CN201495269U - 电渣重熔炉电极和炼高氮钢电渣重熔炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于特种钢的冶炼技术领域，特别是涉及冶炼含多种氮化物高氮钢的电渣重熔炉和特别是电极。电渣重熔炉的电极，包括主杆和与钢渣液或钢液接触的电弧端，其特征在于：主杆与电弧端为一体或可分离，电极内设有导气通道，电弧端从最顶端向主杆方向不同高度部位设有两个或多个出气微孔，出气微孔与导气通道相通。优点：可向钢渣液或钢液中不同位置提供微量氮气，产生不同能量级别的等离子体氮，和离子氮，一定程度上提高不同氮化物的速度，和控制合成各种氮化物的数量。防止氮气以气体方式存在于成品钢中。

Description

电渣重熔炉电极和炼高氮钢电渣重熔炉

技术领域

本实用新型属于特种钢的冶炼技术领域，特别是涉及冶炼含多种氮化物高氮钢的电渣重熔炉用的电极，和电渣重熔炉。其特种钢主要指各种模具钢、轴承钢、不锈钢、高速钢、工具钢、弹簧钢等。

背景技术

高氮钢具有优异的力学性能、良好的耐腐蚀性能，因而受到国内外的广泛重视。采用液态钢水制备高氮钢的方法有：感应炉熔炼、电弧炉熔炼、氮气吹洗、AOD熔炼、等离子弧熔炼、ASR熔炼。

目前，加压电渣重熔是目前商业上生产高氮钢的有效方法。但是加压电渣重熔存在设备和操作复杂，成分不均匀，需要经过两次或两次以上的重熔。有人用添加氮化合金进行制备高氮钢，虽然技术简单，但氮化合金的成本高，而且钢中没有固溶氮；德国的力压电渣炉所采用的合金化方式是在冶炼的过程中不断向渣池中加入氮化合金，但是由于生产工艺的不稳定，尤其是氮合金化技术方式的不完善，造成钢锭中元素分布不均匀，尤其是氮元素不均匀，有时必须进行二次重熔，成品合格率较低。

中国专利申请200810011052.3《加压电渣炉冶炼高氮钢的方法》，东北大学利用自己设计的加压电渣炉并提供一种加压电渣炉治炼高氮钢的方法，采用固态起弧造渣方式起弧和在自耗复合电极上均匀焊接装有氮化合金和脱氧剂的合金管的方式进行氮合金化，在超过常压的密闭冶炼室内进行冶炼。但是氮化合金成本高，制造自耗复合电极也要较高的费用，而且在高温下在电渣重熔炉中加压电渣炉有一定的危险性。

中国专利申请200820012161.2《一种平衡加压电渣炉内气体和冷却水压力的设备》东北大学提供了一种对钢液面上的保护性气体进行平衡的技术，但当保护性气用氮气在钢渣液或钢液面时，氮气与提供其它合金元素(Mn、Cr、Mo、V、Nb和Ti等以及Fe)的钢渣接触面太小，而且氮气在钢渣液面要一定时等条件才能与合金元素以及Fe化合成氮化物。总之：这种电渣炉中冶炼获得氮化物要耗大量电能保证长时间化合反映时间，而且在钢渣液面氮气与其它合金元素结合率不高，即获得氮化物的量很少，达不到理想高氮钢的要求。

中国专利申请200910045525.6《直流等离子冶炼电炉》广西新振锰业集团有限公司提供了一种直流等离子冶炼电炉，直流电源A、B经短网与电极连接，每个电极中心设有电极充气管，电极充气管通过供气管与压缩空气源连接，充气的电极在炉膛内产生等离子电弧熔化炉料，得到铁合金产品。优点是该电炉使用多回路直流电源，短网电抗为零、设备无涡流损耗，压缩空气经电离产生等离子弧光温度高且稳定，熔炼坩埚大，电极控制准确，适合工业化使用。该技术以压缩空气作为产生等离子的物质源，冶炼热源只由等离子体提供，温度高于电弧光。其不足之处：一是对于钨等需要特别高温才能合成氮化钨的个别金属有益，但对铁等需要不太高温就能合成氮化铁的一些低温金属产生稳定的、含量高氮化物不利。二是整个冶炼过程中，需很大量的空气从电极产生电弧端头排出以保证足量的等离子体供应，则电极排出空气口的压力太大，钢渣液或钢液被吹得远离电极成飞浅，有很大的安全隐患。三是双回路、多回路电源供电，不适应冶炼和结晶同在一个炉并同时进行的电渣重熔炉。四是大量的空气从电极进入钢渣液或钢液，不可用完全变为等离子体氮和离子氮，总有少量氮气以气体状态固溶在钢中，使钢产生孔隙，质量大大降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能向钢渣液或钢液提供不同能量级别的等离子体氮和离子氮的电渣重熔炉的电极，以及不同能量级别的等离子体氮和离子氮的电渣重熔炉。

