CN104117662B - 镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包 - Google Patents

Abstract

一种镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包，解决了浇铸转包过程中镍液易被氧化、水口冻死等问题，包括包体及水口体、耐火套管、镍液感应加热装置和结晶器，其技术要点是：包体封装在真空密封装置内，包体出口侧壁设置有耐火闸板通道，水口外接口和分离环之间设置带有镍液通孔的耐火滑板，正对包体出口的侧壁上倾斜设置底吹氩装置的吹孔，在包体底部距吹孔端部的局部平面与包体出口耐火闸板的插接台之间，设置斜面；在包体、水口体和结晶器上分别设置电磁搅拌装置。其结构设计合理，减少中间包注余，提高金属收得率，避免镍液氧化现象的发生，进一步净化镍液，提高坯锭质量，便于控制镍液的流速，可增加镍合金真空连铸坯锭生产工艺的稳定性。

Description

镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包

技术领域

本发明涉及一种真空熔炼水平连铸工艺生产镍及镍合金用的中间包，特别是一种镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包。属于有色金属工业连续铸造领域。

背景技术

据专利文献报导，金属熔炼水平连铸转包用的中间包多见于钢液的熔炼连铸，如授权公告号为CN2165945Y的“水平连铸感应保温中间包”，主要是适用于浇铸小断面钢坏的设备。该中间包存在的问题：一是钢液在大气下流入在整个中间包中，造成钢液的二次污染，影响连铸后铸坯的质量；二是因中间包无抽真空装置、感应加热装置和电磁搅拌装置等等，故影响最后铸坯的质量及力学性能；三是感应器距离水口较远，容易出现水口冻死的现象。授权公告号为CN2027794749U的“水平连铸中置式感应加热中间包”，这种中间包的包体的侧面设置感应器，感应器下方设置水口。该中间包存在的问题：一是钢液在大气下流入在整个中间包中，造成钢液的二次污染，影响连铸后铸坯的质量；二是虽然在其专利说明书中曾提到“对包内整体钢水进行搅拌，促使包内钢水夹杂物上浮清除”，但是在说明书附图中未明示或暗示产生此种效果的装置，在说明书中也未明确说明或隐含有是否采用电磁搅拌或底吹氩装置等设备。

目前，不管用那种方法熔炼成的镍及镍合金的镍液，都采用模铸的方法将镍液浇铸成不同规格的镍锭。我国镍及镍合金真空熔炼炉在采用水平连铸工艺生产圆坯时，一般多采用大气下将镍液浇铸到中间包后连铸拉坯的方式。如申请公布号为CN103495715的“一种真空连铸镍及镍合金坯锭生产方法”，其利用电子束冷床熔炼炉在真空状态下，结晶器可以连续铸锭的功能，采用真空连铸拉锭系统，连续熔铸大尺寸镍及镍合金坯锭。这种方式的浇铸过程中镍液很容易被氧化，即连铸过程中镍液经过中间包及其水口进入到结晶器内成型，镍液在中间包中容易被二次污染，影响坯锭的质量。同时，中间包与结晶器相连接的水口，在水平连铸浇铸过程中，因水口通道温度低，很容易造成“冻死”、“结瘤”等，即水口容易冻住，俗称水口冻死。

由于真空熔炼水平连铸工艺生产镍及镍合金用的中间包及其水口的结构限制，受镍及镍合金自身的热物性影响，致使上述中间包及其水口的结构存在的镍液在浇铸转包过程中易氧化等问题一直未能得到很好地解决，因此，远不能满足连铸工艺需要的理想生产条件，无法达到真空熔炼水平连铸拉出镍及镍合金坯锭的高质量要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包，解决了浇铸转包过程中镍液易被氧化、水口冻死等问题，其结构设计合理，减少中间包注余，提高金属收得率，避免镍液氧化现象的发生，进一步净化镍液，提高坯锭质量，便于控制镍液的流速，可增加镍合金真空连铸坯锭生产工艺的稳定性。

本发明所采用的技术方案是：该镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包，包括包体及水口体，设置于包体上方的与镍液溢流槽相连接的耐火套管，设置在包体和水口体上的镍液感应加热装置、通过水口外接口和分离环连接的结晶器，其技术要点是：所述包体封装在真空密封装置内，包体内腔通过与真空密封装置密封的耐火套管连通，包体出口与水口体入口的连接处所在位置的侧壁设置闸板通道，在闸板通道内组装有耐火闸板，利用闸板控制装置调节耐火闸板沿闸板通道升降，实现包体出口与水口体入口的通断，水口外接口和分离环之间设置带有镍液通孔的耐火滑板，通过锁紧装置控制耐火滑板沿滑道移动实现水口体出口的通断；正对包体出口的侧壁上倾斜设置底吹氩装置的吹孔，在包体底部距吹孔端部的局部平面与包体出口耐火闸板的插接台之间，设置不超过底部截面全长2/3的与水平面呈5°倾角的斜面；在包体、水口体和结晶器上分别设置电磁搅拌装置。

