CN101570828A - 一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统 - Google Patents

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Abstract

一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统，由双自耗电极自动进给装置(A)、电渣精炼坩埚炉(B)、金属液位自动检测系统和自动控制系统(C)和感应加热保温炉(D)等组成，该系统由双自耗电极自动进给装置输出的双自耗电极(6)在电渣精炼坩埚炉中精炼，精炼后的金属液流入感应加热保温炉保温，由感应加热保温炉输出金属液供给浇注。电渣精炼坩埚炉(B)是底部带金属液出口的底开口式电渣精炼坩埚炉，在底开口式电渣精炼坩埚炉下面是一个带金属液进口(12)和出口(17)的感应加热保温炉，底开口式电渣精炼坩埚炉的金属液出口(11)与感应加热保温炉金属液进口(12)相通。本发明可实现电渣冶金过程的节能降耗并扩展电渣冶金应用范围，还可实现用较小功率和较小容量的电渣精炼炉获得大容量的金属液和用较小设备生产较大铸件。

Description

一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统
技术领域
本发明涉及电渣冶金节能技术，属金属材料冶炼技术领域。
背景技术
电渣冶金具有金属材质纯净、组织致密、成分均匀、表面光洁、过程的可控性强、综合性能优良等特点，广泛应用于原子能、宇航、船舶、冶金以及重型机械等工业部门。但是电渣冶金的精炼和凝固过程都是在水冷结晶器中进行的，一方面大量热能被冷却水带走，使电渣冶金成为工业领域高耗能行业，其平均电耗约2500KWH/T铸件以上，另一方面，电渣精炼后的金属液直接在水冷结晶器中凝固成形，而不能以液态的金属输出，因而限制了电渣冶金的应用范围。本发明是为降低电渣冶金能耗和扩展电渣冶金应用范围而提出。
关于可输出金属液的节能型的电渣冶金技术，文献“双自耗极串联有衬电渣炉//中国科技成果88208845”报道了昆明工学院研制的双自耗极串联有衬电渣炉。文献“单相单极有衬电渣炉//中国专利CN2263110”公开一种单相单极有衬电渣炉，属于电渣重熔设备，涉及炉膛形状及底电极，它由炉体、底电极、水冷底水箱等组成。上述方法虽可降低一些电渣冶金的能耗，但存在如下问题：1，不能解决电渣冶金输出金属液过程中金属液与渣分离问题；2，不能解决电渣冶炼过程中金属液的输出，特别是定量输出的问题；3，不能解决电渣冶金过程的连续熔炼与储存问题；4，炉衬材料容易被强碱性渣侵蚀而要经常修理。
发明内容
本发明的目的是针对传统电渣冶金能耗高的缺点，提供一种电渣冶金节能的方法及相关设备，在保持电渣冶金的精炼效果的同时实现电渣冶金过程的节能降耗，把电渣冶金的平均电耗降到中频炉的电耗水平，在电渣冶炼过程中把冶炼与凝固分开，使精炼后的金属液可以输出并储存，从而拓展电渣冶金的应用范围，使电渣精炼的纯净金属液既可在传统的结晶器中凝固成形，又可通过先进的液态金属成形技术制成各类新的材质纯净的电渣冶金产品，并进一步提高电渣冶金产品特别是电渣熔铸复杂异型铸件的质量。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
改变电渣冶金的传统，将电渣精炼与凝固二个工艺过裎分开，精炼炉专一进行精炼，精炼后的金属液可从精炼炉中输出并储存在保温炉内，储存在保温炉的金属液可根椐不同产品的要求浇注、凝固、成型。实现这一工艺的设备是由双自耗电极自动进给装置、底开口式电渣坩埚精炼炉和装在它下面的带金属液进、出口的感应加热保温炉组成的双级电渣精炼系统。
底开口式电渣精炼坩埚炉由下部带出金属液出口的坩埚、耐火保温层、座落带耐火保温层坩锅的炉体、可使坩埚炉体密封的炉盖等组成。炉体上装有金属液控制机构，该控制机构可控制坩埚下部金属液出口的流量，底开口式电渣精炼坩埚炉体上还装有抽真空或惰性气体保护系统。底开口式电渣坩埚炉的密封炉盖上装有可进行启闭的加渣装置，密封炉盖可穿过双自耗电极和金属液控制机构；底开口式电渣精炼坩埚炉安放在感应加热保温炉的上方，底开口式电渣精炼坩埚炉的下部金属液出口与感应加热保温炉的金属液进口相通。
感应加热保温炉由感应加热器、炉体、炉盖、金属液进口、金属液出口、带密封的加料口、耐火保温层等部分组成。感应加热保温炉的炉体上也装有金属液控制机构，可控制金属液出口的流量。感应加热保温炉的炉体上还装有抽真空或惰性气体保护系统。
底开口式电渣精炼坩埚炉和感应加热保温炉均设有金属液位自动检测系统和自动控制系统。
