CN103602823A - 自耗电极的电渣重熔方法及电渣炉 - Google Patents
自耗电极的电渣重熔方法及电渣炉 Download PDFInfo
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Abstract
自耗电极的电渣重熔方法，包括以下步骤：1）将熔炼后的若干个铸件串联焊接成一体，形成自耗电极；2）将所述自耗电极缓慢下降并插入电渣炉的炉渣中，通电起弧后，调整重熔电压和重熔电流；3）自耗电极的端部缓慢熔融，熔融的金属聚集成金属熔滴，从自耗电极端头脱落，穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的强制冷却下形成铸锭；4）脱落的金属熔滴进行熔融时，未熔融的自耗电极暂停10～20s后再下降，且下降速度加速10%～20%；5）电渣重熔完成后所得的铸锭经退火处理后通过机加工得到成品。本发明还包括用于自耗电极电渣重熔的电渣炉。本发明节省了能源和原材料，提高了生产效率，缩短了生产时间，得到了高纯度铸锭。
Description
技术领域
本发明涉及电渣冶金技术领域，特别是涉及自耗电极的电渣重熔方法及电渣炉。
背景技术
电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法，其主要目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的铸锭。现有的电渣重熔技术通常是将一根铸件放入电渣炉进行电渣重熔，电渣完之后再放入第二根，如此逐根的进行电渣重熔，不仅浪费了能源和原材料，还降低了铸锭的纯度和密度，生产效率低；现有的电渣炉通常是按照传统的操作流程进行设计，没有暂停、调速和调节电流的功能。
CN 102094125B于2013年01月09日公开了电渣重熔制备镁合金的工艺方法，该方法是将待制备的镁合金熔炼后的镁合金作为自耗电极棒，装入电渣炉进行电渣熔炼，工作电压为25～40V，工作电流为0.8～5kA，电渣熔炼后经水冷结晶器快速凝固成镁合金铸锭；然而该方法只适用于用固定的电流对镁合金进行逐根的电渣重熔，最后得到的镁合金铸锭的纯度和密度较小，且增加了生产时间，浪费了能源和原材料。
CN 103173630A于2013年06月26日公开了一种电渣重熔炉，包括升降平台及驱动升降平台上下移动的平台升降装置，升降平台上设置有机动平车，机动平车顶部设有结晶器，平台升降装置一旁设置有两根立柱，每根立柱上部设有横臂，横臂的自由端设有用于夹持电极的夹头，两立柱间设有一台三相变压器，三相变压器的引出线与诸电极夹连接；然而该电渣重熔炉不能随时进行重熔电流的调节，不适用于熔融过程中电流逐渐损耗的铸件的电渣重熔方法。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是，克服现有技术的上述不足，提供一种自耗电极的电渣重熔方法，该方法操作简单，节省了能源和原材料，提高了生产效率，缩短了生产时间，得到了高纯度铸锭。
本发明所要解决的第二个技术问题是，提供一种实施上述方法的设备电渣炉。
本发明解决所述第一个技术问题采用的技术方案是：自耗电极的电渣重熔方法，包括如下步骤：
1）将熔炼后的若干个铸件串联焊接成一体，形成自耗电极；
2）将所述自耗电极缓慢下降并插入电渣炉的炉渣中，通电起弧后，调整重熔电压和重熔电流；
3）自耗电极的端部缓慢熔融，熔融的金属聚集成金属熔滴，从自耗电极端头脱落，穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的强制冷却下形成铸锭；
4）脱落的金属熔滴进行熔融时，未熔融的自耗电极暂停10～20s后再下降，且下降速度加速10%～20%；
5）电渣重熔完成后所得的铸锭经退火处理后通过机加工得到成品。
