CN110373553B - 一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法，装置包括环形保护气氛喷管、除氧喷管、气流缓冲罩及保护气氛导流器，环形保护气氛喷管位于水冷结晶器顶部，用以产生密封气幕；除氧喷管均布在自耗电极圆周侧，用以去除冶炼环境内氧气；气流缓冲罩安装在除氧喷管底部喷头外部，用以避免保护气氛直吹渣层；保护气氛导流器位于环形保护气氛喷管上方，用以促进保护气氛和烟尘定向流动。方法为：向水冷结晶器内加入引弧剂，调整自耗电极至指定高度；接通除氧喷管，向水冷结晶器内通入保护气氛进行除氧；接通电源完成起弧，调节流量，完成渣料填加，之后提高流量；接通环形保护气氛喷管，生成密封气幕；启动除尘，开设精炼；实时调整除氧喷管高度，直至精炼结束。

Description

一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法

技术领域

本发明属于电渣重熔技术领域，特别是涉及一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法。

背景技术

电渣重熔技术在20世纪50年代开始投入工业化生产，并已成为现代金属材料冶炼的重要手段之一。利用电渣重熔技术进行金属冶炼时，具体通过流经渣池的电流来产生的渣阻热，以使自耗电极的端部逐渐熔化，而熔化后的金属液滴在重力的作用下通过熔融态的渣层进入水冷结晶器中，并在水冷结晶器的强制冷却条件下形成钢锭，直至完成金属材料的精炼。

目前，大多数电渣重熔冶炼过程都是在大气环境下直接进行的，导致冶炼过程中存在自耗电极二次氧化的问题，同时还存在合金元素烧损严重、金属收得率低、冶炼后钢材全氧质量分数过高等问题，并且在大气环境下冶炼时，对冶炼气氛难于控制，所得产品质量波动较大。

为此，申请号为201811315054.1的中国专利，公开了一种可防止活泼金属烧损的电渣炉，该电渣炉在自耗电极上固定有由合金化元素制成的吹气管，在冶炼过程中，由吹气管内吹入保护性气体，在自耗电极熔化的同时，吹气管熔化进入渣池达到合金化的作用。但是，由吹气管内吹入保护性气体容易造成渣池喷溅，而吹气管需要特殊加工，且需要焊接于自耗电极上，导致生产成本较高，合金元素收得率也无法保证。

另外，申请号为201610410331.1的中国专利，公开了一种带密封功能的电渣重熔炉，在水冷结晶器上部设有柔性材料制成密封保护罩，用以实现冶炼过程的相对密封。但是，该电渣炉虽然能起到防止保护罩外的氧气进入电渣炉内，却无法彻底去除保护罩内的氧气，也就无法确保稳定的冶炼环境，而产品质量的稳定性也不易保证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法，首次引入气幕密封方式，用以保证稳定的冶炼环境；增设了除氧喷管，可以有效将冶炼环境内的氧气去除，提高产品质量的稳定性；除氧喷管底部的喷头外部增设有气流缓冲罩，有效避免保护气氛直吹渣层，降低渣池喷溅和粉尘污染；密封气幕上方增设了保护气氛导流器，用以在密封气幕上方形成微负压，既不影响气幕密封效果，又可以促进保护气氛和烟尘的定向流动，更加便于除尘。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电渣炉自耗电极防氧化装置，包括环形保护气氛喷管、转接法兰、第一电磁控制阀、除氧喷管、喷头、气流缓冲罩、保护气氛导流器、第二电磁控制阀及除氧喷管高度调节气缸；所述转接法兰固定卡装在水冷结晶器的顶部筒口处，所述环形保护气氛喷管同心固装在转接法兰上部，在环形保护气氛喷管的外壁面上开设有保护气氛进气口，保护气氛进气口通过第一电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；在所述环形保护气氛喷管的内壁面上开设有若干保护气氛出气孔，若干保护气氛出气孔沿环形保护气氛喷管圆周方向均布设置，保护气氛由保护气氛出气孔喷出并形成密封气幕；所述除氧喷管数量若干，若干除氧喷管竖直设置且均布在自耗电极圆周侧，除氧喷管下端延伸至水冷结晶器内部，所述喷头安装在除氧喷管下端管口，所述气流缓冲罩安装在喷头外部；所述除氧喷管上端通过第二电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；所述保护气氛导流器位于环形保护气氛喷管上方，且保护气氛导流器套装在除氧喷管外侧，保护气氛导流器通过导流器支架固定在环形保护气氛喷管外管壁上，保护气氛导流器内部分布有若干导流风扇；所述除氧喷管高度调节气缸位于环形保护气氛喷管上方，除氧喷管高度调节气缸的活塞杆通过传力架与除氧喷管相固连，通过活塞杆的伸缩对除氧喷管的高度位置进行调节；在所述水冷结晶器正上方设置有除尘罩。

