套管100的传热条件，从而限制了保护套管100内钢水向外部传热，减少了钢水出钢过程中的热量损失。

[0068] 实施例4

[0069] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：连接套管200通过底部的连接底板220与套管入口端110相连，连接底板220上设置有通孔，该通孔与套管入口端110对应设置，连接套管200的容纳腔210通过上述通孔与保护套管100贯通，使得钢水可由出钢口411经容纳腔210流至保护套管100中，并对钢水实现保护作用。连接底板220上设置有容纳凹槽221，该容纳凹槽221设置于连接底板220的圆周边缘位置(如图3所示)。

[0070] 电炉在出钢之前，为防止钢液直接流动至托板上侵蚀托板，通常在托板上部的出钢口411管内部填充填料，这些填料介于托板与钢水之间，但是在从出钢口411的管道上抽出托板，打开出钢口411后在钢水重力作用下，钢水会将填料由出钢口411挤压喷溅而出，喷溅而出的填料最终落入钢包罐330中，而后熔化在高温钢水中。但是，由于填料中含有大量的杂质，熔入高温钢水的填料将导致有害元素进入钢水中，恶化了钢的性能，为后续炉外精炼带来压力；因此，针对电炉的的炼钢过程，设计了电炉炼钢出钢用的出钢保护管，其连接底板220上设置有容纳凹槽221，该容纳凹槽221设置于连接底板220的圆周边缘位置，填料在由出钢口411管道中喷溅而出时，其喷射状态为放射状，填料将喷射在连接底板220的容纳凹槽221中，使得部分填料不会落入钢包罐330中，减小了填料对钢水质量的影响，同时避免了填料对合金化过程中的影响，提高了钢液的冶炼质量，降低了冶炼成本，具有显著的进步。

[0071] 实施例5

[0072] 本实施例的基本内容同实施例4，不同之处在于：容纳凹槽221的内侧面为凹槽倾斜面222，该凹槽倾斜面222的倾斜角度为45°，凹槽倾斜面222使得在填料在沿着放射状喷射而出时，填料更易落入容纳凹槽221中，进一步的减少了填料落入钢包中，进而避免了填料对合金化过程中的影响，降低了冶炼成本。

[0073] 实施例6

[0074] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：连接套管200的顶部设置有装配构件230，所述的装配构件230包括引导段231和竖直段232(如图4所示)，引导段231具有一定的锥度，即引导段231顶部的内径大于引导段231底部的内径，引导段231顶部内径较大，使得连接套管200的顶部更容易与出钢口411配合，当引导段231顶部与出钢口411配合后，继续上移出钢保护管，出钢口411在引导段231的作用下可装配于竖直段232中；因此引导段231用于引导连接套管200与出钢口411相配合，并使出钢口411定位配合于竖直段232。所述的竖直段232下部设置有限位板240，限位板240中心设置有限位通孔241，该限位通孔241的内径介于出钢口411的内径与外径之间，即出钢口411的内径<限位通孔241的内径<出钢口
411的外径；从而使得限位板240可以限制出钢口411的下移极限，又能保证正常出钢。

[0075] 出钢口411与限位板240中心的限位通孔241相配合，钢水由出钢口411流出，钢水经限位板240中心的流入保护套管100；该限位板240用于出钢口411下移限度，避免在装配的过程中出钢口411装入连接套管200的深度过深，提高装配效率的同时，避免了连接套管200与出钢口411碰撞损坏。

[0076] 与此同时，在钢水出钢的过程中，钢水由出钢口411流动至保护套管100，由于钢水与保护套管100和连接套管200内的容纳腔210之间具有间隙，钢水表面会带动空气体流动，并使得气体在钢水表面发生对流。该限位板240在限位的同时对连接套管200内的容纳腔210空间进行分割，将容纳腔210空间分割为2个独立的空间，限制了气体在钢水表面发生对流，抑制了气体在保护套管100中剧烈流动，进而限制了空气中的有害气体向钢水中扩散；
与此同时，还限制了空气在钢水表面的对流传热，减小了钢水在保护套管100的温度降，降低了出钢过程中的温降。

[0077] 实施例7

[0078] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：钢包罐330上设置有钢包盖331，钢包盖331上设置有与合金加料器500相配合的合金料口335，钢包盖331上还设置有与出钢保护管相配合的钢水导入口332(如图6所示)。

[0079] 钢包盖331上设置有钢水导入口332，钢水导入口332与出钢保护管相配合；该钢水导入口332设置有与之相配合的入口封盖333(如图7所示)。出钢的过程中，先打开入口封盖333，再将出钢保护管插入钢包罐330中，实现钢水在由出钢口411流至钢包罐330时全程进行保护，避免钢水在钢包罐330中与空气接触，进而减小了钢水中的杂质。而且避免了出钢过程中，钢水向外散热，减小了出钢过程中的热量损失。入口封盖333用于在出钢结束后，关闭钢水导入口332，从而防止钢水由钢水导入口332向外散热，上述的入口封盖333通过铰链
334与钢包盖331转动连接，入口封盖333可以铰链334为轴心转动。

[0080] 钢包盖331上设置有合金料口335，该合金料口335与合金加料器500相配合，即合金加料器500的加料管道520可由合金料口335穿过钢包盖331，并插入钢包罐330中。所述的合金料口335上设置有与之相配合的料口封盖336，料口封盖336通过通过铰链334与钢包盖331转动连接，料口封盖336可以铰链334为轴心转动。合金加料器500加入合金后，可关闭料口封盖336，避免空气由料口封盖336进入钢包罐330中，进而避免钢水在钢包罐330中吸附有害气体。钢包罐330加盖后，同时可以向钢包罐330中鼓入氩气，使得钢包罐330中处于正压状态，进而避免空气向钢包罐330中扩散。

[0081] 实施例8

[0082] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：所述的合金加料器500倾斜设置，合金加料器500用于将合金料加入到出钢保护管的下部，具体的描述：合金加料器500的加料管道520延伸至出钢保护管的套管出口端120的下部，当出钢30％-40％时，本实施例优选35％，合金加料器500将合金料加入至出钢保护管的下部，合金加料器500将合金料加入至钢包罐330中，出钢保护管流出的钢水可对合金料进行搅拌，合金料在钢水搅拌的作用下迅速的分散于钢水中，钢水的快速流动和冲击促进了合金元素在钢水中的均匀分布，完成钢水的合金化，进而提高了合金钢的质量。

[0083] 在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

[0084] 更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。