本实用新型的构思是：电渣重熔炉的电极与钢渣液或钢液接触的不同部位导电电流量不同，产生的电弧在不同部位具有的能量也不同。一般电弧焊机在40伏左右电压，100安左右电流条件下，氮气就可变为等离子体氮作为切割金属之用。而电渣重熔炉中的电极用40伏电压时，一般用1000安以上的超大电流，甚至3000安以上的超大电流产生强大电弧用于炼钢。如果只在电渣重熔炉电极的1000安以上超大电流的某一个部位放出微量氮气，则该部位微量氮气产生的等离子体氮能量很高，不适应与低温金属铁等合成稳定、保和度高的氮化铁等低温氮化物。为获得不同能量需求的半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)与不同能量的氮合成稳定、保和度高的氮化物，所以为钢渣液或钢液中提供各种不同能量级别的等离子体氮就是非常重要的问题。要提供各种不同能量级别的等离子体氮、离子氮就需要在电渣重熔炉电极的不同电弧、不同电流部位提供微量氮气，就能使不同电弧、电流部位的微量氮气成为能量级别不同的等离子体氮、离子氮。可见，在电渣重熔炉电极的不同电弧、电流部位提供微量氮气是电极、熔炼池的重要结构。

本实用新型的结构是：

一，能产生能量级别不同的等离子体氮的炼高氮钢电渣重熔炉的电极：

炼高氮钢电渣重熔炉的电极，电渣重熔炉的电极1，包括主杆2和与钢渣液或钢液3接触的电弧端4，其特征在于：主杆2与电弧端4为一体或可分离，电极1内设有导气通道5，电弧端4从最顶端向主杆2方向不同高度部位设有两个或多个出气微孔6，出气微孔6与导气通道5相通。电极1在电渣重熔炉中进行冶炼时，电极1的电弧端4是产生电弧对钢渣液或钢液3加热的部位，在同一炉钢中，电弧端4不同部位的电流量不同、电弧温度不同，则在电弧端4不同部位的出气微孔6所输出的微量氮气被变成等离子体氮所具有的能量不同，不同能量的等离子体氮与不同能量需要的半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)合成稳定、保和度高的氮化物和固溶氮。

因为不同的半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)在加入钢渣液或钢液3中时是不同的各种化合物形式，这些化合物要分解出半合金或合金元素离子(B离子、Fe离子、Mn离子、Al离子、Ti离子、Cr离子、Mo离子、V离子、Nb离子)需要不同的能量积累，变成为半合金或合金元素离子、或等离子体后，它又需要不同能量级别的等离子体氮、离子氮相结合成氮化物，才能成为氮化物稳定、氮化物保和度高的成品纲。因而用本电极和加微量的氮物等条件，就能在冶炼的钢中有获得尽量多的氮化物含量。

为方便调节电弧端4各部位氮气的输出量，主杆2内设有两个或多个导气通道5，一个导气通道5与一个或多个出气微孔6相通。每个出气微孔6或它几个合并的出气微孔6的氮气输出量可用相通的那一个导气通道5和外接的氮气加压室7进行调节氮气输出量。

主杆2的电弧端4是可用自耗性复合电极。把自耗性复合电极接在主杆2的一端成为电极1。

二，能产生能量级别不同的等离子体氮的炼高氮钢电渣重熔炉的熔炼池：

炼高氮钢电渣重熔炉，包括熔炼池8和其中设置的电极1，其特征在于：熔炼池8的内壁与外壁之间设有两个或多个相通的微型孔9，两个或多个微型孔9的在内壁开口10的高度不相同；两个或多个微型孔9合并与一个微量氮气加压室7相通，或两个或多个微型孔9分别与不同的微量氮气加压室7相通。当向两个或多个微型孔9中输入微量氮气，微量氮气进入熔炼池8的钢渣液或钢液3中，被钢渣液或钢液3逐渐加温积累能量变成离子，与合适的半合金或合金元素离子合成氮化物。有的氮气扩散到接近电极1电弧端4的位置，被电弧的更高温度加热和高能量电流作用产生等离子体氮，等离子体氮与需要高能量的半合金或合金元素离子合成氮化物。更好的实现了不同能量需要半合金或合金元素离子用尽量相配合的不同能量极的等离子体氮、离子氮结合成氮化物。

