CN109883206A - 一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，包括上水套、下水套、高速导流套、铜坩埚内衬；铜坩埚盖板；高速导流套向下延伸至下水套内；在高速导流套设置在铜坩埚内衬的外侧；高速导流套与铜坩埚内衬之间设置一窄通道；高速导流套的上方用若干个高速导流套上支撑板固定在铜坩埚盖板上；高速导流套的下方用若干个高速导流套下支撑板固定在铜坩埚内衬上；在高速导流套上设置若干个调节装置，利用高速导流套与铜坩埚内衬窄通道，将冷却水流速提高，强迫冷却水紧贴铜坩埚内衬壁快速流动，改善自耗锭的结晶状况，消除可能会导致铜坩埚由于局部过热和变形从而缩短其使用寿命，避免表膜起泡危险，高速的水流带走坩埚内金属液热量，高效节能。

Description

一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置

技术领域

本发明涉及冶金设备，尤其涉及一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置。

背景技术

真空自耗重熔炉是应用真空重熔技术生产特殊钢的设备，通常采用电弧炉、电渣炉等作为前级设备，再对其生产的电极进行进一步重熔精炼。真空自耗炉作为重熔设备，可以有效改善材料的结晶组织结构、韧性等，可以使钢铁材料的综合性使用寿命等有效提高、从而获得更高质量的合金材料。而这种材料通常应用在一些高端领域的关键部位，如航天、航空、高铁等项目上，故对其各种性能的苛求是显而易见，这也相应的提高了对冶炼设备的要求。真空自耗炉是在真空条件下通过直流电弧对母材进行加热，在无渣和真空条件下，金属电极在直接电弧的高温作用下，迅速熔化并在水冷铜坩埚内进行再凝固，通过拉弧的热量令母材进行融化最终滴落在结晶器中得到需要的高端钢种。

铜坩埚是真空自耗炉设备中的关键部件，铜坩埚的主要作用之一是将熔池产生的热量及时传导出去，为自耗锭的顺序凝固创造冷却条件。随着真空自耗炉冶炼锭子重量及直径的增大，在相同截面积坩埚上需要带走的热量也越来越多，铜坩埚工作环境的特殊性在于：内部高温，温度可达1500℃～1900℃，因此对冷却效果的要求很高，目前，国内主要通过增大进水口，出水口管径及增大坩埚衬与水套外壁间距，以此通过更大的水量来带走金属凝固热，同时为了减少铜坩埚变形，国内多采用增加铜板的厚度、在外壳结构上采用膨胀节、在外壳与内筒之间焊接钢筋和在内筒外侧焊接筋条等方式来减少真空自耗炉坩埚的变形。增加铜板的厚度一方面增加了结晶器的生产成本，另一方面减弱了铜坩埚的导热能力，影响结晶器的使用效果，使结晶器内铸锭组织变得粗大，降低了铸锭的质量。同时，如果冷却效果不达标会造成出水口水温高，冷却水在铜坩埚与上水套壁区域容易产生气囊，气体不能有效导热，致使铜坩埚上部容易过热变形，严重时会熔化，不但影响铜坩埚使用寿命，而且会造成安全事故。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，本发明实现了一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，包括上水套、下水套、高速导流套、铜坩埚内衬；铜坩埚盖板；所述的上水套的上端与所述的铜坩埚盖板固定连接；所述的上水套的下端用高速导流套法兰与高速导流套固定；高速导流套法兰与设置在下水套上的水套固定圈固定连接；所述的高速导流套向下延伸至下水套内；在所述的高速导流套设置在铜坩埚内衬的外侧；所述的高速导流套与所述的铜坩埚内衬之间设置一窄通道；所述的高速导流套的上方用若干个高速导流套上支撑板固定在所述的铜坩埚盖板上；所述的高速导流套的下方用若干个高速导流套下支撑板固定在所述的铜坩埚内衬上；在所述的高速导流套上设置若干个调节装置。

进一步，在所述的高速导流套法兰与所述的水套固定圈之间设置V型密封圈；在所述的高速导流套上支撑板的外侧，在所述的铜坩埚衬盖板的下方固定连接法兰；在连接法兰上设置一凹槽；在凹槽中嵌入所述的高速导流套上支撑板。

进一步，所述的高速导流套下支撑板的下端设置在铜坩埚底板上；若干个铜坩埚底板沿铜坩埚内衬设置；铜坩埚底板间隔设置。

进一步，所述的高速导流套法兰的上方固定至少一个高速导流套加强板；高速导流套加强板另一侧与所述的高速导流套固定。

优选地，所述的高速导流套与铜坩埚内衬的窄通道的宽度为1-10mm；所述的高速导流套上端与铜坩埚盖板的间距为5-30mm。

进一步，在所述的下水套的底部设置进水管；在上水套的一侧设置出水管。

进一步，所述的调节装置在高速导流套四周对称均匀分布，从高速导流套上端到下端平行排列。

进一步，所述的调节装置还包括调节螺栓、锁紧螺母、陶瓷球；调节螺栓与高速导流套螺栓连接；在调节螺栓上用锁紧螺母固定，在调节螺栓的一端上设置一空腔，在空腔内放置若干个陶瓷球。