所述水口体内腔截面的顶部为与水平面呈10°倾角的斜面，截面的底部为与水平面呈5°倾角的斜面。

所述水口体入口的耐火闸板插接台的上端面低于包体出口的耐火闸板插接台的上端面。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明的包体封装在真空密封装置内，包体内腔通过与真空密封装置密封的耐火套管连通，所以其结构设计合理，可使包体内的镍液在真空条件下进行水平连铸，保证从熔炼包转移到包体过程中，镍液一直处于封闭隔离的真空状态。另外，在水口外接口和分离环之间设置的带有镍液通孔的耐火滑板，其与包体出口与水口体入口连接处的耐火闸板相配合，在包体和水口体抽真空结束准备注入铸液时，使水口体处于保持真空密闭状态。这样就能使连铸的全程避免镍液氧化现象的发生，不仅避免非金属夹杂含量的增加，而且进一步净化镍液，提高坯锭质量。因采用了在包体和水口体上设置镍液感应加热器的保温技术，故确保镍液从连接镍液溢流槽的耐火套管进来时的温度与从包体和水口体腔体中出去时的温度相一致，保证铸液流动的通畅。正对包体出口的侧壁上倾斜设置底吹氩装置和电磁搅拌装置，是为了促使非金属夹杂物充分上浮，包体内的镍液具有更合理的流动特性。因本发明的包体出口与水口体入口的通断，是利用闸板控制装置调节耐火闸板沿闸板通道升降来实现的，故有效地密封了包体，便于控制镍液的流速、抽真空和静置处理，可增加镍合金真空连铸坯锭生产工艺的稳定性。在包体底部距吹孔端部与包体出口耐火闸板的插接台之间，局部设置不超过底部截面全长2/3的与水平面呈5°倾角的斜面结构，可减少包体注余，从而提高金属收得率。

综上所述，正是由于本发明的包体和水口体采用了上述设计合理的形状和优选结构，以及因此而产生的良好使用特性，所以才能较好地解决了浇铸转包过程中镍液易被氧化、水口冻死等本领域技术人员一直想解决而没有解决的难题。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种结构示意图。

图中序号说明：1真空密封装置、2闸板控制装置、3闸板通道、4与镍液溢流槽相连接的耐火套管、5包体、6抽真空装置、7电磁搅拌装置、8镍液感应加热装置、9底吹氩装置、10耐火闸板、11水口体、12水口外接口、13耐火滑板、14分离环、15结晶器固定段、16结晶器可调段。

具体的实施方式

根据图1详细说明本发明的具体结构。该镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包是集现有技术的结构特点，根据镍及镍合金真空熔炼水平连铸生产条件的要求设计的。它包括转包用的包体5及水口体11、耐火套管4、电磁搅拌装置7、镍液感应加热装置8、底吹氩装置9、耐火闸板10、耐火滑板13、分离环14、结晶器固定段15、结晶器可调段16等件。其中耐火套管4设置于包体5上方，并与镍液溢流槽（图中未示出）密封连接。结晶器由两部分构成，即结晶器固定段15和结晶器可调段16通过水口外接口12和分离环14相互连接。包体5及水口体11的规格和形状应根据真空熔炼炉设备的生产要求选择。

本发明的独特设计就是将包体5及水口体11等配套装置都封装在真空密封装置1内，将包体5的内腔通过与真空密封装置1密封的耐火套管4连通，把常用的镍液感应加热装置8设置在包体5和水口体11的适当位置上。可使包体5内注入的镍液在真空条件下进行水平连铸，保证从熔炼包转移到包体过程中，镍液一直处于封闭隔离的真空状态下进行水平连铸。真空密封装置1可单独设置抽真空装置6，也可与真空熔炼炉共用同一套抽真空装置。另外，采用了在包体5和水口体11上都设置有镍液感应加热装置8的常用保温技术，故确保镍液从连接镍液溢流槽的耐火套管进来时的温度与从包体5和水口体11腔体中出去时的温度相一致，保证铸液流动的通畅。在包体上设置底吹氩装置9，是为了促使非金属夹杂物充分上浮，中间包内的镍液具有合理的流动特性。