所述气流缓冲罩包括一级挡板和二级挡板，所述一级挡板采用圆弧形结构，一级挡板弧顶朝向且位于喷头正下方；所述二级挡板采用锥筒形结构，二级挡板套装在喷头外部且大径端朝下，所述一级挡板通过若干吊杆固连在二级挡板上，在二级挡板与一级挡板之间形成环向气流出口。

一种电渣炉自耗电极防氧化方法，采用了所述的电渣炉自耗电极防氧化装置，包括如下步骤：

步骤一：向水冷结晶器内加入引弧剂，然后控制自耗电极下降至指定高度位置，使自耗电极底端与引弧剂上表面相距50mm～100mm；

步骤二：开启第二电磁控制阀，保护气氛依次通过第二电磁控制阀、除氧喷管及喷头流入水冷结晶器内，完成水冷结晶器内部的除氧，将保护气氛的气体流量控制在5～7L/min，除氧时间控制在5～8min；

步骤三：接通自耗电极与水冷结晶器之间的电源，完成起弧，然后调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在≤0.5L/min，同时从自耗电极四周向水冷结晶器内加入渣料；

步骤四：当渣料填加结束后，再次调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在2～3L/min；

步骤五：开启第一电磁控制阀，保护气氛依次通过第一电磁控制阀、保护气氛进气口、环形保护气氛喷管及保护气氛出气孔流出，并在环形保护气氛喷管与自耗电极之间形成密封气幕；

步骤六：启动保护气氛导流器和除尘罩，使保护气氛和烟尘的定向流向除尘罩，同时开始精炼；

步骤七：在精炼过程中，通过除氧喷管高度调节气缸匀速控制除氧喷管上移，并保证喷头与渣层上表面之间的距离始终保持在50mm～100mm，直至精炼结束。

本发明的有益效果：

本发明的电渣炉自耗电极防氧化装置及方法，首次引入气幕密封方式，用以保证稳定的冶炼环境；增设了除氧喷管，可以有效将冶炼环境内的氧气去除，提高产品质量的稳定性；除氧喷管底部的喷头外部增设有气流缓冲罩，有效避免保护气氛直吹渣层，降低渣池喷溅和粉尘污染；密封气幕上方增设了保护气氛导流器，用以在密封气幕上方形成微负压，既不影响气幕密封效果，又可以促进保护气氛和烟尘的定向流动，更加便于除尘。

附图说明

图1为本发明的一种电渣炉自耗电极防氧化装置的结构示意图；

图2为图1中I部放大图；

图中，1—环形保护气氛喷管，2—转接法兰，3—第一电磁控制阀，4—除氧喷管，5—喷头，6—气流缓冲罩，7—保护气氛导流器，8—第二电磁控制阀，9—除氧喷管高度调节气缸，10—水冷结晶器，11—保护气氛进气口，12—保护气氛出气孔，13—自耗电极，14—导流器支架，15—传力架，16—除尘罩，17—一级挡板，18—二级挡板，19—吊杆，20—渣层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种电渣炉自耗电极防氧化装置，包括环形保护气氛喷管1、转接法兰2、第一电磁控制阀3、除氧喷管4、喷头5、气流缓冲罩6、保护气氛导流器7、第二电磁控制阀8及除氧喷管高度调节气缸9；所述转接法兰2固定卡装在水冷结晶器10的顶部筒口处，所述环形保护气氛喷管1同心固装在转接法兰2上部，在环形保护气氛喷管1的外壁面上开设有保护气氛进气口11，保护气氛进气口11通过第一电磁控制阀3与保护气氛供气源相连通；在所述环形保护气氛喷管1的内壁面上开设有若干保护气氛出气孔12，若干保护气氛出气孔12沿环形保护气氛喷管1圆周方向均布设置，保护气氛由保护气氛出气孔12喷出并形成密封气幕；所述除氧喷管4数量若干，若干除氧喷管4竖直设置且均布在自耗电极13圆周侧，除氧喷管4下端延伸至水冷结晶器10内部，所述喷头5安装在除氧喷管4下端管口，所述气流缓冲罩6安装在喷头5外部；所述除氧喷管4上端通过第二电磁控制阀8与保护气氛供气源相连通；所述保护气氛导流器7位于环形保护气氛喷管1上方，且保护气氛导流器7套装在除氧喷管4外侧，保护气氛导流器7通过导流器支架14固定在环形保护气氛喷管1外管壁上，保护气氛导流器7内部分布有若干导流风扇；所述除氧喷管高度调节气缸9位于环形保护气氛喷管1上方，除氧喷管高度调节气缸9的活塞杆通过传力架15与除氧喷管4相固连，通过活塞杆的伸缩对除氧喷管4的高度位置进行调节；在所述水冷结晶器10正上方设置有除尘罩16。

所述气流缓冲罩6包括一级挡板17和二级挡板18，所述一级挡板17采用圆弧形结构，一级挡板17弧顶朝向且位于喷头5正下方；所述二级挡板18采用锥筒形结构，二级挡板18套装在喷头5外部且大径端朝下，所述一级挡板17通过若干吊杆19固连在二级挡板18上，在二级挡板18与一级挡板17之间形成环向气流出口。

