CN108362256B - 一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置及观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置及观测方法，所述装置包括真空泵、虹吸管及存储容器；存储容器为密闭结构，存储容器顶部一侧与真空泵的吸气端连通；虹吸管为倒U形结构，且2条直边一长一短，其中长直边的开口端为排出端，其插入存储容器内并与存储容器密封连接，短直边的开口端为吸入端，用于插入熔渣内；虹吸管采用耐火材料制成或内壁衬有耐火材料，并设有加热装置，虹吸管与升降旋转装置相连。本发明通过将钢液和熔渣吸出，使金属熔池形貌的观察更加直观，并方便直接测量熔池深度，有利于对电渣重熔工艺过程参数优化给出准确指导。

Description

一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置及观测方法

技术领域

本发明涉及电渣重熔冶金技术领域，尤其涉及一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置及观测方法。

背景技术

在电渣重熔冶金技术中，结晶器内的金属溶池形貌，尤其是熔池的深度对于最终的钢锭的凝固组织有重要影响，同时也是衡量工艺过程中电制度及冷却制度是否合理的重要依据，对优化工艺参数具有重要的指导意义。

目前行业中多数采用两种方法来测定电渣重熔金属熔池形貌。第一种方法是在电渣重熔时，向溶池内加入示踪剂，如申请号为201610030636.X的专利提供了“一种电渣重熔金属熔池形貌的测定方法”，其特征是，在电渣重熔过程中每隔1.5～2.5小时向熔池中加入直径为4～6mm含硫量为24～34％的硫铁颗粒，每次加入量为140～200g，之后将电渣锭剖开，制成低倍酸浸试样来观察和测算出熔池的形貌。该方法虽然可以通过酸浸试样察看出失踪剂的位置，但很难推算出金属熔池的形貌尤其是熔池的深度；申请号为201611121679.5的专利提供了“一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法”，与申请号为201610030636.X的专利类似，只是将示踪剂改成了钨球，该方法中加入的直径为2～4mm的钨球，由于钨的熔点高密度大，加入的钨球都会沉积在金属熔池的底部，在后期剖开检验时已经很难观察出熔池的深度和形貌特征了。

第二种方法是采用“金属丝插入法”测定熔池形貌，文献《上海金属》(2004年第1期)发表的论文《电渣重熔金属熔池深度的实用测定方法》对“金属丝插入法”测定熔池形貌进行了介绍。该方法是用大于结晶器直径长度的金属棒，选结晶器直径长度的一段，按等分刻上七个测定点，也即每两点的距离为结晶器直径的六分之一，然后待用。当电渣重熔开始充填时，停电测量:快速将事先准备好的金属丝沿着结晶器直径方向金属棒刻好的七个点位置，一次一次地测得各点位置的熔池深度。该方法中，由于电渣重熔后的炉渣温度非常高，采用金属丝插入后直接会导致金属被熔断，即便是没有被熔断，由于渣层的存在会使金属熔池的深度很难被测出。此外，在测量过程中还要保证需要在一条线上进行多次等距离测量，在操作过程中难度非常大，同时还具有一定的危险性。

发明内容

本发明提供了一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置及观测方法，通过将钢液和熔渣吸出，使金属熔池形貌的观察更加直观，并方便直接测量熔池深度，有利于对电渣重熔工艺过程参数优化给出准确指导。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置，包括真空泵、虹吸管及存储容器；所述存储容器为密闭结构，存储容器顶部一侧与真空泵的吸气端连通；虹吸管为倒U形结构，且2条直边一长一短，其中长直边的开口端为排出端，其插入存储容器内并与存储容器密封连接，短直边的开口端为吸入端，用于插入熔渣内；虹吸管采用耐火材料制成或内壁衬有耐火材料，并设有加热装置，虹吸管与升降旋转装置相连。

