CN104451177A - 一种金属电渣重熔冶炼气氛保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，该方法在于在金属电渣重熔冶炼装置中，设置有保护器和惰性气体气源相连，在冶炼过程中通过保护器对金属电渣重熔冶炼装置内部喷出惰性气体进行气氛保护，其特征在于，冶炼时将保护器置于金属电渣重熔熔液上方临近位置，并使其和电极棒联动，使得在电极棒逐渐下降导致液面上升时，保护器和液面联动上升，并使得保护器和液面处于固定的高度范围内，以保证液面的气氛保护效果。本发明能够随液面上升实现随动式气氛保护，具有实施简单，运行稳定可靠，气氛保护效果好的优点，提高了冶炼效果。

Description

一种金属电渣重熔冶炼气氛保护方法

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气氛保护方法。

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，横向悬臂上靠电极棒夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极棒。

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，采用电极棒夹头来夹持柱形电极棒，并让电极棒、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，首先将该电极棒远离电渣冶炼电极棒夹头的端部插入熔渣内，随后对电极棒进行通电，在通电过程中，电极棒和渣池放出焦耳热，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，大多采用常压状态下进行电渣重熔，在大气下重熔容易引起钢锭的二次氧化， 造成活泼元素的烧损，使得钢中的氧含量和夹杂物含量较高， 很难生产出高洁净度的特殊钢。

部分现有电渣冶炼装置中设置有气氛保护技术，但现有的电渣冶炼气氛保护技术，均是在结晶器上设置气氛保护装置，气氛保护装置和惰性保护气体气源连接（氮气或氩气等），然后将保护气体喷入到结晶器内实现保护。但由于电渣炉冶炼过程中，金属液面会具有一个随电极棒下降而上升的过程，故气氛保护装置为了避免和上升液面干涉，需要设置于距离液面较高的位置，这样，导致喷气口和金属熔液之间空间较大，很难将空气排尽，难以到良好的保护效果。为防止电渣重熔过程中合金的增氧，减少杂质进入合金中， 非常有必要在电渣重熔时应采取更好的气体保护措施，以提高冶炼效果。

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，气氛保护效果好，进而提高冶炼效果的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法。

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气氛保护方法，该方法在于在金属电渣重熔冶炼装置中，设置有保护器和惰性气体气源相连，在冶炼过程中通过保护器对金属电渣重熔冶炼装置内部喷出惰性气体进行气氛保护，其特征在于，冶炼时将保护器置于金属电渣重熔熔液上方临近位置，并使其和电极棒联动，使得在电极棒逐渐下降导致液面上升时，保护器和液面联动上升，并使得保护器和液面处于固定的高度范围内，以保证液面的气氛保护效果。

本方法中，保护器始终处于液面上方临近位置喷气进行保护，故能够更好地排挤出液面上方空气，极大地提高了气氛保护效果，进而提高了冶炼效果。

具体地说，本方法中采用了以下结构的金属电渣重熔冶炼装置，该装置包括整体呈炉体结构且位于安装台阶下方平面的结晶器，还包括竖向设置于结晶器一侧的安装台阶上方平面的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极棒夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极棒，还包括气氛保护装置，气氛保护装置包括保护部分结构和传动部分结构，所述保护部分结构具有一个保护器，保护器是位于炉体内并间隔地套设在电极棒外部的环形空心结构，保护器上沿周向均匀布置有出气孔，保护器通过气管和惰性气体气源相连，所述传动部分结构用于控制保护器随液面上升而联动上升；所述传动部分结构，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保护器之间并能够靠横向悬臂的升降联动控制保护器的降升；

金属电渣重熔冶炼时，先将电极棒下端焊接固定上一段需要熔融到金属液中的延伸电极，再采用电极棒夹头夹持住电极棒并使其位于结晶器轴心位置，控制电极棒下行并使得延伸电极下端和结晶器底部的导电板接触，此时定位板位于炉体上表面位置，然后往炉体内放入金属电渣，金属电渣淹没至临近保护器下端面位置处（距离20-30mm）；然后控制保护器喷出保护气体形成保护气氛，同时对电极棒进行通电，电极棒通过导电板和炉体底部的短网导线形成电流回路，对金属电渣加热使其熔化，当金属熔液液面漫过金属电渣表面位置时，延伸电极下端已熔融入金属熔液中，此时控制电极棒缓慢向下运动，液面随电极棒向下运动而逐渐上升，保护器在联动控制机构作用下随液面上升而上升，始终处于液面上方临近位置，实现联动保护，直至冶炼结束。

