CN102802841B - 用于将金属在电炉中重熔的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将金属在电炉中重熔的方法和设备，其中，材料电极通过构造熔渣池来熔化，并且所述材料电极的已熔化的金属在坩埚装置(10)中由于冷却而凝固成锭块状，使得通过先前的凝固过程由锭块基部起形成锭块增长，其中，为了影响冷却过程而进行锭块基部的加热，其中，锭块基部的加热通过用能量直接加载锭块基部来进行。

Description

用于将金属在电炉中重熔的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于将金属在电炉中重熔的方法，在这种方法中，材料电极通过构造熔渣池来熔化，并且材料电极的已熔化的金属在坩埚装置中由于冷却而凝固成锭块状，使得通过渐进的凝固过程由锭块基部起形成锭块增长，其中，为了影响冷却过程而进行锭块基部的加热。此外，本发明涉及一种用于在将金属在电炉中重熔时加热锭块基部的设备。

背景技术

在电熔渣重熔方法中，为了制造材料锭块而将材料电极重熔，其中，材料锭块充当用于制造高原料质量的构件的半成品，例如用于在发电厂中使用的必须确保最高构件可靠性的锻件。鉴于在此使用的系统及方法，在所谓滑动坩埚系统或锭块牵拉系统之间加以区分，在这些系统中，坩埚装置设有独立地或与坩埚壁共同移动的坩埚底部，以便将锭块在一定程度上作为连续的厚块来制造，在所述坩埚装置中凝固通过电极熔解产生的锭块。在所谓的固定坩埚方法中实现将材料电极重熔成以其纵向尺寸确定的锭块，其中，在此使用的坩埚装置设有固定的坩埚底部。

为了能尤其在由锭块下端部形成的锭块基部的区域中控制冷却过程的对于锭块的原料质量而言重要的走向，公知如下，即，可加热地构成在固定坩埚系统中使用的坩埚装置的坩埚底部。在这种情况下，进行坩埚底部的底板的非直接的回火，该底板与锭块接触。在此，为了回火而使用载热介质，例如水或油。

相应地，锭块体的回火在坩埚中非直接地进行，因为首先载热介质必须通过合适的能量载体加热到期望的温度，并且进行通过坩埚底部的底板到锭块基部的热传递。由此，公知的加热方式证实为相对缓慢的，从而使得在锭块基部回火时尤其几乎不可能实现期望的温度特征曲线。尤其也确定锭块基部在锭块基部表面的区域中的收缩，从而使得锭块基部经常不处于锭块基部表面与底板直接接触的全部区域中。

此外，产生的特别的问题是，出于良好热传递的目的，底板由铜或铜合金构成，从而使得底板的温度由于材料而限制在大约200℃。因此，作为结果假定的是，一方面借助于常规的锭块基部加热，仅小的温度梯度是可能的，且另一方面锭块基部的仅相对较小的温度升高也是可能的。

发明内容

因此，本发明基于以下任务，即，提出一种用于锭块基部加热的方法和设备，该方法及该设备不仅实现了升高的温度梯度，而且实现了锭块基部的最大可能的加热的升高。

为了解决该任务，本发明提出一种方法。用于将金属在电炉中重熔的方法，在所述方法中，材料电极通过构造熔渣池来熔化，所述材料电极的已熔化的金属在具有底板的坩埚装置中凝固成锭块状，所述方法包括：冷却所述已熔化的金属使得通过渐进的凝固过程由锭块基部起形成锭块增长，并且通过用能量直接加载所述锭块基部来进行所述锭块基部的加热以便影响冷却过程，所述能量通过所述底板的底部封闭板与所述加热装置互换位置来提供。有利的实施方案在下文中给出。

在依据本发明的用于将金属在电炉中重熔的方法中，为了影响凝固过程而通过用能量直接加载锭块基部来进行锭块基部的加热，在该方法中，材料电极为了构造熔渣池而熔化，并且已熔化的金属在坩埚装置中由于冷却而凝固成锭块状，使得通过渐进的凝固进程由锭块基部起形成锭块增长。

这种直接的能量加载一方面实现了在加热锭块基部时梯度的升高，且另一方面实现了最大可能的锭块基部温度的升高。

由上述显而易见的是，借助于依据本发明的方法获得了在锭块增长期间影响凝固进程的基本上有效的可行方案。尤其是考虑到由于凝固前沿的移动使得与锭块基部的距离增大而进行凝固进程时。由此，通过在锭块基部区域中的温度水平或温度特征曲线的变化，也可以在锭块凝固时以距锭块基部更远的距离来影响结构的形成。由此可能的是，通过锭块基部的直接加热同样在以下部位处影响锭块结构，这些部位处于与本来的锭块基部相对更远的距离内。在这方面显示出了依据本发明的方法的重要意义。