所述加热装置为缠绕在虹吸管上的电阻丝，在虹吸管的吸入端，插入熔渣内以及熔渣渣面以上50～200mm的范围内不设电阻丝。

所述升降旋转装置由旋转盘及液压缸组成，液压缸的缸体固定在旋转盘上，其缸杆伸出端支撑在虹吸管的中部。

所述虹吸管的吸入端端面为锯齿状结构。

所述虹吸管的排出端端面与吸入端端面的高度差为800～1500mm。

所述虹吸管的排出端与存储容器连接处通过耐火泥密封。

所述虹吸管的外径为60～100mm，内径为20～50mm。

一种电渣重熔金属熔池底部形貌观测方法，包括如下步骤：

1)将电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置放置在待测电渣重熔炉的一侧；

2)在进行金属熔池形貌观测前1～3小时，通过电阻丝对虹吸管进行加热烘烤，未缠绕电阻丝的吸入端端部进行火焰烘烤，使其整体温度达到1200℃以上；

3)启动升降旋转装置，带动虹吸管动作，将虹吸管的吸入端插入到电渣重熔炉内，并使吸入端的端部插入到渣池和金属池内，直至锯齿状端面接触到电渣重熔炉内的钢锭；

4)启动真空泵，通过虹吸管将电渣重熔炉内金属池内的钢液和渣池内的熔渣全部吸出，并排入到存储容器中，之后将虹吸管的吸入端从电渣重熔炉内移出；

5)钢液和熔渣吸出后，电渣重熔炉内的金属池的底部形貌暴露在外，直接进行观察和测量即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过该辅助观测装置的使用，能够对金属熔池的底部形貌进行直观的观察，并可以对其熔池深度进行直接测量；

2)通过该装置的使用，能够方便对金属熔池内不同部位的深度进行更加精确的测量；

3)通过该装置的使用，不会给钢锭带来其它的污染，可以提高钢锭的金属收得率。

附图说明

图1是本发明所述一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置的结构示意图。

图中：1.真空泵 2.虹吸管 3.电阻丝 4.液压支撑架 5.密封圈 6.存储容器 7.电渣重熔炉 8.渣池 9.金属池 10.钢锭

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置，包括真空泵1、虹吸管2及存储容器6；所述存储容器6为密闭结构，存储容器6顶部一侧与真空泵1的吸气端连通；虹吸管2为倒U形结构，且2条直边一长一短，其中长直边的开口端为排出端，其插入存储容器6内并与存储容器6密封连接，短直边的开口端为吸入端，用于插入熔渣内；虹吸管2采用耐火材料制成或内壁衬有耐火材料，并设有加热装置，虹吸管2与升降旋转装置4相连。

所述加热装置为缠绕在虹吸管2上的电阻丝3，在虹吸管2的吸入端，插入熔渣内以及熔渣渣面以上50～200mm的范围内不设电阻丝3。

所述升降旋转装置4由旋转盘及液压缸组成，液压缸的缸体固定在旋转盘上，其缸杆伸出端支撑在虹吸管2的中部。

所述虹吸管2的吸入端端面为锯齿状结构。

所述虹吸管2的排出端端面与吸入端端面的高度差为800～1500mm。

所述虹吸管2的排出端与存储容器6连接处通过耐火泥密封。

所述虹吸管2的外径为60～100mm，内径为20～50mm。

一种电渣重熔金属熔池底部形貌观测方法，包括如下步骤：

1)将电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置放置在待测电渣重熔炉7的一侧；

2)在进行金属熔池形貌观测前1～3小时，通过电阻丝3对虹吸管2进行加热烘烤，未缠绕电阻丝3的吸入端端部进行火焰烘烤，使其整体温度达到1200℃以上；

3)启动升降旋转装置4，带动虹吸管2动作，将虹吸管2的吸入端插入到电渣重熔炉7内，并使吸入端的端部插入到渣池和金属池内，直至锯齿状端面接触到电渣重熔炉7内的钢锭10；

4)启动真空泵1，通过虹吸管2将电渣重熔炉7内金属池内的钢液和渣池内的熔渣全部吸出，并排入到存储容器6中，之后将虹吸管2的吸入端从电渣重熔炉7内移出；

5)钢液和熔渣吸出后，电渣重熔炉7内的金属池的底部形貌暴露在外，直接进行观察和测量即可。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