这样，本装置在电渣重熔冶炼时，保护器位于液面上方临近位置，惰性气体从保护器出气孔喷出在液面上方形成保护气氛，由于传动部分结构可以使得保护器随液面上升而联动上升，这样，保护器始终处于液面上方临近位置喷气进行保护。故极大地提高了气氛保护效果，进而提高了冶炼效果。

作为优化，所述传动部分结构，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保护器之间并能够靠横向悬臂的升降联动控制保护器的降升。

这样，冶炼过程中，可以控制横向悬臂缓缓下降，使得电极棒下端逐步延伸进入到结晶器内部下方位置，这样电极棒的移动引起电流的逐渐变化，提高冶炼效果；同时，靠联动装置将保护器和横向悬臂升降机构联动，使得电极棒下降导致液面上升过程中，保护器联动上升，始终处于液面上方临近液面位置，提高保护效果。

进一步地，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，升降电机输出端通过减速器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。

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。

作为优化，所述联动控制机构包括一根钢丝绳，钢丝绳上端固定在所述横向悬臂上，另一端向上绕过一个通过固定支臂安装在立柱上端的一个定滑轮后向下和保护器相连接。

这样，采用钢丝绳通过定滑轮带动保护器和横向悬臂联动实现控制，当电极棒向下运动导致液面上升过程中，保护器随液面上升而联动上升，机械式结构的联动方式，具有结构简单且联动可靠的特点。

作为优化，所述保护部分结构还包括一个套设在电极棒外的环形板状的定位板，定位板水平设置于炉体上方，所述气管为钢管且将保护器和定位板固连为一体。

这样，定位板，可以使得保护器下行到极限位置时进行限位，保证下方留有足够的熔融空间，也避免保护器下行过深和熔融金属液接触而损坏。同时，气管设置为钢管将保护器和定位板固连为一体，具有结构简单，整体性好的优点。

作为优化，所述保护部分结构还包括均布设置在定位板四周的三个滚轮支脚，滚轮支脚上端可转动地设置在定位板边缘位置，下端安装有一个滚轮，滚轮配合在设置在炉体外壁的竖向滑槽内，滚轮支脚和定位板之间还设置有弹簧，弹簧作用于滚轮支脚上端并使得滚轮支脚下端的滚轮压紧在竖向滑槽内。

这样，靠三个滚轮装置夹持在炉体外壁上上下运动，减少了摩擦力且避免了受力失衡而卡死，使保护器的升降均能保持平衡稳定顺利。

作为优化，所述出气孔位于保护器内侧面和下端面各设置有一圈，且位于内侧面的出气孔向内斜下方设置。这样，出气孔出气后能够从保护器内侧下方向外侧再向上环形流动，能够更好地将原本的空气排挤出炉体下部空间，提高保护效果。

综上所述，本发明能够随液面上升实现随动式气氛保护，具有实施简单，运行稳定可靠，气氛保护效果好的优点，提高了冶炼效果。

附图说明

图1为本发明实施时采用的金属电渣重熔冶炼装置的结构示意图。图中箭头表示运动方向。

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。

一种金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，该方法在于在金属电渣重熔冶炼装置中，设置有保护器和惰性气体气源相连，在冶炼过程中通过保护器对金属电渣重熔冶炼装置内部喷出惰性气体进行气氛保护，其要点在于，冶炼时将保护器置于金属电渣重熔熔液上方临近位置，并使其和电极棒联动，使得在电极棒逐渐下降导致液面上升时，保护器和液面联动上升，并使得保护器和液面处于固定的高度范围内，以保证液面的气氛保护效果。

