CN104357673B - 金属电渣重熔冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属电渣重熔冶炼方法，将电渣置于结晶器中，从上方插入电极，然后对电极进行通电，并使得电极、电渣和结晶器内的短网导线接通形成电流回路，在通电过程中，电极和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化，熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，然后凝固形成钢锭；同时冶炼过程中加入以铝粒为主体的辅料，进行脱氧；其特征在于，冶炼时，电极先插入电渣上部位置，电渣开始熔化并落入结晶器形成金属熔池后，控制电极缓慢向下移动进行冶炼，在电极下移过程中联动控制陆续均匀地添加所述辅料。本发明具有成本低廉，易于实施，实现了冶炼时自动加入辅料，辅料投加控制过程稳定可靠，使得冶炼效果好等优点。

Description

金属电渣重熔冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种金属冶炼技术，尤其涉及一种金属电渣重熔冶炼方法。

背景技术

金属电渣炉（又名电渣重熔炉）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一种冶金设备，其结构主要包括整体呈炉状的结晶器、位于结晶器一侧的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极。

电渣炉冶炼工作时，电渣放入结晶器内，并在结晶器上方形成待熔融的渣池，采用电极夹头来夹持柱形电极，并让电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器能够形成电流回路。进行电渣冶炼时，首先将该电极远离电渣冶炼电极夹头的端部插入熔渣内，随后对电极进行通电，在通电过程中，电极和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化。熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，且同时受水冷作用，迅速凝固形成钢锭。钢锭凝固前，在它的上方的金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。冶炼过程中，结晶器内壁上形成有一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导，有利于钢锭自下而上的定向结晶。基于以上原因，通过电渣冶炼生产出的钢锭质量好、性能优，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长，故电渣冶炼工艺在本行业中广泛使用。

但现有电渣冶炼工艺中，钢含氧量的增加，钢的范性、韧性降低，另氧化物还使钢的耐磨性、耐腐蚀性等降低。因此在电渣重熔过程中定时定量连续加入微量的辅料如铝粒等进行扩散脱氧具有重要作用，如其可以抑制金属熔池中的含氧量，从而最终降低钢中的氧含量。同时可以减少钢锭气孔、疏松及偏析产生。加入适量的辅料也可以减少钢中硅的烧损，有利减少钢的点状偏析。并有效使钢的含硫量降低，提高钢的纯净度等。目前，电渣冶炼过程中辅料添加多用人工用铁勺添加，工作温度高，粉尘多，有害健康，并且加料不均匀，不连续或加料量不易控制等，经常造成电渣冶炼成品合格率低，并且专用的电渣冶炼辅料加料装置还很少，因而对工艺方面规定的脱氧等不能达到很好的效果，大大影响电渣锭的成分及冶炼质量。

我国专利申请号201320175064.6曾公开过一种电渣炉铝粒加料机控制器，属于电渣炉加料自动化控制技术领域。技术方案是：给料常开节点串接在给料振动电磁铁回路，排料常开节点串接在排料振动电磁铁回路，气缸常开节点串接在卸料气缸回路，给料常开节点线圈、排料常开节点线圈和气缸常开节点线圈分别与可编程控制器连接。所以该专利仅仅是公开了一种对铝粒下料量进行控制的技术，仍然无法解决怎样靠机械实现自动下料，进而避免人工操作带来的种种不利影响的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，冶炼效果好，能够实现冶炼时自动加入辅料的金属电渣重熔冶炼方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种金属电渣重熔冶炼方法，该方法在于，将电渣置于整体呈炉体状的结晶器中，从上方插入电极进入到结晶器内，然后对电极进行通电，并使得电极、电渣和结晶器内的短网导线接通形成电流回路，使得在通电过程中，电极和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化，熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，然后凝固形成钢锭；同时冶炼过程中加入以铝粒为主体的辅料，进行脱氧；其特征在于，冶炼时，电极先插入电渣上部位置，电渣开始熔化并落入结晶器形成金属熔池后，控制电极缓慢向下移动进行冶炼，在电极下移过程中联动控制陆续均匀地添加所述辅料。

本方法中，在冶炼时，匀速地控制电极缓慢向下移动使得电极下端逐步延伸进入到结晶器内部下方位置，这样电极的移动引起电流的逐渐变化，提高冶炼效果，同时在该过程中逐步地联动加入辅料，可以减少钢中硅的烧损，有利减少钢的点状偏析。并有效使钢的含硫量降低，提高钢的纯净度等，使得冶炼效果更好。同时，辅料为联动添加，这样就保证了辅料的反应时间和反应效果，就极大地提高了金属冶炼效果。