进一步，所述重熔电压为40～65V，重熔电流为2500～15000A。
进一步，在自耗电极熔融过程中，通过电流调节开关进行重熔电流的调节，以弥补自耗电极熔融过程中的电流损耗。
进一步，所述形成自耗电极的铸件焊接数量≤6个。
进一步，所述自耗电极的头部和尾部的直径小于自耗电极中间部分的直径。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案是：用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，包括炉体，所述炉体中央上侧设有自耗电极，所述自耗电极下端依次设有渣池、金属熔池和底水箱；所述炉体的侧壁设有水冷结晶器；所述炉体外侧设有通过升降臂与自耗电极连接的电极升降机构；所述升降臂的下端设有夹持机构；所述炉体外侧设有主控柜，主控柜内包括变压器，控制器和调压器，主控柜上设有电流调节开关和暂停开关，所述变压器通过短网导线经调压器与自耗电极和底水箱相连，所述电流调节开关和暂停开关与控制器的输入端相连。
进一步，所述控制器与调压器的控制端相连，调压器的输出端与自耗电极相连，通过改变电流调节开关状态调节自耗电极的重熔电流大小。
进一步，所述电极升降机构通过交流电机驱动，所述控制器的输出端与交流电机相连，控制器通过调节交流电机转速控制电极升降机构的升降速度。
进一步，所述调压器为磁性调压器，所述控制器为可编程控制器。
进一步，所述夹持机构为夹持爪。
本发明适用于不同铸件的电渣重熔，将多个铸件串联焊接成一体进行电渣重熔，与放入一根铸件时相比，既节约了能源和原材料，又提高了重熔后的铸锭纯度和密度，降低了生产时间；通过电流调节开关随时进行重熔电流的调节，有效解决了自耗电极在熔融过程中的电流损耗问题；通过暂停开关控制自耗电极的降停，避免了自耗电极端面边缘形成凸起；通过控制自耗电极在暂停后加速下降，有效避免了炉渣内出现凹洞。
附图说明
图1为本发明电渣炉的结构示意图；
图2为本发明主控柜的电气控制框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参照图1和图2，用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，包括炉体1，炉体1中央上侧设有自耗电极2，自耗电极2下端依次设有渣池3、金属熔池4和底水箱5；炉体1的侧壁设有水冷结晶器6；炉体1外侧设有通过升降臂71与自耗电极2连接的电极升降机构7，升降臂71的下端设有夹持机构711，夹持机构711为一对夹持爪；炉体1外侧设有主控柜8，主控柜8内包括变压器81，控制器82和调压器83，主控柜8上设有电流调节开关84和暂停开关85，电流调节开关84用于调节重熔电流的大小，暂停开关85用于控制电极升降机构7的启停；电流调节开关84与控制器82的输入端相连，控制器82与调压器83的控制端相连，调压器83的输出端与自耗电极2相连，变压器81通过短网导线9经调压器83与自耗电极2和底水箱5相连，操作人员通过改变电流调节开关84，将该电流信息值发送给控制器82，控制器82读取该信息值，并根据该信息值控制调压器83调节变压器81来实现自耗电极2重熔电流大小的自动调节。
电极升降机构7通过交流电机72驱动，控制器82的输出端与交流电机72相连，控制器82通过调节交流电机72转速控制电极升降机构7的升降速度；暂停开关85与控制器82的输入端相连，操作人员通过按下暂停开关85，将该开关信息值发送给控制器82，控制器82根据该信息值控制电极升降机构7停止运动，再按下暂停开关85后，控制器82控制电极升降机构7开始运动并加速10%～20%。
本实施例的调压器83为磁性调压器，控制器82为可编程控制器。