更加具体地说，本发明实施时，先获取如图1所示的一种金属电渣重熔冶炼装置，包括整体呈炉体结构且位于安装台阶下方平面15的结晶器14，还包括竖向设置于结晶器14一侧的安装台阶上方平面1的立柱5，立柱5上方设置有横向悬臂4，横向悬臂4上靠电极棒夹头正对结晶器14安装有向下延伸进入结晶器的电极棒8，其中，还包括气氛保护装置，气氛保护装置包括保护部分结构和传动部分结构，所述保护部分结构具有一个保护器13，保护器13是位于炉体内并间隔地套设在电极棒8外部的环形空心结构，保护器13上沿周向均匀布置有出气孔17，保护器通过气管10和惰性气体气源相连，所述传动部分结构用于控制保护器随液面18上升而联动上升。

这样，在电渣重熔冶炼时，保护器位于液面上方临近位置（距离20-30mm），惰性气体从保护器出气孔喷出在液面上方形成保护气氛，由于传动部分结构可以使得保护器随液面上升而联动上升，这样，保护器始终处于液面上方临近位置喷气进行保护。故极大地提高了气氛保护效果，进而提高了冶炼效果。

其中，所述传动部分结构，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4和保护器13之间并能够靠横向悬臂的升降联动控制保护器的降升。

这样，冶炼过程中，可以控制横向悬臂缓缓下降，使得电极棒下端逐步延伸进入到结晶器内部下方位置，这样电极棒的移动引起电流的逐渐变化，提高冶炼效果；同时，靠联动装置将保护器和横向悬臂升降机构联动，使得电极棒下降导致液面上升过程中，保护器联动上升，始终处于液面上方临近液面位置，提高保护效果。

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4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升降电机2，升降电机2输出端通过减速器和竖向并列设置于立柱5一侧的丝杆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一根钢丝绳7，钢丝绳7上端固定在所述横向悬臂4上，另一端向上绕过一个通过固定支臂安装在立柱上端的一个定滑轮6后向下和保护器13相连接。

这样，采用钢丝绳通过定滑轮带动保护器和横向悬臂联动实现控制，当电极棒向下运动导致液面上升过程中，保护器随液面上升而联动上升，机械式结构的联动方式，具有结构简单且联动可靠的特点。

其中，所述保护部分结构还包括一个套设在电极棒外的环形板状的定位板11，定位板11水平设置于炉体上方，所述气管10为钢管且将保护器13和定位板11固连为一体。

这样，定位板，可以使得保护器下行到极限位置时进行限位，保证下方留有足够的熔融空间，也避免保护器下行过深和熔融金属液接触而损坏。同时，气管设置为钢管将保护器和定位板固连为一体，具有结构简单，整体性好的优点。

其中，所述保护部分结构还包括均布设置在定位板四周的三个滚轮支脚16，滚轮支脚16上端可转动地设置在定位板边缘位置，下端安装有一个滚轮12，滚轮12配合在设置在炉体外壁的竖向滑槽9内，滚轮支脚16和定位板11之间还设置有弹簧，弹簧作用于滚轮支脚16上端并使得滚轮支脚下端的滚轮12压紧在竖向滑槽内。

这样，靠三个滚轮装置夹持在炉体外壁上上下运动，减少了摩擦力且避免了受力失衡而卡死，使保护器的升降均能保持平衡稳定顺利。

其中，所述出气孔17位于保护器13内侧面和下端面各设置有一圈，且位于内侧面的出气孔向内斜下方设置。这样，出气孔出气后能够从保护器内侧下方向外侧再向上环形流动，能够更好地将原本的空气排挤出炉体下部空间，提高保护效果。

将上述装置用于金属电渣重熔冶炼时，先将电极棒下端焊接固定上一段需要熔融到金属液中的延伸电极，再采用电极棒夹头夹持住电极棒并使其位于结晶器轴心位置，控制电极棒下行并使得延伸电极下端和结晶器底部的导电板接触，此时定位板位于炉体上表面位置，然后往炉体内放入金属电渣，金属电渣淹没至临近保护器下端面位置处（距离20-30mm）；然后控制保护器喷出保护气体形成保护气氛，同时对电极棒进行通电，电极棒通过导电板和炉体底部的短网导线形成电流回路，对金属电渣加热使其熔化，当金属熔液液面漫过金属电渣表面位置时，延伸电极下端已熔融入金属熔液中，此时控制电极棒缓慢向下运动，液面随电极棒向下运动而逐渐上升，保护器在钢丝绳作用下随液面上升而上升，始终处于液面上方临近位置，实现联动保护，直至冶炼结束。

