CN102225459A - 一种钙锭熔炼浇注系统及制备金属钙锭的方法 - Google Patents

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周啸
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张振栋
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Abstract

本发明公开了一种钙锭熔炼浇注系统及制备金属钙锭的方法，包括加热装置、气压装置和浇注装置，所述的气压装置和浇注装置分别通过管道连接至加热装置，将原料放入坩埚中，关闭储气罐出口处的安全阀门，将储气罐充入氩气，关闭所有安全阀门，将还原钙或电解钙加热至溶解并保温，开启储气罐出口处的安全阀门，坩埚内液体受氩气的压力，通过管道及分流模进入浇注模。本发明突破现有人工金属钙熔炼浇注过程，浇注金属收得率低、浇注效率低等瓶颈，首次采用气体增压使钙熔体浇注，实现了金属钙熔体的半自动化浇注。同时这不仅是金属钙熔体浇注的突破，同时也是其他活泼金属或轻金属浇注技术的突破。

Description

一种钙锭熔炼浇注系统及制备金属钙锭的方法
技术领域
本发明涉及一种钙锭熔炼浇注系统及制备金属钙锭的方法。
背景技术
随着炼钢技术的快速发展，对钢的纯净化要求越来越高，因为钢的纯净化技术是生产高性能、高质量产品的基础。传统的炼钢脱氧剂先后经历了铝系铁合金材料，复合脱氧剂，钙系脱氧剂等，前两种脱氧及合金化方式，受钢水中的[C]，出钢温度及下渣量等影响造成钢中[Si]、[Mn]成分波动大，合金元素回收率不稳定；并且当脱氧剂加入量偏大时，钢水中酸溶铝超过一定程度将导致生成固态Al2O3簇状夹杂物，钢水粘度增大，夹杂物增多且不易上浮排除，最终导致钢包水口结瘤。而钙系脱氧剂中Ca的溶解过程受到边界层扩散限制，在局部很快达到饱和，因而不能使钢液溶解更多的Ca，大部分将被蒸发掉。工业上常把钙做成钙颗粒加到钢液中，但是也没有完全改善这一状况。而传统浇注的钙锭，常采用手工浇注，其浇注质量可控性差，且金属收得率徧低。本发明是钙锭熔炼浇注系统以及制备金属钙锭的方法的研究，以前制备钙锭只是在实验室里用小炉子熔炼，且人工浇铸没有进行工业大规模生产，制备的钙锭烧损严重，而采用本方法能够进行批量系统浇铸，且能大规模生产，由于采用了气体保护措施，烧损叫轻，熔炼时熔体没有氧的吸入，因此，制备的钙锭气孔少氧化物少。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用于制造炼钢脱氧的金属钙锭，以及制备这种纯金属钙锭的方法。这种钙锭完全能应用于制造炼钢脱氧的钙丝或棒。经过试验验证，把钙做成钙丝或棒，其密度增大，上浮速度变慢，明显的延长了钙在钢液中的停留时间，弥补了钙颗粒的不足。
本发明所采用的钙锭熔炼铸造浇注系统，液体金属充型平稳，铸锭成形性好，铸锭组织致密，简化工序，操作简便；减少了金属液消耗量，提高了金属液的收得率；适用于钙锭的批量化浇注。
本发明的目的是通过以下方式实现的：一种钙锭熔炼浇注系统，包括加热装置、气压装置和浇注装置，所述的气压装置和浇注装置分别通过管道连接至加热装置，加热装置包括坩埚、加热器和用于测量温度的热电偶，所述的加热器环绕坩埚设置，所述的坩埚设有用于密封的炉盖，所述的热电偶穿过炉盖并伸入至坩埚内部，所述的气压装置包括高压气瓶和储气罐，所述的高压气瓶通过管道连接至储气罐，所述的储气罐通过管道连接至坩埚内部，所述的浇注装置包括分流模和浇注模，所述的分流模通过管道连接至坩埚内部，所述的浇注模通过管道连接至分流模。
上述的一种钙锭熔炼浇注系统，所述的储气罐的入口及出口处均设有安全阀门。
上述的一种钙锭熔炼浇注系统，所述的气压装置连接至加热装置的管道上设有气压表。
上述的一种钙锭熔炼浇注系统，所述的气压装置中的高压气瓶的数量至少为一个。
上述的一种钙锭熔炼浇注系统，所述的浇注装置中的浇注模的数量至少为一个。
上述的一种钙锭熔炼浇注系统，所述的高压气瓶中所充的气体为氩气。