更加具体地说，本发明先获取以下结构的冶炼设备，

冶炼设备包括整体呈炉状的结晶器、结晶器位于一结晶器安装槽内，还包括位于结晶器安装槽一侧的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极，其中还包括位于结晶器侧边的辅料自动投加装置，所述辅料自动投加装置包括排料部分结构和动力控制部分结构；所述排料部分结构包括设置于结晶器侧边的机架，机架上端沿水平方向设置有一对皮带轮，皮带轮上环套设置有输送带，输送带一端位于结晶器上方且另一端远离结晶器方向设置；所述动力控制部分结构包括横向悬臂升降机构和联动控制机构，联动控制机构连接于横向悬臂和排料部分结构之间并靠横向悬臂的升降联动控制排料部分结构排料；所述机架包括水平设置于底部的底板，水平位于顶部的顶板，支撑连接于底板和顶板之间使其整体外形成倒梯形的支架，顶板面向结晶器的一侧延伸出支架形成延伸端并在延伸端设置一个皮带轮，顶板另一侧设置另一个皮带轮，底板四角位置还向下设置有万向轮，所述顶板延伸端下部具有向前下方延伸设置的加料板，加料板上表面正对输送带设置有加料槽；所述横向悬臂升降机构包括所述横向悬臂，横向悬臂连接端通过立柱上竖向设置的滑轨可滑动地安装在立柱上，横向悬臂升降机构还包括位于立柱底部的升降电机，升降电机输出端和竖向并列设置于立柱一侧的丝杆相连并能够带动丝杆旋转，丝杆上端和一个固定在横向悬臂上的螺母配合形成丝杠螺母副；所述联动控制机构，包括第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳一端固定在横向悬臂上，另一端向下绕过结晶器上方一端的输送带后沿输送带下表面往远离结晶器方向延伸绕接在输送带上，所述第二牵引绳一端位于机架面对结晶器一侧并固定向下连接有一个配重块，第二牵引绳另一端向上绕过一个安装在机架机架面对结晶器一侧外壁上的导向轮后，向上绕过结晶器上方一端的输送带并沿输送带上表面往远离结晶器方向延伸绕接在输送带上；

冶炼时，先将金属电渣加入结晶器，将电极插入结晶器内并和金属电渣上部接触，将需要添加的辅料先按照比例大小均匀地铺设在输送带上，将机架推动至加料槽下端出口正对结晶器中心位置；然后启动电极开始冶炼，一段时间电渣开始熔化并落入结晶器形成金属熔池后，启动升降电机工作，通过丝杠螺母传动副带动横向悬臂均匀缓慢地向下移动，进而使得输送带失去第一牵引绳的牵引力，在配重块重力作用下，第二牵引绳下端向下移动，进而使得输送带上表面往结晶器方向匀速移动，输送带上的物料连续缓慢地通过加料板上的加料槽滑入到结晶器中部，直到横向悬臂下行行程走完，完成辅料添加动作。

这样，本发明冶炼时，能够实现铝粒等辅料的自动添加。其中，采用皮带轮套输送带的方式添加辅料，结构简单且使得加料过程连续均匀，保证冶炼效果。设计的机架具有结构简单，支撑可靠稳定的优点，一端的皮带轮延伸出机架设置更加方便辅料的添加。设置的加料板，进一步保证了加料的准确性，能够能够使得辅料添加于结晶器中部位置，利于辅料充分参与反应，更好地提高冶炼效果。设置的联动装置结构简单，机械式结构实现联动，保证了联动的准确性和可靠性。其中采用丝杠螺母副控制横向悬臂实现升降，具有结构简单，控制可靠，移动缓慢稳定而匀速的特点，能够保证控制效果，提高冶炼效果。

进一步地冶炼时，横向悬臂可以重复上下行程，输送带一端靠人工持续添加辅料，即能够在横向悬臂每次下行时实现辅料的连续添加。更好地保证冶炼效果。

综上所述，本发明具有成本低廉，易于实施，能够实现冶炼时自动加入辅料，辅料投加控制过程稳定可靠，使得冶炼效果好等优点。

附图说明

图1为本发明实施时采用的冶炼设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：一种金属电渣重熔冶炼方法，该方法在于，将电渣置于整体呈炉体状的结晶器中，从上方插入电极进入到结晶器内，然后对电极进行通电，并使得电极、电渣和结晶器内的短网导线接通形成电流回路，使得在通电过程中，电极和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化，熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，然后凝固形成钢锭；同时冶炼过程中加入以铝粒为主体的辅料，进行脱氧；其特征在于，冶炼时，电极先插入电渣上部位置，电渣开始熔化并落入结晶器形成金属熔池后，控制电极缓慢向下移动进行冶炼，在电极下移过程中联动控制陆续均匀地添加所述辅料。