工作时，由升降臂71下端的夹持机构711夹持自耗电极2并插入炉渣中，自耗电极2同炉渣和底水箱5通过短网9与变压器81形成供电回路，有电流从变压器81输出，通过液态熔渣，熔渣产生的电阻热使渣池的温度远大于金属的温度，从而使自耗电极2的端部逐渐熔化，熔化的金属聚集成金属熔滴，在重力作用下金属熔滴从自耗电极2端头脱落，穿过渣池3进入金属熔池4，在水冷结晶器6的强制冷却下形成铸锭；通过暂停开关85控制电极升降机构7实现自耗电极2的下降、暂停或加速；由于自耗电极2在熔融过程中重熔电流逐渐减小，通过电流调节开关84控制自耗电极2的重熔电流大小。
实施例2
电渣炉如实施例1。
钢铸的电渣重熔方法，包括如下步骤：
1）将经电弧炉熔炼后的3根钢铸串联焊接成一体，形成自耗电极2，每根钢铸的尺寸为Φ200mm×280mm，重量为650公斤，焊接形成自耗电极2后，自耗电极2的头部直径和尾部直径为140mm，中间部分的直径为200mm。
2），将自耗电极2缓慢下降并插入电渣炉的炉渣中进行二次电渣，通电起弧后，调整重熔电压为57～61V，重熔电流为6000～6500A，其中炉渣的组成重量百分比为70%CaF2 +30%Al2O3；
3）自耗电极2的端部缓慢熔融，熔融的金属聚集成金属熔滴，从自耗电极2端头脱落，穿过渣池3进入金属熔池4，在水冷结晶器6的强制冷却下形成钢锭；
4）由于金属熔滴下落后使炉渣熔点降低，导致下落的金属不易熔融，易黏在自耗电极2端面边缘形成凸起，在脱落的金属熔滴进行熔融时，未熔融的自耗电极2暂停15s后再下落，下落时加速10%；
5）由于电流从自耗电极2进入渣池3后，要通过金属熔池4和凝固钢锭再由底水箱5和短网9返回变压器81，因此随着钢锭的增多，自耗电极2在熔融过程中熔融电流会逐渐减小，调整电流调节开关84对变压器81的各档电流进行调节，每隔10～15分钟可手动调整电流调节开关84进行熔融电流的调节；
6）电渣重熔完成后所得的钢锭经退火处理后通过机加工得到成品。
所得成品与一根钢铸电渣重熔后制得的成品的锻比为2.5:1。
实施例3
电渣炉如实施例1。
铁铸的电渣重熔方法，包括如下步骤：
1）将经电弧炉熔炼后的4根铁铸串联焊接成一体，形成自耗电极2，每根铁铸的尺寸为Φ120mm×180mm，重量为300公斤，焊接形成自耗电极2后，自耗电极2的头部直径和尾部直径为70mm，中间部分的直径为120mm。
2），将自耗电极2缓慢下降并插入电渣炉的炉渣中进行二次电渣，通电起弧后，调整重熔电压为55～59V，重熔电流为4000～4500A，其中炉渣的组成重量百分比为40%CaF2 + 35%Al2O3+ 25%CaO；
3）自耗电极2的端部缓慢熔融，熔融的金属聚集成金属熔滴，从自耗电极2端头脱落，穿过渣池3进入金属熔池4，在水冷结晶器6的强制冷却下形成铁锭；
4）由于金属熔滴下落后使炉渣熔点降低，导致下落的金属不易熔融，易黏在自耗电极2端面边缘形成凸起，在脱落的金属熔滴进行熔融时，未熔融的自耗电极2暂停12s后再下落，下落时加速15%；
5）由于电流从自耗电极2进入渣池3后，要通过金属熔池4和凝固铁锭再由底水箱5和短网9返回变压器81，因此随着铁锭的增多，自耗电极2在熔融过程中熔融电流会逐渐减小，调整电流调节开关84对变压器81的各档电流进行调节，一根铁铸熔融完成后，可手动调整电流调节开关84将电流调至4500～5000A后继续熔融；
6）电渣重熔完成后所得的铁锭经退火处理后通过机加工得到成品。
所得成品与一根铁铸电渣重熔后制得的成品的锻比为2.2:1。
实施例4
电渣炉如实施例1。
铜铸的电渣重熔方法，包括如下步骤：
1）将经电弧炉熔炼后的5根铜铸串联焊接成一体，形成自耗电极2，每根铜铸的尺寸为Φ80mm×150mm，重量为100公斤，焊接形成自耗电极2后，自耗电极2的头部直径和尾部直径为40mm，中间部分的直径为80mm。
2），将自耗电极2缓慢下降并插入电渣炉的炉渣中进行二次电渣，通电起弧后，调整重熔电压为54～58V，重熔电流为3000～3500A，其中炉渣的组成重量百分比为45%CaF2 + 25%Al2O3+ 20%CaO；