进一步，所述的真空自耗炉熔炼高速冷却装置内部设置铜坩埚。

本发明的技术效果在于，利用本发明中的高速导流套与铜坩埚内衬窄通道1-10mm，经实际运转测试，能够将直径为1200mm的真空自耗炉用铜坩埚水流速提高至少达8m/s，比现有常规铜坩埚水流速提高5倍以上，强迫冷却水紧贴铜坩埚内衬壁快速流动，改善自耗锭的结晶状况，还可以消除可能会导致铜坩埚由于局部过热和变形从而缩短其使用寿命，避免表膜起泡危险，高速的水流带走坩埚内金属液热量，高效节能；解决了现有技术中的技术问题。

再者，本发明中的铜坩埚内衬通过锁紧螺母来实现与高速导流套之间的压紧及对中，轻调锁紧螺母至铜坩埚内衬外壁接触，锁紧螺母前端使用陶瓷球，在高速导流套四周对称均匀分布，从高速导流套上端到下端有多组锁紧螺母平行排列，这种结构布局，一方面通过调节锁紧螺母至铜坩埚内衬外壁接触实现坩埚对中调节，另一方便在锁紧螺母前端使用陶瓷球可防止铜坩埚内衬外壁磨损、变形，延长真空自耗炉坩埚衬的使用寿命。

附图说明

图1：为本发明的立体示意图；

图2：为本发明的左视方向示意图；

图3：本发明的仰视方向示意图；

图4：本发明在A-A方向半剖示意图；

图5：本发明在B-B方向半剖示意图；

图6：本发明的II位置放大示意图；

图7：本发明的Ⅲ位置放大示意图；

图8：本发明的Ⅳ位置放大示意图；

图9：本发明的Ⅴ位置放大示意图；

图10：本发明的Ⅵ位置放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本实施例中结合附图1、附图2、附图4、附图5所示。公开了一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，包括上水套1、下水套2、高速导流套3、铜坩埚内衬4；铜坩埚盖板42；上水套1的上端与铜坩埚盖板42固定连接；上水套1的下端用高速导流套法兰33与高速导流套3固定；形成了上水套的腔体结构；高速导流套法兰33与设置在下水套2上的水套固定圈21固定连接；高速导流套3向下延伸至下水套2内；形成了高速导流套法兰33在下水套2内的机构，在高速导流套3设置在铜坩埚内衬4的外侧；高速导流套3与铜坩埚内衬4之间设置一窄通道9；利用窄通道9，在本实施例中，经实际运转测试，能够将直径为1200mm的真空自耗炉用铜坩埚水流速提高至少达8m/s，比现有常规铜坩埚水流速提高5倍以上，强迫冷却水紧贴铜坩埚内衬壁快速流动，改善自耗锭的结晶状况，还可以消除可能会导致铜坩埚由于局部过热和变形从而缩短其使用寿命，避免表膜起泡危险，高速的水流带走坩埚内金属液热量，高效节能；解决了现有技术中的技术问题。在高速导流套3的上方用若干个高速导流套上支撑板31固定在铜坩埚盖板42上；高速导流套3的下方用若干个高速导流套下支撑板32固定在铜坩埚内衬4上；这样，形成了高速导流套3的固定结构，为实现窄通道9提供了结构的保证，为了实现在铜坩埚内衬4与高速导流套3之间的压紧及对中的效果，在高速导流套3上设置若干个调节装置10，解决了实现坩埚对中调节，可防止铜坩埚内衬4外壁磨损、变形，延长真空自耗炉坩埚内衬的使用寿命。

结合附图7、附图8所示，在高速导流套法兰33与水套固定圈21之间设置V型密封圈34；用于高速导流套法兰33与水套固定圈21之间的密封，使得上水套1和下水套2之间密封，在高速导流套上支撑板31的外侧，在铜坩埚衬盖板42的下方固定连接法兰43；在连接法兰43上设置一凹槽6；在凹槽6中嵌入高速导流套上支撑板31，采用上述的结构，用于固定高速导流套3。

结合附图6、附图10所示，高速导流套下支撑板32的下端设置在铜坩埚底板41上；若干个铜坩埚底板41沿铜坩埚内衬4设置；铜坩埚底板41间隔设置，这样水就从铜坩埚底板41之间流入到窄通道9中。

结合附图5所示，高速导流套法兰33的上方固定至少一个高速导流套加强板35；高速导流套加强板35另一侧与高速导流套3固定，利用高速导流套加强板35对于高速导流套3进行加强固定，使其结构能够适应更快地冷却水的流速。

结合附图4、附图5所示，高速导流套3与铜坩埚内衬4的窄通道的宽度为1-10mm；高速导流套3上端与铜坩埚盖板42的间距为5-30mm。这样的结构，主要是为了保证真空自耗炉用铜坩埚水流速能够提高。