三，能产生能量级别不同的等离子体氮的炼高氮钢电渣重熔炉的电极和熔炼池：

把电弧端4有两个或多个出气微孔6的电极1放入炼高氮钢电渣重熔炉中，形成的炼高氮钢电渣重熔炉结构为：包括熔炼池8和其中设置的电极1，其特征在于：熔炼池8的内壁与外壁之间设有两个或多个相通的微型孔9，两个或多个微型孔9的在内壁开口10的高度不相同；两个或多个微型孔9合并与一个微量氮气加压室7相通，或两个或多个微型孔9分别与不同的微量氮气加压室7相通。电极1包括主杆2和与钢渣液或钢液3接触的电弧端4，主杆2与电弧端4为一体或可分离，电极1内设有导气通道5，电弧端4从最顶端向主杆2方向不同高度部位设有两个或多个出气微孔6，出气微孔6与导气通道5相通。

如果是多根导气通道5，则最好是每根导气通道5分别与不同的微量氮气加压室7相通，方便能对不同导气通道5的微量氮气输出量进行调节，也可几个导气通道5合并与一个微量氮气加压室7相通；多微型孔9，最好是每个微型孔9分别与不同的微量氮气加压室7相通，方便能对不同微型孔9的微量氮气输出量进行调节，也可几个微型孔9合并与一个微量氮气加压室7相通。以适应钢渣液或钢液3中不同比例的半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)对不同能量级别等离子体氮、离子氮的供应量进行调节。

主杆2的电弧端4是可用自耗性复合电极。把自耗性复合电极接在主杆2的一端成为电极1。

用钢电渣重熔炉炼高氮钢的方法

在电渣重熔炉的冶炼过程中，用电极1内设的导气通道5经过电弧端4的两个或多个出气微孔6，或用熔炼池8壁上的两个或多个微型孔9向钢渣液或钢液3中提供微量氮气，一些出气微孔6之间高度不同，或一些微型孔9之间高度不同，不同高度位置的微量氮气被不同位置的电弧或强电流变成不同能量级别的等离子体氮或不同能量级别的离子氮，作为与不同半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)合成不同氮化物提供不同能量级别需要的氮源。由于合成不同氮化物需要不同能量级别的等离子体氮，或不同能量级别的离子氮，微量氮气在各个不同位置进入钢渣液或钢液3中能产生出不同能量级别的等离子体氮，和不同能量级别的离子氮满足合成不同氮化物的需要。

上述炼高氮钢电渣重熔炉的电极、钢电渣重熔炉、用钢电渣重熔炉炼高氮钢的方法三种技术方案都可以具有以下技术特征：

1、微孔的孔径：用出气微孔6或微型孔9向钢渣液或钢液3中输入微量氮气，一般出气微孔6或微型孔9的直径为0.05～2.00毫米就能实现输入微量氮气的目的。或是在气微孔6或微型孔9出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使钢渣液或钢液3即不能进入到出气微孔6或微型孔9的孔中，微量氮气又能以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中，增加氮气与电弧、钢渣液或钢液3的接触，增加电流对氮气的作用，尽量防止氮气不变为等离子体氮、离子氮，尽量防止氮气以气体方式存在于钢渣液或钢液3中，从而防止成品钢中有氮气的气孔。

2、氮气输入总量：微量氮气的重量占该炉钢渣液或钢液3重量的0.1～20.0％。

3、调节能量、数量配比：调节电弧端4在钢渣液或钢液3中的深浅程度、或调节电弧端4与熔炼池8壁上微型孔9的距离位置、或调节不同出气微孔6或不同微型孔9中的微量氮气向钢渣液或钢液3中的提供量，从而向钢渣液或钢液3中提供不同不同能量级别、不同配合量比的等离子体氮和离子氮。

本实用新型所述的电弧端4可以是自耗性复合电极。

本实用新型所述的出气微孔6与微型孔9的结构和直径范围相同，仅是为区别在位于电弧端4或位于熔炼池8而用了不同名称。

本实用新型所述的氮化物：半合金或合金元素B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb与氮N的化合物。