3）自耗电极2的端部缓慢熔融，熔融的金属聚集成金属熔滴，从自耗电极2端头脱落，穿过渣池3进入金属熔池4，在水冷结晶器6的强制冷却下形成铜锭；
4）由于金属熔滴下落后使炉渣熔点降低，导致下落的金属不易熔融，易黏在自耗电极2端面边缘形成凸起，在脱落的金属熔滴进行熔融时，未熔融的自耗电极2暂停8s后再下落，下落时加速20%；
5）由于电流从自耗电极2进入渣池3后，要通过金属熔池4和凝固铜锭再由底水箱5和短网9返回变压器81，因此随着铜锭的增多，自耗电极2在熔融过程中熔融电流会逐渐减小，调整电流调节开关84对变压器81的各档电流进行调节，两根铜铸熔融完成后，可手动调整电流调节开关84将电流调至3500～4000A后继续熔融；
6）电渣重熔完成后所得的铜锭经退火处理后通过机加工得到成品。
所得成品与一根铜铸电渣重熔后制得的成品的锻比为2:1。
Claims (10)
1.自耗电极的电渣重熔方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将熔炼后的若干个铸件串联焊接成一体，形成自耗电极；
2）将所述自耗电极缓慢下降并插入电渣炉的炉渣中，通电起弧后，调整重熔电压和重熔电流；
3）自耗电极的端部缓慢熔融，熔融的金属聚集成金属熔滴，从自耗电极端头脱落，穿过渣池进入金属熔池，在水冷结晶器的强制冷却下形成铸锭；
4）脱落的金属熔滴进行熔融时，未熔融的自耗电极暂停10～20s后再下降，且下降速度加速10%～20%；
5）电渣重熔完成后所得的铸锭经退火处理后通过机加工得到成品。
2.如权利要求1所述自耗电极的电渣重熔方法，其特征在于，所述重熔电压为40～65V，重熔电流为2500～15000A。
3.如权利要求1或2所述自耗电极的电渣重熔方法，其特征在于，在自耗电极熔融过程中，通过电流调节开关进行重熔电流的调节，以弥补自耗电极熔融过程中的电流损耗。
4.如权利要求1或2所述自耗电极的电渣重熔方法，其特征在于，所述形成自耗电极的铸件焊接数量≤6个。
5.如权利要求1或2所述自耗电极的电渣重熔方法，其特征在于，所述自耗电极的头部和尾部的直径小于自耗电极中间部分的直径。
6.用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，包括炉体，所述炉体中央上侧设有自耗电极，所述自耗电极下端依次设有渣池、金属熔池和底水箱；所述炉体的侧壁设有水冷结晶器；所述炉体外侧设有通过升降臂与自耗电极连接的电极升降机构，其特征在于，所述升降臂的下端设有夹持机构，所述炉体外侧设有主控柜，主控柜内包括变压器，控制器和调压器，主控柜上设有电流调节开关和暂停开关，所述变压器通过短网导线经调压器与自耗电极和底水箱相连，所述电流调节开关和暂停开关与控制器的输入端相连。
7.如权利要求6所述用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，其特征在于，所述控制器与调压器的控制端相连，调压器的输出端与自耗电极相连，通过改变电流调节开关状态调节自耗电极的重熔电流大小。
8.如权利要求6或7所述用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，其特征在于，所述电极升降机构通过交流电机驱动，所述控制器的输出端与交流电机相连，控制器通过调节交流电机转速控制电极升降机构的升降速度。
9.如权利要求6或7所述用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，其特征在于，所述调压器为磁性调压器，所述控制器为可编程控制器。
10.如权利要求6或7所述用于自耗电极电渣重熔的电渣炉，其特征在于，所述夹持机构为夹持爪。
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