一种电渣炉自耗电极防氧化方法，采用了所述的电渣炉自耗电极防氧化装置，包括如下步骤：

步骤一：向水冷结晶器10内加入引弧剂，然后控制自耗电极13下降至指定高度位置，使自耗电极13底端与引弧剂上表面相距69mm；

步骤二：开启第二电磁控制阀8，保护气氛(本实施例中的保护气氛为氩气)依次通过第二电磁控制阀8、除氧喷管4及喷头5流入水冷结晶器10内，完成水冷结晶器10内部的除氧，将保护气氛的气体流量控制在6L/min，除氧时间控制在7min；

步骤三：接通自耗电极13与水冷结晶器10之间的电源，完成起弧，然后调整第二电磁控制阀8开度，将保护气氛的气体流量控制在0.35L/min，同时从自耗电极13四周向水冷结晶器10内加入渣料；

步骤四：当渣料填加结束后，再次调整第二电磁控制阀8开度，将保护气氛的气体流量控制在2.5L/min；

步骤五：开启第一电磁控制阀3，保护气氛依次通过第一电磁控制阀3、保护气氛进气口11、环形保护气氛喷管1及保护气氛出气孔12流出，并在环形保护气氛喷管1与自耗电极13之间形成密封气幕；

步骤六：启动保护气氛导流器7和除尘罩16，使保护气氛和烟尘的定向流向除尘罩16，同时开始精炼；

步骤七：在精炼过程中，通过除氧喷管高度调节气缸9匀速控制除氧喷管4上移，并保证喷头5与渣层20上表面之间的距离始终保持在76mm，直至精炼结束。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种电渣炉自耗电极防氧化装置，其特征在于：包括环形保护气氛喷管、转接法兰、第一电磁控制阀、除氧喷管、喷头、气流缓冲罩、保护气氛导流器、第二电磁控制阀及除氧喷管高度调节气缸；所述转接法兰固定卡装在水冷结晶器的顶部筒口处，所述环形保护气氛喷管同心固装在转接法兰上部，在环形保护气氛喷管的外壁面上开设有保护气氛进气口，保护气氛进气口通过第一电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；在所述环形保护气氛喷管的内壁面上开设有若干保护气氛出气孔，若干保护气氛出气孔沿环形保护气氛喷管圆周方向均布设置，保护气氛由保护气氛出气孔喷出并形成密封气幕；所述除氧喷管数量若干，若干除氧喷管竖直设置且均布在自耗电极圆周侧，除氧喷管下端延伸至水冷结晶器内部，所述喷头安装在除氧喷管下端管口，所述气流缓冲罩安装在喷头外部；所述除氧喷管上端通过第二电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；所述保护气氛导流器位于环形保护气氛喷管上方，且保护气氛导流器套装在除氧喷管外侧，保护气氛导流器通过导流器支架固定在环形保护气氛喷管外管壁上，保护气氛导流器内部分布有若干导流风扇；所述除氧喷管高度调节气缸位于环形保护气氛喷管上方，除氧喷管高度调节气缸的活塞杆通过传力架与除氧喷管相固连，通过活塞杆的伸缩对除氧喷管的高度位置进行调节；在所述水冷结晶器正上方设置有除尘罩；所述气流缓冲罩包括一级挡板和二级挡板，所述一级挡板采用圆弧形结构，一级挡板弧顶朝向且位于喷头正下方；所述二级挡板采用锥筒形结构，二级挡板套装在喷头外部且大径端朝下，所述一级挡板通过若干吊杆固连在二级挡板上，在二级挡板与一级挡板之间形成环向气流出口。

2.一种电渣炉自耗电极防氧化方法，采用了权利要求1所述的电渣炉自耗电极防氧化装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：向水冷结晶器内加入引弧剂，然后控制自耗电极下降至指定高度位置，使自耗电极底端与引弧剂上表面相距50mm～100mm；

步骤二：开启第二电磁控制阀，保护气氛依次通过第二电磁控制阀、除氧喷管及喷头流入水冷结晶器内，完成水冷结晶器内部的除氧，将保护气氛的气体流量控制在5～7L/min，除氧时间控制在5～8min；

步骤三：接通自耗电极与水冷结晶器之间的电源，完成起弧，然后调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在≤0.5L/min，同时从自耗电极四周向水冷结晶器内加入渣料；

步骤四：当渣料填加结束后，再次调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在2～3L/min；

步骤五：开启第一电磁控制阀，保护气氛依次通过第一电磁控制阀、保护气氛进气口、环形保护气氛喷管及保护气氛出气孔流出，并在环形保护气氛喷管与自耗电极之间形成密封气幕；

步骤六：启动保护气氛导流器和除尘罩，使保护气氛和烟尘的定向流向除尘罩，同时开始精炼；

步骤七：在精炼过程中，通过除氧喷管高度调节气缸匀速控制除氧喷管上移，并保证喷头与渣层上表面之间的距离始终保持在50mm～100mm，直至精炼结束。

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