此外，本发明实现了对在锭块基部区域中的最小表面温度及负温度梯度的限制，以便抵抗在冷却时在锭块表面中的不期望的裂纹形成。

尤其在进行锭块基部的端面的直接加载时，本发明同样可有利地使用在固定坩埚系统中，如滑动坩埚系统或锭块牵拉系统。

依据本发明的方法的特别有利的变形方案在于，为了加热借助于燃烧装置加载锭块基部，该燃烧装置例如使用气体或者油作为能量载体。这样的燃烧装置的特别的优点在于，一方面可非常精确地调整燃烧温度，且另一方面燃烧温度的温度变化可在最短的时间内通过能量载体的输送的简单调节或通过用于调节燃烧装置的相对锭块基部的间距的间距调节来快速地执行。

当依据锭块基部的可替代的变形方案以电能加载时获得特别的优点，即，相应的加热装置可非常紧凑地构成，进而在需要时同样轻松地集成到坩埚底部中。例如，可使用能电感式加热的、接触在锭块基部的端面上的接触板。

此外同样存在以下可能性，即，用载热流加载对锭块基部，使得例如已加热的流体流，即例如空气或水，直接指向锭块基部。

特别有利的是，锭块基部的加热以如下方式进行，使得通过锭块基部横截面调整限定的温度分布，从而使得例如在锭块基部的相比于锭块基部的内部区域更强烈地冷却的外边缘区域内能够根据需求进行更高或更低的温度加载。

尤其在借助于燃烧装置加载锭块基部时已证实为有利的是，锭块基部的加热在还原性气氛中进行，以便例如阻止锭块基部边缘区域的渗碳、表面氧化或渗氮。

根据锭块基部的先行的冷却或者凝固，起初关闭的坩埚底部为了构造成凹陷部而打开，以便接着能通过端面的直接加热来进一步控制冷却。

为了解决该任务，本发明提出一种设备。用于加热在电熔渣重熔方法中通过冷却材料电极的已熔化的金属而凝固成的锭块的锭块基部的设备，其中，所述设备包括：坩埚装置，具有锭块基部的锭块在所述坩埚装置中凝固，所述坩埚装置具有壳壁和坩埚底部，所述坩埚底部为了加热锭块基部而设有加热装置，其中，所述坩埚底部设有凹陷部，通过所述加热装置产生的热能穿过所述凹陷部直接带到所述锭块基部中，其中所述加热装置和底部封闭板为了封闭构造在所述坩埚底部中的所述凹陷部而设置在变换设备上，所述变换设备实现了所述底部封闭板和所述加热装置在所述坩埚底部上的交替定位。有利的实施方案在下文中给出。

在用于加热在电熔渣重熔方法中在坩埚装置中通过冷却已熔化的金属而凝固成的锭块的锭块基部的依据本发明的设备中，坩埚装置具有壳壁和坩埚底部，坩埚底部为了借助于加热装置直接加热而设有凹陷部，使得将通过加热装置产生的热能直接导入到锭块基部的材料中。

加热装置可构造为燃烧装置或用于将电流导入到锭块基部中的接触装置。

可替代地，也可能的是，加热装置构造为辐射装置，以便实现将热无接触地送入到锭块基部中。

当加热装置例如通过将加热的流体流对准到锭块基部的分散限定的区域上的喷口流而构造为对流加热器时，可为了实现加热装置例如也利用废热流，该废热流在电熔渣重熔的过程中的其它部位处释放或者与此无关地在钢铁厂的设备工程的区域内释放。

为了实现尤其将加热装置可选择地应用在一个且同一个坩埚装置中，有利的是，加热装置与坩埚底部无关地构造。

加热装置的效率可再由以下方式提高，即，加热装置设置在连接到坩埚底部处的加热室中，该加热室尤其在加热室构造为过程室的情况下实现了在加热室内部的限定的过程气氛的调整，即例如还原性气氛的调整。

当坩埚装置在坩埚底部区域中设有锭块基部隔离件时，依据本发明的设备可尤其有利地与滑动坩埚系统共同使用，相比于在固定坩埚系统的情况下，在滑动坩埚系统的情况下，原则上基于锭块基部与熔渣池的有时较大的距离而实现锭块基部的相对更强烈且更快速的冷却。