本发明的工作过程是：
双自耗电极自动进给装置将双自耗电极送入底开口式坩埚下部，并处于待起动状态，而金属液控制机构处于关闭状态。打开坩埚盖上的加渣口，向坩埚内注入一定量的渣液，此时坩埚抽真空或注入惰性气体，双自耗电极被渣液接通，电渣精炼过程开始。
电渣精炼过程开始后，双自耗电极熔化并连续进给，熔融金属液位和渣液位逐浙升高，其液位高度由自动检测系统检测。当金属液位达到一定高度时，金属液控制机构开启并测定流量，高温金属液进入下面的感应加热保温炉中保温、储存，坩埚中的金属液位和渣液位下降，双自耗电极自动跟随渣液位下降，并且熔炼过程继续。当金属液位和渣液位下降到一定高度时，金属液控制机构关闭，金属液位和渣液位又逐浙升高，当液位达到一定高度时，金属液控制机构又重新开启并测定流量，坩埚中的金属液再次进入感应加热保温炉中保温、储存。坩埚中的金属液位和渣液位再次下降，双自耗电极自动跟随渣液位下降，熔炼过程继续，如此循环往复，金属液被间断地储存在感应加热保温炉中。
金属液在感应加热保温炉中保温、储存外，还可进行温度和成分调整，并可根据需要，对保温炉抽真空进行二次精炼。
开启感应加热保温炉的金属液控制机构，并根据产品的要求控制金属液输出流量，制造各类型材和形状复杂的电渣熔铸件。
本发明与已有技术比较的有益效果是：
本发明可克服传统电渣冶金在水冷结晶器中进行熔炼的高能耗缺点，能大大减少电耗，实现高效节能节水；同时本发明又保留了传统电渣冶金的优点，经电渣精炼的金属材质纯净、成分均匀；本发明还可克服传统电渣冶金在水冷结晶器中进行熔炼并同时凝固成铸锭而不能输出金属液的缺点，可对经电渣精炼的金属液进行输出储存、并经温度控制和流量控制后，注入传统的电渣冶金水冷结晶器中，还可通过凝固控制，获得组织致密的优质铸件如生产电渣熔铸轧辊、钢锭等；本发明还可使经电渣精炼金属液进行输出和储存、并经温度控制和流量控制后，通过各类先进的金属液态成型技术，制造出各类型材和形状复杂的电渣熔铸件，如将经电渣精炼的金属液浇注到连续铸轧机中，可以生产各类优质的金属型材和薄板带、又如将经电渣精炼的金属液浇注到复杂异形铸型中，可以生产优质的复杂异形铸件，从而大大拓展了电渣冶金的应用领域；本发明还解决了现有的有衬电渣炉不能连续熔炼、输出与储存的问题，还可解决金属液输出时不能与渣液分离的问题，从而实现了电渣冶金的连续熔炼并可单独输出、储存金属液，并在实施浇注前对精炼的金属液进行成分和温度的调整，还可实现用较小功率和较小容量的电渣精炼炉获得大容量的金属液并生产出较大的铸件，有利于组织生产。
附图说明
附图为本发明的系统结构示意图；图中图注表示为：
A、双自耗电极自动进给装置；B、底开口式电渣坩锅精炼炉；C、金属液位自动检验系统和自动控制系统；D、感应加热保温炉
1、坩锅炉金属液控制机构；2、坩锅炉炉盖；3、加渣装置；4、坩锅；5、坩锅炉耐火保温层；6、双自耗电极；7、渣液位；8、金属液位；9、坩锅炉抽真空或惰性气体保护系统；10、坩锅炉炉体；11、坩锅炉金属液出口；12、保温炉金属液进口；13、保温炉炉体；14、保温炉炉盖；15、保温炉耐火保温层；16、保温炉抽真空或惰性气体保护系统；17、保温炉金属液出口；18、感应加热器；19、保温炉金属液控制机构塞棒；20保温炉加料口；21、保温炉金属液控制机构；22、坩锅炉金属液控制机构塞棒
具体实施方式
本发明实施例为100kg电渣精炼坩埚炉与1500kg感应加热保温炉双级精炼系统，系统结构如附图所示。
本发明实施例节能型双级精炼系统由双自耗电极自动进给装置、100kg电渣精炼坩埚炉和1500kg感应加热保温炉和金属液位自动检测系统和自动控制系统所组成。
电渣精炼坩埚炉容量100kg，由底部开口的电渣精炼坩锅(4)、耐火保温层(5)、炉体(10)、可使坩埚炉体密封的炉盖(2)等组成。坩埚由耐高温材料制成，其容量为100kg，坩埚炉下部设有直径25mm的金属液出口(11)，炉体上装有可控制坩埚下部出金属液流量的塞棒机构(1)；底开口式电渣精炼坩埚炉的密封炉盖上可穿过双自耗电极(6)和塞棒(22)，密封炉盖上还装有可进行启闭的加渣装置(3)；底开口式电渣精炼坩埚炉体上还装有抽真空或惰性气体保护系统(9)；底开口式电渣精炼坩埚炉(B)安放在大容量的感应加热保温炉(D)的上方。底开口式电渣精炼坩埚炉的下部金属液出口(11)与感应加热保温炉金属液进口(12)相通。
感应加热保温炉由感应加热器(18)、炉体(13)、金属液进口(12)、金属液出口(17)、带密封的加料口(20)、耐火保温层(15)等部分组成。感应加热保温炉容量为1500kg，感应加热保温炉的炉体上装有可控制金属液流量的塞棒机构(19、20)；感应加热保温炉的炉体上还装有抽真空或惰性气体保护系统(16)。