本实用新型所述的熔炼池：是指电渣重熔炉整个熔炼室中电极与钢渣液或钢液接触，并使钢渣或钢熔化为液体的那一段熔炼室，也就是熔炼室中有钢渣液或钢液的那一段。

本实用新型的优点：能向电渣重熔炉熔炼池中的钢渣液或钢液3中输入微量氮气，特别是能将微量氮气变成不同能量极别的等离子体氮、离子氮输入钢渣液或钢液3中；具体位置是在电极1电弧端4不同电流量部位、电弧的不同能量部位输出微量氮气，产生不同能量极别的等离子体氮、离子氮。相比现有技术氮气仅在钢渣液或钢液3表面的技术，本实用新型使单位时间中有更多的氮气获得更多的能量，更快的变为需要的等离子体氮、离子氮与钢渣液或钢液3中的半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)合成氮化物。特别是能为熔炼中的钢渣液或钢液3提供从高到低不同能量级别的等离子体氮、离子氮，从而适应不同半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)合成不同氮化物对不同能量级别的等离子体氮、离子氮的需求。为适应冶炼过程的不同时间段不同半合金或合金元素配合比的变化，和不同钢渣液或钢液3中不同半合金或合金元素配合比的变化，可用调节电弧端4深入钢渣液或钢液3的深浅程度，或调节电弧端4与熔炼池8内壁微型孔9的相对位置，或调节不同出气微孔6输出氮气数量，三种方式来调节不同能量级等离子体氮、离子氮的能量配合比，和输出数量，适应其能量配合比，和氮气需要量的变化。

本实用新型最重要的意义在于：为获得氮化物不需要在熔炼池中加入高压氮气，消除了熔炼池处于高压工作环境的危险。通过向钢渣液或钢液3中不同位置提供可随时变化的不同能量级别的等离子体氮，离子氮变化的需求量，一定程度上加快了不同半合金或合金元素合成各种氮化物的速度，一定程度上控制合成各种氮化物的配合比和数量。把现在完全随机化的获得各种氮化物的工艺变为一定程度上可控制的工艺。实现了为获得一定量的某些氮化物，不仅可以在配方上调节物质供应量，还可在冶炼过程中用本实用新型调节不同能量级别的等离子体氮，离子氮供应量，充分利用配方中的半合金或合金元素，防止浪费，特别是对价格昂贵、资源量少的贵重半合金或合金元素防止浪费意义很大。

本实用新型与中国专利申请200910045525.6《直流等离子冶炼电炉》的区别：《直流等离子冶炼电炉》的熔炼器为大坩埚，电极上只有一个空气出气口，电极上输出气体(空气)的作用是产生对钢渣液或钢液加热用的等离子体，由于等离子体仅是加热之用，所以用最经济的空气作为产生等离子体的气体；由于钢渣液或钢液需要连续不断的大量热量，则电极出气口的直径要很大才能满足产生大量热量需要的空气流量；空气作为产生等离子体炼钢需要，空气的用量很大，空气的用量的重量最少占该炉钢渣液或钢液3重量的100.1～500.0％；因而电极的空气出气口直经最小也为5.0～20.0毫米以上；由于只有一个空气出口，不能产生，冶炼中也不能调节产生多种能量配合比的各种等离子体流，更不能调节某一个或一些能量极别的等离子体，一律提供很高能量极别的等离子体，不能满足合成多种氮化物需要的不同能量极别梯度的等离子体，使仅需要较低能量极别的氮化物不能合成，或合成后也不稳定而不能保留在成品的钢中。而本实用新型在电极、熔炼池上设出气口的目的向钢渣液或钢液中提供合成氮化物需要的氮源，一般氮化物在成品钢中不超过1.0％，最高不超过5.0％，如果以等离子体氮、离子氮形式供应钢渣液或钢液中，估计从电极、熔炼池上设的出气口向钢渣液或钢液中只输微量氮气的重量占该炉钢渣液或钢液3重量的0.1～20.0％就足够；电极的空气出气口即出气微孔6或微型孔9直经最小为0.05～2.00毫米，或是在气微孔6或微型孔9出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使钢渣液或钢液3即不能进入到出气微孔6或微型孔9的孔中，微量氮气又能以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中，增加氮气与电弧、钢渣液或钢液3的接触，增加电流对氮气的作用，尽量防止氮气不变为等离子体氮、离子氮，尽量防止氮气以气体方式存在于钢渣液或钢液3中，从而防止成品钢中有氮气的气孔。