附图说明

下面，借助于附图对该方法的优选变形方案和该设备的优选实施方式的进行详细阐释。

其中：

图1以冷却阶段期间的等轴测投影示出用于固定坩埚系统的坩埚装置，该坩埚系统具有设置在坩埚底部的变换装置；

图2示出了在加热阶段期间的在图1中所示的坩埚装置；

图3以纵剖图示出了在图2中所示的坩埚装置。

具体实施方式

图1示出了在这里未详细示出的、实施为固定坩埚系统的电炉以电熔渣重熔方法使用的坩埚装置10。如尤其图3所示，坩埚装置10具有呈烧杯状构造的坩埚容器11，所述坩埚容器11具有壳壁12和坩埚底部13。壳壁12双壁式地构成有容器内壁14和容器外壁15，在容器内壁和容器外壁之间构造有壳室16，该壳室用于容纳回火介质，例如水或油。

坩埚底部13具有底板17，该底板在其中部设有凹陷部18。加热装置20处在底板17下方，并且在图3中所示的加热结构中处在与坩埚容器11的中央纵轴线19同轴地定向，所述加热装置带有设置在变换设备35的变换承载架21上的、构造为燃烧装置的加热装置20的燃烧喷嘴22。

加热装置20在图3中所示的加热结构中处于加热室23内，所述加热室在该种情况下构造为坩埚容器11的子结构。

如尤其图1所示，变换承载架21构造为设置在轨道装置24上的底架，并且可沿轨道装置24从在图1中示出的冷却位置移动到在图3中示出的加热位置中，燃烧喷嘴22在该加热位置中设置在凹陷部18的下方，使得如通过图3中的箭头所示，能够用燃烧气体25直接加载仅在图3中示出的锭块基部26或者锭块基部26的端面27。

不同于在图3中的图示，加热室23设有门装置，从而使得在加热室23内部可以产生与环境无关的过程气氛。

图2示出了在图1中所示的冷却阶段期间替换加热装置20而设置在变换设备35的变换承载架21上的且设置在底板17的凹陷部18中的底部封闭板29，该底部封闭板在加热阶段期间设置在坩埚装置10之外。为了封闭在坩埚底部13中的凹陷部17，将为了在冷却阶段期间促进冷却而优选设有冷却装置的底部封闭板29借助于设置在承载架21上的升降机构30置入到凹陷部18(图3)中。

如图3所示，坩埚底部13设有冷却装置31，使得底板17与基本上相一致地构造的壁板32共同限定围绕凹陷部18的圆环状的冷却或回火室33。在需要时，冷却装置31实现了热输入更强地集中到锭块基部26的中心区域上。

Claims (19)

1.用于将金属在电炉中重熔的方法，在所述方法中，材料电极通过构造熔渣池来熔化，材料电极的已熔化的金属在具有底板的坩埚装置(10)中凝固成锭块状，所述方法包括：冷却所述已熔化的金属使得通过渐进的凝固过程由锭块基部(26)起形成锭块增长，并且通过用能量直接加载所述锭块基部来进行所述锭块基部的加热以便影响冷却过程，所述能量通过所述底板的底部封闭板与所述加热装置互换位置来提供。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用能量加载所述锭块基部(26)的端面(27)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于燃烧装置用能量加载所述锭块基部(26)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用电能来加热所述锭块基部(26)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用载热流加载所述锭块基部(26)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进行所述锭块基部(26)的加热，使得在锭块基部横截面上调整限定的温度分布。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述锭块基部(26)的加热在还原性的气氛中进行。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述锭块基部(26)在加热阶段中的加热紧接在所述锭块基部在冷却阶段中的先行的冷却之后进行。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，依赖于通过温度监控装置获取的锭块基部温度来进行从所述冷却阶段向所述加热阶段的变换。

10.用于加热在电熔渣重熔方法中通过冷却材料电极的已熔化的金属而凝固成的锭块的锭块基部(26)的设备，其中，所述设备包括：坩埚装置，具有锭块基部的锭块在所述坩埚装置中凝固，所述坩埚装置具有壳壁(12)和坩埚底部(13)，所述坩埚底部为了加热锭块基部(26)而设有加热装置(20、28)，其中，所述坩埚底部设有凹陷部(18)，通过所述加热装置产生的热能穿过所述凹陷部直接带到所述锭块基部中，其中所述加热装置和底部封闭板为了封闭构造在所述坩埚底部中的所述凹陷部而设置在变换设备上，所述变换设备实现了所述底部封闭板和所述加热装置在所述坩埚底部上的交替定位。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述加热装置(20)构造为燃烧装置。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述加热装置构造为接触装置。

13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述加热装置构造为辐射装置。

14.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述加热装置构造为对流加热器。

15.根据权利要求10至14之一所述的设备，其特征在于，所述加热装置(20、28)不依赖于坩埚底部(13)地构造。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述加热装置(20、28)设置在连接于所述坩埚底部处的加热室(23)中。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述加热室构造为过程室。

18.根据权利要求10至14之一所述的设备，其特征在于，所述坩埚装置在所述坩埚底部的区域中设有锭块基部隔离件。

19.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述底部封闭板设有冷却装置。