具体地说，本方法实施时，先获取如图1所示结构的一种金属电渣重熔冶炼设备，包括整体呈炉状的结晶器14、结晶器14位于一结晶器安装槽内，还包括位于结晶器安装槽一侧的立柱5，立柱5上方设置有横向悬臂4，横向悬臂4上靠电极夹头正对结晶器14安装有向下延伸进入结晶器的电极7，其中，还包括位于结晶器侧边的辅料自动投加装置，所述辅料自动投加装置包括排料部分结构和动力控制部分结构。

其中，所述排料部分结构包括设置于结晶器侧边的机架12，机架12上端沿水平方向设置有一对皮带轮8，皮带轮上环套设置有输送带9，输送带9一端位于结晶器14上方且另一端远离结晶器14方向设置。这样，冶炼时靠控制输送带转动实现辅料的投料，完成电渣冶炼自动加料，结构简单且使得加料过程连续均匀，保证冶炼效果。

其中，所述机架12包括水平设置于底部的底板10，水平位于顶部的顶板11，支撑连接于底板10和顶板11之间使其整体外形成倒梯形的支架，顶板11面向结晶器14的一侧延伸出支架形成延伸端并在延伸端设置一个皮带轮，顶板11另一侧设置另一个皮带轮。这样机架具有结构简单，支撑可靠稳定的优点，一端的皮带轮延伸出机架设置更加方便辅料的添加。

其中，底板10四角位置还向下设置有万向轮13。这样，方便移动万向轮，将机架推至合适位置进行加料。

其中，所述顶板11延伸端下部具有向前下方延伸设置的加料板15，加料板15上表面正对输送带设置有加料槽。这样，进一步保证了加料的准确性，能够能够使得辅料添加于结晶器中部位置，利于辅料充分参与反应，更好地提高冶炼效果。

其中，所述动力控制部分结构包括横向悬臂升降机构和联动控制机构，联动控制机构连接于横向悬臂和排料部分结构之间并靠横向悬臂的升降联动控制排料部分结构排料。这样，冶炼过程中，可以控制横向悬臂缓缓下降，使得电极下端逐步延伸进入到结晶器内部下方位置，这样电极的移动引起电流的逐渐变化，提高冶炼效果，同时在该过程中逐步地联动加入辅料，就极大地提高了金属冶炼效果。

其中，所述横向悬臂升降机构包括所述横向悬臂4，横向悬臂连接端通过立柱5上竖向设置的滑轨可滑动地安装在立柱5上，横向悬臂升降机构还包括位于立柱底部的底板1上的升降电机2，升降电机输出端和竖向并列设置于立柱一侧的丝杆3相连并能够带动丝杆3旋转，丝杆3上端和一个固定在横向悬臂4上的螺母配合形成丝杠螺母副。这样，采用丝杠螺母副控制横向悬臂实现升降，具有结构简单，控制可靠，移动缓慢稳定而匀速的特点，能够保证控制效果，提高冶炼效果。

其中，所述联动控制机构，包括第一牵引绳6和第二牵引绳18，第一牵引绳6一端固定在横向悬臂4上，另一端向下绕过结晶器14上方一端的输送带后沿输送带9下表面往远离结晶器14方向延伸绕接在输送带9上，所述第二牵引绳18一端位于机架面对结晶器14一侧并固定向下连接有一个配重块16，第二牵引绳18另一端向上绕过一个安装在机架机架面对结晶器一侧外壁上的导向轮17后，向上绕过结晶器14上方一端的输送带并沿输送带14上表面往远离结晶器方向延伸绕接在输送带14上。这样，当横向悬臂固定不动时，第二牵引绳上配重块的重力通过输送带被第一牵引绳的拉力相抵，输送带固定不动。当冶炼过程中，横向悬臂向下移动时，第一牵引绳逐渐向下移动，第二牵引绳在配置块作用下逐渐牵引输送带上表面往结晶器方向移动，进而将输送带上已经事先铺设好的辅料投加到结晶器内。具有结构简单，控制方便，联动效果能够得到保证等优点。

然后采用上述设备进行冶炼，冶炼时，先将金属电渣加入结晶器，将电极插入结晶器内并和金属电渣上部接触，将需要添加的辅料先按照比例大小均匀地铺设在输送带上，将机架推动至加料槽下端出口正对结晶器中心位置；然后启动电极开始冶炼，一段时间后，启动升降电机工作，通过丝杠螺母传动副带动横向悬臂均匀缓慢地向下移动，进而使得输送带失去第一牵引绳的牵引力，在配重块重力作用下，第二牵引绳下端向下移动，进而使得输送带上表面往结晶器方向匀速移动，输送带上的物料连续缓慢地通过加料板上的加料槽滑入到结晶器中部，直到横向悬臂下行行程走完，完成辅料添加动作。冶炼时，横向悬臂可以重复上下行程，输送带一端靠人工持续添加辅料，即可在横向悬臂每次下行时实现辅料的连续添加。这样，冶炼时靠控制输送带转动实现辅料的投料，完成电渣冶炼自动加料，结构简单且使得加料过程连续均匀，保证冶炼效果。