具体实施时，还可以进一步在横向悬臂上表面设置一个升降控制电机，将钢丝绳上端绕接在一个由升降控制电机连接控制的卷筒上，再在保护器下表面设置一个液面高度检测探头，将液面高度检测探头开关和升降控制电机相连，使得液面高度检测探头能够检测液面位置并控制升降控制电机运行以减缓或提升钢丝绳升降速度，确保保护器下表面和上升液面之间处于固定的高度范围，以进一步克服由于保护器上升速度和液面上升速度可能出现差异而带来的高程落差变化的影响，以更好地对液面实现气氛保护。

综上所述，本发明能够随液面上升实现随动式气氛保护，具有结构简单，运行稳定可靠，气氛保护效果好的优点，提高了冶炼效果。

Claims (7)

1.一种金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，该方法在于在金属电渣重熔冶炼装置中，设置有保护器和惰性气体气源相连，在冶炼过程中通过保护器对金属电渣重熔冶炼装置内部喷出惰性气体进行气氛保护，其特征在于，冶炼时将保护器置于金属电渣重熔熔液上方临近位置，并使其和电极棒联动，使得在电极棒逐渐下降导致液面上升时，保护器和液面联动上升，并使得保护器和液面处于固定的高度范围内，以保证液面的气氛保护效果。

2.如权利要求1所述的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，其特征在于，采用了以下结构的金属电渣重熔冶炼装置，该装置包括整体呈炉体结构且位于安装台阶下方平面的结晶器，还包括竖向设置于结晶器一侧的安装台阶上方平面的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极棒夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极棒，还包括气氛保护装置，气氛保护装置包括保护部分结构和传动部分结构，所述保护部分结构具有一个保护器，保护器是位于炉体内并间隔地套设在电极棒外部的环形空心结构，保护器上沿周向均匀布置有出气孔，保护器通过气管和惰性气体气源相连，所述传动部分结构用于控制保护器随液面上升而联动上升；所述传动部分结构，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保护器之间并能够靠横向悬臂的升降联动控制保护器的降升；

金属电渣重熔冶炼时，先将电极棒下端焊接固定上一段需要熔融到金属液中的延伸电极，再采用电极棒夹头夹持住电极棒并使其位于结晶器轴心位置，控制电极棒下行并使得延伸电极下端和结晶器底部的导电板接触，此时定位板位于炉体上表面位置，然后往炉体内放入金属电渣，金属电渣淹没至临近保护器下端面位置处；然后控制保护器喷出保护气体形成保护气氛，同时对电极棒进行通电，电极棒通过导电板和炉体底部的短网导线形成电流回路，对金属电渣加热使其熔化，当金属熔液液面漫过金属电渣表面位置时，延伸电极下端已熔融入金属熔液中，此时控制电极棒缓慢向下运动，液面随电极棒向下运动而逐渐上升，保护器在联动控制机构作用下随液面上升而上升，始终处于液面上方临近位置，实现联动保护，直至冶炼结束。

3.如权利要求2所述的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，其特征在于，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，升降电机输出端通过减速器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。

4.如权利要求2所述的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，其特征在于，所述联动控制机构包括一根钢丝绳，钢丝绳上端固定在所述横向悬臂上，另一端向上绕过一个通过固定支臂安装在立柱上端的一个定滑轮后向下和保护器相连接。

5.如权利要求1所述的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，其特征在于，所述保护部分结构还包括一个套设在电极棒外的环形板状的定位板，定位板水平设置于炉体上方，所述气管为钢管且将保护器和定位板固连为一体。

6.如权利要求5所述的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，其特征在于，所述保护部分结构还包括均布设置在定位板四周的三个滚轮支脚，滚轮支脚上端可转动地设置在定位板边缘位置，下端安装有一个滚轮，滚轮配合在设置在炉体外壁的竖向滑槽内，滚轮支脚和定位板之间还设置有弹簧，弹簧作用于滚轮支脚上端并使得滚轮支脚下端的滚轮压紧在竖向滑槽内。

7.如权利要求1所述的金属电渣重熔冶炼气氛保护方法，其特征在于，所述出气孔位于保护器内侧面和下端面各设置有一圈，且位于内侧面的出气孔向内斜下方设置。