CN103122414A - 分体式高效节能电渣精炼炉 - Google Patents

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郭朝晖
郭欲晓
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Abstract

分体式高效节能电渣精炼炉涉及一种电渣精炼炉结构的改进。本发明提供一种生产效率高，节约能源的分体式高效节能电渣精炼炉。本发明包括炉体，其特征在于：所述的炉体由下炉体和具有加渣口的上炉体构成，上炉体上方通过具有滑板开关的浇道同浇包相连，所述的上炉体由保温耐火抗渣腐蚀材料制成，上炉体外设置有感应加热装置；所述下炉体为具有冷却设备的结晶器。

Description

分体式高效节能电渣精炼炉
技术领域
本发明涉及一种电渣精炼炉结构的改进。
背景技术
电渣炉是电渣冶金关键设备，而电渣冶金又是冶金领域特种冶金的重要手段之一。
众所周知，从1940年美国霍普金斯的第一个“电铸锭法”专利开始，特别是前苏联世界著名的也是最大的乌克兰巴顿焊接研究院从电渣焊的理论研究开始，引申出电渣重熔技术，1958年苏联德聂泊尔特钢厂建造0.5t电渣炉，从此引起了美、德、日等国家的关注。
同样，我国的电渣重熔技术发展较早，并更有特点，从1958年开始研究电渣焊，1959年炼出优质高速钢，1960年之后重庆102厂（特钢厂），大冶钢厂，成都65厂（无缝钢管厂）等，纷纷建起电渣炉生产军用特种钢。
从70年代开始，沈阳铸造研究所开始系统的研究电渣熔铸件，并生产出高压井口阀门，以后又批量生产出三峡工程水轮机组上下环及导水叶片等优质铸件。
目前，现有的特钢厂都建立了电渣重熔车间，甚至许多民营特钢厂都在使用电渣炉生产优质金属锭及特种熔铸件。
虽然电渣炉生产出的金属锭在保证钢材化学成分，除去有害金属和非金属夹杂物，保证合理结晶组织的同时，还避免了普通铸件出现的缩孔、疏松、气泡、偏析、非金属夹杂物等铸造缺陷。但是，其必须对金属进行一次冶炼，并铸成相应化学成分的钢锭，将钢锭作为自耗电极插入电渣中通入电流，电极和炉渣升温，电极逐渐融化，金属液滴经过渣洗，一滴一滴的流入结晶器内进行结晶。这种方式具有以下缺点：1、电极融化慢，使得结晶速度也非常缓慢，生产效率低。
2、经过一次冶炼的钢水，在铸成自耗电极时，会发生粘砂、生成氧化皮及吸附有害气体等二次污染，自耗电极往往需要加工处理。
3、电极由固态再熔化为液态，需要大量的熔解热，极大的浪费能源。
现有的电渣重熔炉的渣池和熔池均是在一个结晶器内，因此，渣洗和结晶的过程也同时在一个结晶器内完成；而渣洗和结晶却是两个完全相反的过程，渣洗需要在较高的温度下进行（大于1700℃），为保持这个温度，需要电极为渣池不断加热；而渣池下方的熔池为了使金属液体结晶，却需要不断冷却降温。这个矛盾就造成了现有的电渣重熔炉具有以下缺点：1、在同一个结晶器内同时进行加温和降温两种相反的工作，耗电量巨大，三相难以平衡，浪费电能。
2、熔池降温慢，结晶慢，生产效率低。
现在，市面上还出现一种电渣浇注法，虽然生产效率较高，但是其精炼作用和防止氧化污染性能较差，生产的产品质量得不到保证。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种生产效率高，节约能源的分体式高效节能电渣精炼炉。
为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括炉体，其特征在于：所述的炉体由下炉体和具有加渣口的上炉体构成，上炉体上方通过具有滑板开关的浇道同浇包相连，所述的上炉体由保温耐火抗渣腐蚀材料制成，上炉体外设置有感应加热装置；所述下炉体为具有冷却设备的结晶器。
本发明的有益效果：1、节约电能：由于本发明通过浇包直接使用液态金属浇入炉体内的渣池中进行渣洗，因此，位于上炉体内的渣池仅需保持渣洗的合适温度即可；而通过感应加热装置实现对渣池的保温，与以往电渣重熔过程相比，节省了大量熔化固态电极的熔解热，大大节省了电能，并且感应加热装置功率低，易做到三相平衡；并且，炉体分为两段，与现有的一体结构的结晶器相比，降温部分和升温加热部分分开设置，防止了炉体内渣池部分热量的大量损失；从而也大量节省了电能。本发明的耗电量仅为现有的电渣重熔炉的30%。
2、生产效率高：本发明采用液态金属直接进行渣洗，而液态金属的流速又远远大于以往电渣重熔过程中电极的熔化速度。并且，下炉体的结晶器放热较容易，受上炉体的干扰也小，结晶速度快；因此，本发明的分体式高效节能电渣精炼炉的生产效率可达到现有的电渣重熔炉的数倍。
3、生产周期短：本发明无需加工自耗电极，省略了自耗电极的成型及成型后的机加工等步骤，节约了人力物力的同时，还大大缩短了生产周期。
4、产品质量高：本发明无需铸成金属电极，因此避免了电极成型过程中及重熔过程中出现的二次污染，以及有害气体及非金属杂质含量超标的问题，提高了产品的质量。
5、由于本发明渣洗速度快，因此，可将下炉体制成特殊形状，经结晶后可得到特殊形状的金属锭；这是现有的电渣重熔炉难以实现的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
图1是本发明的结构示意图。
1为钢锭、2为熔池、3为出水口、4为渣池、5为上炉体、6为感应加热装置、7为真空除气系统、8为防尘耐高温录像头、9为旋转浇头、10为加热装置、11为浇道、12为滑板开关、13为浇包、14为防尘耐高温红外测温头、15为加氩或加氮系统、16为加渣口、17为下炉体、18为结晶测量绕组、19为冷却设备、20为进水口。
具体实施方式
本发明包括炉体，所述的炉体由下炉体17和具有加渣口16的上炉体5构成，上炉体5上方通过具有滑板开关12的浇道11同浇包13相连，所述的上炉体5由保温耐火抗渣腐蚀材料制成，上炉体5外设置有感应加热装置6；所述下炉体17为具有冷却设备19的结晶器。
所述的浇道11外设置有加热装置10，保证浇道11内的金属液体可顺畅的流入炉体中。所述的加热装置10可为感应加热装置6。
浇道11由石墨电极或特种高温结构陶瓷制成，通过直流或交流电加热，安全可靠。
所述浇道11的滑板开关12为双层滑板开关。当单层滑板开关失效时，可使用第二层滑板开关对浇道11进行可靠关闭，保证生产安全。
本发明的炉体内可设置真空除气系统7及加氩或加氮系统15，针对不同金属材料和钢种，可防止氧化、减少有害气体含量或增氮等作用。
炉体内还可设置防尘耐高温录像头8和防尘耐高温红外测温头14；通过防尘耐高温录像头8可实时监控精炼过程；通过防尘耐高温红外测温头14可实时监控熔池2温度。
所述的结晶器内的冷却设备19设置水压水温控制系统，控制水压及出水温度，尽量加大冷却强度，使之与快速的抽锭速度相匹配，大大提高生产效率。
所述的冷却设备19的进水口20设置于下炉体17底部，冷却设备19的出水口3设置于下炉体17的顶部。
所述的下炉体17内设置有结晶测量绕组18，便于监控钢锭1的结晶程度和结晶速度。
作为本发明的一种优选方案，所述的滑板开关12底部的浇道11设置为旋转式浇道11，旋转式浇道11下方设置有旋转浇头9，通过旋转浇头9将液态金属变为较小的液滴向四周甩出；使渣池4的空间被充分利用，快速完成渣洗过程，渣洗效果也得到大幅度提升。
进一步的，炉体内相应于旋转浇头9设置有电弧或静电粉碎金属液滴装置。增加金属液滴与电渣接触表面积。进一步提高渣洗速度和渣洗效果，生产效率可提高为现有的电渣重熔炉的8～10倍。
作为本发明的另一种优选方案：所述的上炉体5设置为电磁旋转渣池，通过电磁旋转渣池旋转，使液态金属转变为体积较小的金属液滴，加大液态金属与熔渣表面积，提高了生产效率和渣洗效果。
所述上炉体5的感应加热装置6内加绝缘保温石棉板、石墨或高温结构陶瓷，电熔镁砂等。