Claims (5)

1、一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统，由双自耗电极自动进给装置、电渣精炼坩埚炉、感应加热保温炉等组成，其特征在于，由双自耗电极自动进给装置输出的双自耗电极在电渣精炼坩埚炉中精炼；精炼后的金属液流入感应加热保温炉保温，由感应加热保温炉输出金属液供给浇注。
2、根据权利要求1所述的一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统，其特征在于，所述电渣精炼坩埚炉是底部带金属液出口的底开口式电渣精炼坩埚炉，在底开口式电渣坩埚精炼炉下面是一个带金属液进口和出口的感应加热保温炉，底开口式电渣精炼坩埚炉的金属液出口与感应加热保温炉金属液进口相通。
3、根据权利要求1所述的一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统，其特征在于，所述底开口式电渣精炼坩埚炉由下部带金属液出口的坩埚、耐火保温层、座落带耐火保温层坩锅的炉体、可使坩埚炉体密封的炉盖等组成；
所述底开口式电渣精炼坩埚炉的开口设置在坩埚底部，开口为圆形，能顺利通过金属液；
所述底开口式电渣坩精炼埚炉的炉体上装有金属液控制机构，该控制机构可控制坩埚内的金属液输出的流量；
所述底开口式电渣精炼坩埚炉的密封炉盖上可穿过双自耗电极和金属液控制机构，密封炉盖上还装有可进行启闭的加渣装置；
所述耐火保温层包裹在电渣坩埚的外面(除底部金属液出口)，亦可与坩埚炉外表面保留一定间隙；
所述耐火保温层被电渣精炼坩埚炉的炉体外壳包复；
所述底开口式电渣精炼坩埚炉体上还装有抽真空或惰性气体保护系统。
4、根据权利要求1所述的一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统，其特征在于，所述的感应加热保温炉由加热感应器、炉体、金属液进口、金属液出口、带密封的加料口、耐火保温层等部分组成；
所述感应加热保温炉为圆桶状结构，金属液进口设在保温炉上方、金属液出口设在保温炉下方，金属液进、出口均为圆形孔，能顺利通过金属液；
所述耐火保温层被感应加热保温炉炉体的外壳包复；
所述感应加热保温炉的炉体上装有可控制金属液流量的金属液控制机构；
所述感应加热保温炉的炉体上还装有抽真空或惰性气体保护系统。
5、根据权利要求1所述的一种可输出金属液的节能型双级电渣精炼系统，其特征在于，所述底开口式电渣坩埚精炼炉和装在它下面的带金属液进口和金属液出口的感应加热保温炉组成的双级精炼装置，均设有金属液位自动检测系统和自动控制系统。
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