可见，本实用新型与《直流等离子冶炼电炉》核心技术的区别在于：本实用新型以通过微孔或多缝隙透气堵块向钢渣液或钢液3中输入微量甚至是雾状弥漫形式的氮气，只向钢渣液或钢液3中输入合成氮化物需要量的氮气，并且把输入的氮气变为分能量极别的等离子体氮、离子氮向钢渣液或钢液3中输入。本实用新型防止了《直流等离子冶炼电炉》以大量作为热源用的气体冲入钢渣液或钢液3中，一些不能变为等离子体的空气残留固溶在成品钢中的问题。

附图说明

图1是有3个导气通道分别连通3个出气微孔的电极结构示意图；

图2是有5个导气通道分别连通5个出气微孔，主杆与电弧端可分离的电极结构示意图；

图3是有上下多个出气微孔的电极，和上下有多个微型孔的熔炼池的炼高氮钢电渣重熔炉结构示意图；

图中1是电极、2是主杆、3是钢渣液或钢液、4是电弧端、5是导气通道、6是出气微孔、7是微量氮气加压室、8是熔炼池、9是微型孔、10是内壁开口、11是多缝隙透气堵块。

具体实施方式

实施例1、炼高氮钢电渣重熔炉的多导气通道分别接不同出气微孔式电极

如图1，如现有电渣重熔炉的电极1，有主杆2和与钢渣液或钢液3接触的电弧端4等结构，主杆2内设有5个导气通道5，也就是主杆2中间是空的，电弧端4从最顶端向主杆2方向不同高度部位分别设有5个出气微孔6(图中只画出3个)，5个出气微孔6在主杆2中与5个导气通道5相通。5个出气微孔6不在电弧端4的同一个横截平面上，而是分布在5个不同的横截平面上。如果电极1导气通道5的上面端接通微量氮气加压室7，则微量氮气经导气通道5从5个出气微孔6分别放出，可以分别控制输出氮气量。

实施例2、炼高氮钢电渣重熔炉的多导气通道分别接不同出气微孔式电极

如实施例1，出气微孔6的直径为0.10～0.30毫米的多种直径。

实施例3、炼高氮钢电渣重熔炉的多导气通道分别接不同出气微孔式电极

如实施例1，出气微孔6的直径为0.50～1.00毫米的多种直径；。

实施例4、炼高氮钢电渣重熔炉的多导气通道分别接不同出气微孔式电极

如实施例1，出气微孔6的直径为1.50～2.00毫米的多种直径，出气微孔6出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。

实施例5、多导气通道和多出气微孔，大出气微孔中设置多缝隙透气堵块的炼高氮钢电渣重熔炉电极

如图2，如现有电渣重熔炉的电极1，有主杆2和与钢渣液或钢液3接触的电弧端4等结构，主杆2内设有6个相互独立的导气通道5(图中只画出5个)，也就是主杆2中间有6根导气通道5管，电弧端4从最顶端向主杆2方向不同高度部位分别设有18个出气微孔6，每3个出气微孔6在主杆2中分别与某1个导气通道5相通。18个出气微孔6不在电弧端4的同一个横截平面上，而是分布在18个不同的横截平面上。如果电极1导气通道5的上面端接通微量氮气加压室7，则微量氮气经导气通道5从18个出气微孔6分别放出。主杆2的电弧端4是自耗性复合电极。主杆2与自耗性复合电极可分离，以就是主杆2上可以换不同的自耗性复合电极。出气微孔6的直径为0.05～2.00毫米的多种直径；直径为2.00毫米的出气微孔6出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。

实施例6、熔炼池壁上有微型孔的炼高氮钢电渣重熔炉

如图3，炼高氮钢电渣重熔炉包括熔炼池8和熔炼池8中设置的电极1等其它装置。熔炼池8的内壁与外壁之间设有20个相通的微型孔9(图中只画出5个)，20个微型孔9的在内壁开口10的高度不相同；20个微型孔9分别与20个微量氮气加压室7相通。20个微型孔9的在内壁开口10的高度不相同，是指熔炼池8的横截面高度不相同，但这些微型孔9都在熔炼池8中钢渣液或钢液3的区段内，也就是在处于熔化状态的钢渣液或钢液3区段内。微型孔9不能全部位置太高，全部太高了从微型孔9放出微量氮气就在钢渣液或钢液3的液面，这与现有技术在钢渣液或钢液上面设保护性氮气和反应用氮气基本相同，这与本实用新型目的不一致，但有也可有4-5个少量微型孔9位置高出钢渣液或钢液3。微型孔9位置不能太低，微型孔9位置太低了，已经是结晶区段，微型孔9放出微量氮气不能进入钢渣液或钢液3与半合金或合金元素合成氮化物。