为了达到上述的技术效果，结合附图2、附图3所示，在下水套2的底部设置进水管7；在上水套1的一侧设置出水管8，形成了本实施例与外部冷却水的连接结构。

结合附图9、附图4、附图5所示，调节装置10在高速导流套3四周对称均匀分布，从高速导流套3上端到下端平行排列。调节装置10还包括调节螺栓52、锁紧螺母5、陶瓷球51；调节螺栓52与高速导流套3螺栓连接；在调节螺栓52上用锁紧螺母5固定，在调节螺栓52的一端上设置一空腔，在空腔内放置若干个陶瓷球51。这样的结构，通过锁紧螺母5来实现与高速导流套3之间的压紧及对中，轻调锁紧螺母5至铜坩埚内衬4外壁接触，锁紧螺母前端使用陶瓷球51，在高速导流套3四周对称均匀分布，从高速导流套3上端到下端有多组锁紧螺母5平行排列，这种结构布局，一方面通过调节锁紧螺母5至铜坩埚内衬4外壁接触实现坩埚对中调节，另一方便在锁紧螺母5前端使用陶瓷球51可防止铜坩埚内衬4外壁磨损、变形，延长真空自耗炉坩埚衬的使用寿命。

结合附图1、附图2所示，在本实施例中的真空自耗炉熔炼高速冷却装置内部设置铜坩埚11。

在本实施例中，冷却水从进水管7进入，冷却水先填充满下水套2，水流再通过高速导流套3与铜坩埚内衬4的窄通道9，强迫冷却水紧贴铜坩埚内衬4的外壁快速流动，水流高速通过快速带走铜坩埚11内熔融金属热量，以达到改善自耗锭的结晶状况，水流填充满高速导流套3与铜坩埚内衬4之间窄通道上方的高速导流套上支撑板31之间的缺口处流出，冷却水经出水管8流回，形成冷却水的循环。本实施例中，高速的水流带走坩埚内金属液热量，高效节能；解决了现有技术中的国内多采用增加铜板的厚度、在外壳结构上采用膨胀节、在外壳与内筒之间焊接钢筋和在内筒外侧焊接筋条等方式来减少真空自耗炉坩埚的变形。增加铜板的厚度一方面增加了结晶器的生产成本，另一方面减弱了铜坩埚的导热能力，影响结晶器的使用效果，使结晶器内铸锭组织变得粗大，降低了铸锭的质量。同时，如果冷却效果不达标会造成出水口水温高，冷却水在铜坩埚与上水套壁区域容易产生气囊，气体不能有效导热，致使铜坩埚上部容易过热变形，严重时会熔化，不但影响铜坩埚使用寿命，而且会造成安全事故的技术问题。

作为本发明优选的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，也是本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，包括上水套、下水套、高速导流套、铜坩埚内衬；铜坩埚盖板；所述的上水套的上端与所述的铜坩埚盖板固定连接；所述的上水套的下端用高速导流套法兰与高速导流套固定；高速导流套法兰与设置在下水套上的水套固定圈固定连接；所述的高速导流套向下延伸至下水套内；在所述的高速导流套设置在铜坩埚内衬的外侧；所述的高速导流套与所述的铜坩埚内衬之间设置一窄通道；所述的高速导流套的上方用若干个高速导流套上支撑板固定在所述的铜坩埚盖板上；所述的高速导流套的下方用若干个高速导流套下支撑板固定在所述的铜坩埚内衬上；在所述的高速导流套上设置若干个调节装置。

2.如权利要求1所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，在所述的高速导流套法兰与所述的水套固定圈之间设置V型密封圈；在所述的高速导流套上支撑板的外侧，在所述的铜坩埚衬盖板的下方固定连接法兰；在连接法兰上设置一凹槽；在凹槽中嵌入所述的高速导流套上支撑板。

3.如权利要求1所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，所述的高速导流套下支撑板的下端设置在铜坩埚底板上；若干个铜坩埚底板沿铜坩埚内衬设置；铜坩埚底板间隔设置。

4.如权利要求2所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，所述的高速导流套法兰的上方固定至少一个高速导流套加强板；高速导流套加强板另一侧与所述的高速导流套固定。

5.如权利要求4所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，所述的高速导流套与铜坩埚内衬的窄通道的宽度为1-10mm；所述的高速导流套上端与铜坩埚盖板的间距为5-30mm。

6.如权利要求1所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，在所述的下水套的底部设置进水管；在上水套的一侧设置出水管。

7.如权利要求1所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，所述的调节装置在高速导流套四周对称均匀分布，从高速导流套上端到下端平行排列。

8.如权利要求7所述的一种真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，所述的调节装置还包括调节螺栓、锁紧螺母、陶瓷球；调节螺栓与高速导流套螺栓连接；在调节螺栓上用锁紧螺母固定，在调节螺栓的一端上设置一空腔，在空腔内放置若干个陶瓷球。

9.如权利要求1-8任意一种所述的真空自耗炉熔炼高速冷却装置，其特征在于，所述的真空自耗炉熔炼高速冷却装置内部设置铜坩埚。