其中，具体实施时，两导向轮间距X大于或等于一次冶炼行程Y（即横向悬臂下行距离），配重块可下降行程Z大于或等于上述Y；挂重物重力G大于输送带与导向轮的摩擦力f。使得上述工作过程能够顺利完成。

本发明中设置了辅料自动投加装置，可以用于冶炼时铝粒等辅料的自动添加，加入适量的辅料后可以减少钢中硅的烧损，有利减少钢的点状偏析。并有效使钢的含硫量降低，提高钢的纯净度等，使得冶炼效果更好。同现有技术相比较，本设计可随悬臂的升降多次循环使用，解决实现了电渣冶炼中辅料加料的自动化，有效提高电渣冶炼自动化，具有结构简单合理，节约能源，操作简单，安全可靠，维护简便，维护成本低，使用寿命长等优点，使得成品合格率大幅度提高达98%。特别适用于在电渣冶炼行业广泛使用。

Claims (2)

1.一种金属电渣重熔冶炼方法，该方法在于，将电渣置于整体呈炉体状的结晶器中，从上方插入电极进入到结晶器内，然后对电极进行通电，并使得电极、电渣和结晶器内的短网导线接通形成电流回路，使得在通电过程中，电极和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化，熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，然后凝固形成钢锭；同时冶炼过程中加入以铝粒为主体的辅料，进行脱氧；其特征在于，冶炼时，电极先插入电渣上部位置，电渣开始熔化并落入结晶器形成金属熔池后，控制电极缓慢向下移动进行冶炼，在电极下移过程中联动控制陆续均匀地添加所述辅料；

具体为先获取以下结构的冶炼设备，

冶炼设备包括整体呈炉状的结晶器、结晶器位于一结晶器安装槽内，还包括位于结晶器安装槽一侧的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极，其中还包括位于结晶器侧边的辅料自动投加装置，所述辅料自动投加装置包括排料部分结构和动力控制部分结构；所述排料部分结构包括设置于结晶器侧边的机架，机架上端沿水平方向设置有一对皮带轮，皮带轮上环套设置有输送带，输送带一端位于结晶器上方且另一端远离结晶器方向设置；所述动力控制部分结构包括横向悬臂升降机构和联动控制机构，联动控制机构连接于横向悬臂和排料部分结构之间并靠横向悬臂的升降联动控制排料部分结构排料；所述机架包括水平设置于底部的底板，水平位于顶部的顶板，支撑连接于底板和顶板之间使其整体外形成倒梯形的支架，顶板面向结晶器的一侧延伸出支架形成延伸端并在延伸端设置一个皮带轮，顶板另一侧设置另一个皮带轮，底板四角位置还向下设置有万向轮，所述顶板延伸端下部具有向前下方延伸设置的加料板，加料板上表面正对输送带设置有加料槽；所述横向悬臂升降机构包括所述横向悬臂，横向悬臂连接端通过立柱上竖向设置的滑轨可滑动地安装在立柱上，横向悬臂升降机构还包括位于立柱底部的升降电机，升降电机输出端和竖向并列设置于立柱一侧的丝杆相连并能够带动丝杆旋转，丝杆上端和一个固定在横向悬臂上的螺母配合形成丝杠螺母副；所述联动控制机构，包括第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳一端固定在横向悬臂上，另一端向下绕过结晶器上方一端的输送带后沿输送带下表面往远离结晶器方向延伸绕接在输送带上，所述第二牵引绳一端位于机架面对结晶器一侧并固定向下连接有一个配重块，第二牵引绳另一端向上绕过一个安装在机架面对结晶器一侧外壁上的导向轮后，向上绕过结晶器上方一端的输送带并沿输送带上表面往远离结晶器方向延伸绕接在输送带上；

冶炼时，先将金属电渣加入结晶器，将电极插入结晶器内并和金属电渣上部接触，将需要添加的辅料先按照比例大小均匀地铺设在输送带上，将机架推动至加料槽下端出口正对结晶器中心位置；然后启动电极开始冶炼，一段时间电渣开始熔化并落入结晶器形成金属熔池后，启动升降电机工作，通过丝杠螺母传动副带动横向悬臂均匀缓慢地向下移动，进而使得输送带失去第一牵引绳的牵引力，在配重块重力作用下，第二牵引绳下端向下移动，进而使得输送带上表面往结晶器方向匀速移动，输送带上的物料连续缓慢地通过加料板上的加料槽滑入到结晶器中部，直到横向悬臂下行行程走完，完成辅料添加动作。

2.如权利要求1所述的金属电渣重熔冶炼方法，其特征在于，冶炼时，横向悬臂可以重复上下行程，输送带一端靠人工持续添加辅料，即能够在横向悬臂每次下行时实现辅料的连续添加。