一种采用如上述的钙锭熔炼浇注系统来制备金属钙锭的方法，包括以下步骤：
以杂质质量分数总和不高于0.1％的还原钙或电解钙为原料，放入坩埚中，关闭储气罐出口处的安全阀门，将储气罐充入氩气，关闭所有安全阀门，将还原钙或电解钙加热至溶解并保温，开启储气罐出口处的安全阀门，坩埚内还原钙或电解钙液体受氩气的压力，通过管道及分流模进入浇注模。
上述的制备金属钙锭的方法，所述的储气罐内氩气的压力为0.3Mpa-3Mpa。
上述的制备金属钙锭的方法，所述的还原钙或电解钙加热至溶解并保温的温度为700-1000℃。
上述的制备金属钙锭的方法，坩埚在放入还原钙或电解钙前，先进行加温干燥，干燥温度为150℃，干燥完毕后，冷却至室温，再放入还原钙或电解钙。
本发明的技术效果在于：
(1)突破现有人工金属钙熔炼浇注过程，浇注金属收得率低、浇注效率低等瓶颈，首次采用气体增压使钙熔体浇注，实现了金属钙熔体的半自动化浇注。同时这不仅是金属钙熔体浇注的突破，同时也是其他活泼金属或轻金属浇注技术的突破。
(2)该技术显现出理想的综合技术特点：液体金属充型平稳，铸锭成形性好，铸件组织致密，简化工序，操作简便；减少了金属液消耗量，提高了金属液的收得率；适用于钙锭的批量化浇注。
附图说明
图1是本发明所采用的钙锭熔炼铸造浇注系统结构示意图；
图中1为加热器，2为坩埚，3为热电偶，4为安全阀门，5为分流模，6为浇注模，7为高压气瓶，8为储气罐，9为气压表，10为炉盖。
具体实施方式
本发明包括加热装置、气压装置和浇注装置，气压装置和浇注装置分别通过管道连接至加热装置，加热装置包括坩埚、加热器和用于测量温度的热电偶3，所述的加热器环绕坩埚设置，所述的坩埚设有用于密封的炉盖10，所述的热电偶3穿过炉盖10并伸入至坩埚内部，气压装置包括高压气瓶7和储气罐8，高压气瓶7通过管道连接至储气罐8，储气罐8通过管道连接至坩埚2内部，储气罐8的入口及出口处均设有安全阀门4。浇注装置包括分流模5和浇注模6，分流模5通过管道连接至坩埚2内部，浇注模6通过管道连接至分流模5。
气压装置连接至加热装置的管道上设有气压表9，气压装置中的高压气瓶7的数量至少为一个且高压气瓶7中所充的气体为氩气，浇注装置中的浇注模6的数量至少为一个。
一种采用如上述的钙锭熔炼浇注系统来制备金属钙锭的方法，包括以下步骤：
以杂质质量分数总和不高于0.1％的还原钙或电解钙为原料，放入坩埚2中，关闭储气罐8出口处的安全阀门4，将储气罐8充入氩气，关闭所有安全阀门4，将还原钙或电解钙加热至溶解并保温，开启储气罐8出口处的安全阀门4，坩埚2内还原钙或电解钙液体受氩气的压力，通过管道及分流模5进入浇注模6。
储气罐8内氩气的压力为0.3Mpa-3Mpa。
还原钙或电解钙加热至溶解并保温的温度为700-1000℃。
坩埚2在放入还原钙或电解钙前，先进行加温干燥，干燥温度为150℃，干燥完毕后，冷却至室温，再放入还原钙或电解钙。
实施例1：
熔炼铸造浇注系统中电阻炉通过加热器1使还原钙或电解钙熔化成液体。当坩埚2内金属达到浇注温度后，保温，此时高压气瓶7通过调节密闭储气罐8气体量控制压力，压力达到规定值，开启安全阀。由于受到通入氩气压力的影响，坩埚2内金属液体将通过通液管及分流模5进入浇注模6，完成浇注。
采用本装置制备纯金属钙锭，按如下步骤进行：
1)以还原钙或电解钙为原料，其杂质质量分数总和不高于0.1％；
2)在熔炼浇注前，检查各阀门的密闭性，关闭进入坩埚2的进气阀门，将储气罐8充入一定量的氩气，要求储气罐8内的压力不小于0.3Mpa，关闭所有阀门；
3)加热前将坩埚2进行干燥，干燥温度为150℃。干燥完毕后，冷却至室温，打开炉盖10，放入适量块状还原钙或电解钙，关闭炉盖10，确保加热器1等各部件以及管道等处于设定的位置。将块状还原钙或电解钙加热到850℃，保温。
4)开启安全阀门4，由于受到通入氩气压力的影响，坩埚2内金属液体将通过通液管及分流模5进入浇注模6。整个浇注过程中，应观察压力表数值，当压力小于0.3Mpa时，应对储气罐8进行充气，使其达到规定要求的压力。
5)熔炼浇注完成时或遇到故障时，应及时关闭安全阀门4。