包体5的出口与水口体11入口的连接处所在位置的侧壁上，设置有闸板通道3，在闸板通道3内组装有可以升降的耐火闸板10，利用闸板控制装置2来调节耐火闸板10沿闸板通道3升降，以实现包体5的出口与水口体11入口的通断。调节耐火闸板10便于密封包体5及控制镍液的流速、抽真空和静置处理。在水口外接口12和分离环14之间设置耐火滑板13，带有镍液通孔的耐火滑板13插接在滑道中，通过锁紧装置（图中未示出）来控制耐火滑板13沿滑道往复移动，实现水口体11出口的通断。这种水口体11的结构，除向结晶器稳定供应镍液外，还可以起到进一步净化镍液的作用。耐火滑板13与包体5的出口及水口体11入口连接处的耐火闸板10相互配合，当关闭水口体11的出、入口，在包体5和水口体11抽真空结束准备注入铸液时，就可以使水口体11处于保持真空密闭状态。

在正对包体5出口的侧壁上，倾斜设置有底吹氩装置9的吹孔，在包体5底部距底吹氩装置9的吹孔端部的局部平面与包体5出口耐火闸板10的插接台之间，设置不超过包体5底部截面全长2/3的与水平面呈5°倾角的斜面，可减少包体的注余，提高金属收得率。为了进一步促使非金属夹杂物充分上浮，使包体5和水口体11内腔的镍液具有合理的流动特性。在包体5、水口体11和结晶器上分别设置电磁搅拌装置7。其中电磁搅拌装置7在包体5的位置上安放的是旋转式电磁搅拌装置7，在水口体11和结晶器上均为直通式电磁搅拌装置7。

水口体11内腔截面的顶部为与水平面呈10°倾角的斜面，截面的底部为与水平面呈5°倾角的斜面。

耐火闸板10插接在包体5与水口体11连接处采用台阶形式，水口体11入口的耐火闸板10插接台的上端面低于包体5出口的耐火闸板10插接台的上端面。优先选择包体5出口的耐火闸板10插接台的上端面比水口体11入口的耐火闸板10插接台的上端面高15-30mm。

本发明根据3吨真空熔炼炉设备设计的3吨包体5，在往包体5中浇铸镍液时，采用真空处理，不用添加覆盖剂，减少了浇铸过程中一些不稳定因素。从根本上解决镍液在转包过程中的氧化问题，杜绝了因包体的更换导致铸坯产生的质量问题，大大减少了有质量问题的铸坯的数量。同时适当增大包体5的容量，可以延长镍液在包体5内的停留时间，有利于提高连铸坯的内在质量。还可以减少单位重量镍液的散热面积，有利于提高包体5的保温效果。

实施例1：

如图1所示，在生产前，检查设备是否正常，确保包体5的耐火闸板10处于连通状态，结晶器固定段15、耐火滑板13处于关闭状态，使设备内部从熔炼到结晶器都处于真空密封装置1中，开启抽真空装置6，真空度控制在标准要求以下后，往包体5内底吹氩（部分进入到结晶器），内部压力略大于外部压力后，将包体5的耐火闸板10关闭，包体5处于密闭真空状态，启动感应加热装置8，这时与镍液溢流槽相连接的耐火套管4将熔炼炉与包体5连通，注入镍液，启动电磁搅拌7装置。待镍液完全进入包体5后，关闭与镍液溢流槽相连接的耐火套管4的通道。静置约10-15分钟后，打开包体5出口处的闸板10，关闭底吹氩装置9，开始水平连铸，保证镍液从始至终都处于真空条件下。往结晶器中吹氩气原因是减少分离环因压力过大而破碎，避免水口通道漏液事故。

Claims (3)

1.一种镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包，包括包体及水口体，设置于包体上方的与镍液溢流槽相连接的耐火套管，设置在包体和水口体上的镍液感应加热装置、通过水口外接口和分离环连接的结晶器，其特征在于：所述包体封装在真空密封装置内，包体内腔通过与真空密封装置密封的耐火套管连通，包体出口与水口体入口的连接处所在位置的侧壁设置闸板通道，在闸板通道内组装有耐火闸板，利用闸板控制装置调节耐火闸板沿闸板通道升降，实现包体出口与水口体入口的通断，水口外接口和分离环之间设置带有镍液通孔的耐火滑板，通过锁紧装置控制耐火滑板沿滑道移动实现水口体出口的通断；正对包体出口的侧壁上倾斜设置底吹氩装置的吹孔，在包体底部距底吹氩装置的吹孔端部的局部平面与包体出口耐火闸板的插接台之间，设置不超过底部截面全长2/3的与水平面呈5°倾角的斜面；在包体、水口体和结晶器上分别设置电磁搅拌装置。

2.根据权利要求1所述的镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包，其特征在于：所述水口体内腔截面的顶部为与水平面呈10°倾角的斜面，截面的底部为与水平面呈5°倾角的斜面。

3.根据权利要求1所述的镍及镍合金真空熔炼水平连铸封闭式中间包，其特征在于：所述水口体入口的耐火闸板插接台的上端面低于包体出口的耐火闸板插接台的上端面。