以下实施例中，所述一种电渣重熔金属熔池形貌观测辅助装置，所采用的虹吸管2为一端长一端短不对称的U形结构，采用抗热震性良好的耐火材料加工而成，外径为80mm，内径为30mm，吸入端与排出端的高度差H为1000mm。

为防止吸入端插入到金属熔池9底部时，管端面与钢锭10上表面贴合在一起，造成电渣重熔炉7内的渣池8的熔渣和金属池9内的钢液无法吸入虹吸管2中，将吸入端的端面设计成锯齿状结构。另外，为防止在吸入钢液和熔渣时，吸入物凝固在虹吸管2内，在虹吸管2上缠绕有电阻丝3，但自渣面600mm以上高度至吸入端端面范围内不设置电阻丝3。

在虹吸管2的中部设有升降旋转装置4，用于带动虹吸管2整体升降、旋转，实现吸入端进出电渣重熔炉7的操作。虹吸管2的排出端与存储容器6密封连接，在其连接处设有不定型耐火泥制作的密封圈5，在存储容器6侧壁的外上部设有真空泵1。

所述一种电渣重熔金属熔池形貌观测辅助装置的使用方法见如下具体实施例：

【实施例1】

本实施例中，仅进行金属池形貌的观测，观测后不再进行电渣重熔作业。

步骤1)，先将所述电渣重熔金属熔池形貌观测辅助装置放置在被测电渣重熔炉7的附近；

步骤2)，在进行金属熔池形貌观测前1小时，对虹吸管2上缠绕的电阻丝3通电，对虹吸管2进行加热烘烤，对没有缠绕电阻丝3的吸入端头部用火焰烘烤；使其整体温度达到1250℃；

步骤3)，将电渣重熔时用的自耗电极自电渣重熔炉7中移出，启动升降旋转装置4带动虹吸管2动作，将虹吸管2的吸入端插入到电渣重熔炉7内，并将其头部插入到渣池8和金属池9内，直至虹吸管2的锯齿状端面接触到钢锭10；

步骤4)，启动真空泵1，将电渣重熔炉7内金属池9的钢液和渣池8内的熔渣全部吸入到存储容器6内，之后将虹吸管2移出；

步骤5)，通过测量工具对电渣重熔炉7内的金属池9底部形貌进行测量。

【实施例2】

本实施例中，仅进行金属池形貌的观测，观测后不再进行电渣重熔作业。

步骤1)，先将所述电渣重熔金属熔池形貌观测辅助装置放置在被测电渣重熔炉7的附近；

步骤2)，在进行金属熔池形貌观测前2小时，对虹吸管2上缠绕的电阻丝3通电，对虹吸管2进行加热烘烤，对没有缠绕电阻丝3的吸入端头部用火焰烘烤；使其整体温度达到1300℃；

步骤3)，将电渣重熔时用的自耗电极自电渣重熔炉7中移出，启动升降旋转装置4带动虹吸管2动作，将虹吸管2的吸入端插入到电渣重熔炉7内，并将其头部插入到渣池8和金属池9内，直至虹吸管2的锯齿状端面接触到钢锭10；

步骤4)，启动真空泵1，将电渣重熔炉7内金属池9的钢液和渣池8内的熔渣全部吸入到存储容器6内，之后将虹吸管2移出；

步骤5)，通过测量工具对电渣重熔炉7内的金属池9底部形貌进行测量。

【实施例3】

本实施例中，先进行金属池形貌的观测，观测后再进行电渣重熔作业。

步骤1)，先将所述电渣重熔金属熔池形貌观测辅助装置放置在被测电渣重熔炉7的附近；

步骤2)，在进行金属熔池形貌观测前1小时，对虹吸管2上缠绕的电阻丝3通电，对虹吸管2进行加热烘烤，对没有缠绕电阻丝3的吸入端头部用火焰烘烤；使其整体温度达到1350℃；

步骤3)，将电渣重熔时用的自耗电极自电渣重熔炉7中移出，启动升降旋转装置4带动虹吸管2动作，将虹吸管2的吸入端插入到电渣重熔炉7内，并将其头部插入到渣池8和金属池9内，直至虹吸管2的锯齿状端面接触到钢锭10；