Claims (10)

1.一种钙锭熔炼浇注系统，其特征在于，包括加热装置、气压装置和浇注装置，所述的气压装置和浇注装置分别通过管道连接至加热装置，所述的加热装置包括坩埚、加热器和用于测量温度的热电偶，所述的加热器环绕坩埚设置，所述的坩埚设有用于密封的炉盖，所述的热电偶穿过炉盖并伸入至坩埚内部，所述的气压装置包括高压气瓶和储气罐，所述的高压气瓶通过管道连接至储气罐，所述的储气罐通过管道连接至坩埚内部，所述的浇注装置包括分流模和浇注模，所述的分流模通过管道连接至坩埚内部，所述的浇注模通过管道连接至分流模。
2.根据权利要求1所述的一种钙锭熔炼浇注系统，其特征在于，所述的储气罐的入口及出口处均设有安全阀门。
3.根据权利要求1所述的一种钙锭熔炼浇注系统，其特征在于，所述的气压装置连接至加热装置的管道上设有气压表。
4.根据权利要求1所述的一种钙锭熔炼浇注系统，其特征在于，所述的气压装置中的高压气瓶的数量至少为一个。
5.根据权利要求1所述的一种钙锭熔炼浇注系统，其特征在于，所述的浇注装置中的浇注模的数量至少为一个。
6.根据权利要求1所述的一种钙锭熔炼浇注系统，其特征在于，所述的高压气瓶中所充的气体为氩气。
7.一种采用如权利要求1所述的钙锭熔炼浇注系统来制备金属钙锭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
以杂质质量分数总和不高于0.1％的还原钙或电解钙为原料，放入坩埚中，关闭储气罐出口处的安全阀门，将储气罐充入氩气，关闭所有安全阀门，将还原钙或电解钙加热至溶解并保温，开启储气罐出口处的安全阀门，坩埚内还原钙或电解钙液体受氩气的压力，通过管道及分流模进入浇注模。
8.根据权利要求7所述的制备金属钙锭的方法，其特征在于，所述的储气罐内氩气的压力为0.3Mpa-3Mpa。
9.根据权利要求7所述的制备金属钙锭的方法，其特征在于，所述的还原钙或电解钙加热至溶解并保温的温度为700-1000℃。
10.根据权利要求7所述的制备金属钙锭的方法，其特征在于，坩埚在放入还原钙或电解钙前，先进行加温干燥，干燥温度为150℃，干燥完毕后，冷却至室温，再放入还原钙或电解钙。
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