Claims (10)

1.分体式高效节能电渣精炼炉，包括炉体，其特征在于：所述的炉体由下炉体（17）和具有加渣口（16）的上炉体（5）构成，上炉体（5）上方通过具有滑板开关（12）的浇道（11）同浇包（13）相连，所述的上炉体（5）由保温耐火抗渣腐蚀材料制成，上炉体（5）外设置有感应加热装置（6）；所述下炉体（17）为具有冷却设备（19）的结晶器。
2.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：所述的浇道（11）外设置有加热装置（10）。
3.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：所述浇道（11）的滑板开关（12）为双层滑板开关。
4.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：炉体内设置有真空除气系统（7）及加氩或加氮系统（15）。
5.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：炉体内设置有防尘耐高温录像头（8）和防尘耐高温红外测温头（14）。
6.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：所述的结晶器内的冷却设备（19）设置水压水温控制系统。
7.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：所述的下炉体（17）内设置有结晶测量绕组（18）。
8.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：所述的滑板开关（12）底部的浇道（11）设置为旋转式浇道（11），旋转式浇道（11）下方设置有旋转浇头（9）。
9.根据权利要求8所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：炉体内相应于旋转浇头（9）设置有电弧或静电粉碎金属液滴装置。
10.根据权利要求1所述的分体式高效节能电渣精炼炉，其特征在于：所述的上炉体（5）设置为电磁旋转渣池。
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