步骤4)，启动真空泵1，将电渣重熔炉7内金属池9的钢液和渣池8内的熔渣全部吸入到存储容器6内，之后将虹吸管2移出；

步骤5)，通过测量工具对电渣重熔炉7内的金属池9底部形貌进行测量。

步骤6)，测量完成后，将存储容器6中的钢液及熔渣再次倒入金属池内，并将自耗电极插入其中，继续进行电渣重熔作业。

【实施例4】

本实施例中，先进行金属池形貌的观测，观测后再进行电渣重熔作业。

步骤1)，先将所述电渣重熔金属熔池形貌观测辅助装置放置在被测电渣重熔炉7的附近；

步骤2)，在进行金属熔池形貌观测前2小时，对虹吸管2上缠绕的电阻丝3通电，对虹吸管2进行加热烘烤，对没有缠绕电阻丝3的吸入端头部用火焰烘烤；使其整体温度达到1400℃；

步骤3)，将电渣重熔时用的自耗电极自电渣重熔炉7中移出，启动升降旋转装置4带动虹吸管2动作，将虹吸管2的吸入端插入到电渣重熔炉7内，并将其头部插入到渣池8和金属池9内，直至虹吸管2的锯齿状端面接触到钢锭10；

步骤4)，启动真空泵1，将电渣重熔炉7内金属池9的钢液和渣池8内的熔渣全部吸入到存储容器6内，之后将虹吸管2移出；

步骤5)，通过测量工具对电渣重熔炉7内的金属池9底部形貌进行测量。

步骤6)，测量完成后，将存储容器6中的钢液及熔渣再次倒入金属池内，并将自耗电极插入其中，继续进行电渣重熔作业。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置，其特征在于，包括真空泵、虹吸管及存储容器；所述存储容器为密闭结构，存储容器顶部一侧与真空泵的吸气端连通；虹吸管为倒U形结构，且2条直边一长一短，其中长直边的开口端为排出端，其插入存储容器内并与存储容器密封连接，短直边的开口端为吸入端，用于插入熔渣内；虹吸管采用耐火材料制成或内壁衬有耐火材料，并设有加热装置，虹吸管与升降旋转装置相连；所述加热装置为缠绕在虹吸管上的电阻丝，在虹吸管的吸入端，插入熔渣内以及熔渣渣面以上50～200mm的范围内不设电阻丝；所述升降旋转装置由旋转盘及液压缸组成，液压缸的缸体固定在旋转盘上，其缸杆伸出端支撑在虹吸管的中部；所述虹吸管的吸入端端面为锯齿状结构。

2.根据权利要求1所述的一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置，其特征在于，所述虹吸管的排出端端面与吸入端端面的高度差为800～1500mm。

3.根据权利要求1所述的一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置，其特征在于，所述虹吸管的排出端与存储容器连接处通过耐火泥密封。

4.根据权利要求1所述的一种电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置，其特征在于，所述虹吸管的外径为60～100mm，内径为20～50mm。

5.一种电渣重熔金属熔池底部形貌观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将电渣重熔金属熔池底部形貌辅助观测装置放置在待测电渣重熔炉的一侧；

2）在进行金属熔池形貌观测前1～3小时，通过电阻丝对虹吸管进行加热烘烤，未缠绕电阻丝的吸入端端部进行火焰烘烤，使其整体温度达到1200℃以上；

3）启动升降旋转装置，带动虹吸管动作，将虹吸管的吸入端插入到电渣重熔炉内，并使吸入端的端部插入到渣池和金属池内，直至锯齿状端面接触到电渣重熔炉内的钢锭；

4）启动真空泵，通过虹吸管将电渣重熔炉内金属池内的钢液和渣池内的熔渣全部吸出，并排入到存储容器中，之后将虹吸管的吸入端从电渣重熔炉内移出；

5）钢液和熔渣吸出后，电渣重熔炉内的金属池的底部形貌暴露在外，直接进行观察和测量即可。