实施例7、熔炼池壁上有微型孔的炼高氮钢电渣重熔炉

如实施例6，微型孔9的直径为0.05～2.00毫米的多种直径；直径为2.00毫米的微型孔9出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。

实施例8、多微型孔熔炼池、多出气微孔式电极的炼高氮钢电渣重熔炉

如图3，炼高氮钢电渣重熔炉的熔炼池8中设置的电极1。熔炼池8的内壁与外壁之间设有30个相通的微型孔9(图中只画出5个)，30个微型孔9的在内壁开口10的高度不相同；30个微型孔9分别与10个微量氮气加压室7相通，每个气加压室7接3个微型孔9。30个微型孔9的在内壁开口10的高度不相同，是指熔炼池8的横截面高度不相同，但这些微型孔9都在熔炼池8中钢渣液或钢液3的区段内，也就是在处于熔化状态的钢渣液或钢液3区段内。

电极1包括主杆2和与钢渣液或钢液3接触的电弧端4，主杆2内设有6个相互独立的导气通道5(图中只画出5个)，也就是主杆2中间有6根导气通道5管，电弧端4从最顶端向主杆2方向不同高度部位分别设有24个出气微孔6，24个出气微孔6在主杆2中分别与6个导气通道5相通，每个导气通道5与4个出气微孔6相通。24个出气微孔6不在电弧端4的同一个横截平面上，而是分布在不同的横截平面上。电极1每个导气通道5的上面端接通一个微量氮气加压室7。主杆2的电弧端4是自耗性复合电极，主杆2与自耗性复合电极可分离。

出气微孔6和微型孔9的直径为0.05～2.00毫米的多种直径；直径为2.00毫米的出气微孔6和微型孔9出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。

实施例9、多微型孔熔炼池、多出气微孔式电极的炼高氮钢电渣重熔炉

如实施例8，出气微孔6和微型孔9的直径为0.05～0.10毫米的多种直径。

实施例10、多微型孔熔炼池、多出气微孔式电极的炼高氮钢电渣重熔炉

如实施例8，出气微孔6和微型孔9的直径为0.10～1.30毫米的多种直径；。

实施例11、多微型孔熔炼池、多出气微孔式电极的炼高氮钢电渣重熔炉

如实施例8，出气微孔6和微型孔9的直径为1.50～2.00毫米的多种直径，出气微孔6出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。

实施例12、用电渣重熔炉炼高氮钢的方法

在电渣重熔炉的冶炼过程中，用电极1内设的导气通道5经过电弧端4的两个或多个出气微孔6，或用熔炼池8壁上的两个或多个微型孔9向钢渣液或钢液3中提供微量氮气，进入钢渣液或钢液3的氮气尽量细微，成弥漫的雾状，最大限度的防止氮气以气体方式存在于成品钢中。

一个微量氮气加压室7经过一根导气通道5与一个或几个出气微孔6相通，或一个微量氮气加压室7与一个或几个微型孔9相通，氮气加压室7用于对氮气加压向钢渣液或钢液3中提供氮气，各个氮气加压室7的压力和输出氮气量是可调的，则各个出气微孔6和微型孔9的压力和输出氮气量也就是可调的。出气微孔6或微型孔9的直径为0.05～2.00毫米；或是在气微孔6或微型孔9出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。微量氮气的重量占该炉钢渣液或钢液3重量的0.1～20.0％。

一些出气微孔6之间高度不同，或一些微型孔9之间高度不同，不同高度位置进入钢渣液或钢液3中的微量氮气被不同位置的电弧或强电流作用变成不同能量级别的等离子体氮或不同能量级别的离子氮，作为与不同半合金或合金元素(B、Si、Fe、Mn、Al、Ti、Cr、Mo、V、Nb)合成不同氮化物提供不同能量级别需要的氮源。其中出气微孔6的直径为1.50～2.00毫米的多种直径，出气微孔6出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。

提供本技术方法的原因是：由于合成不同氮化物需要不同能量级别的等离子体氮、离子氮，微量氮气在各个不同位置进入钢渣液或钢液3中能产生出不同能量级别的等离子体氮，和不同能量级别的离子氮满足合成不同氮化物的需要。原理是电弧端4产生的电弧、流过电流在中心和边缘区域的能量变化很大，则在中心和边缘区域的电弧端4部位放出的微量氮气所接收的能量也变化很大，这些微量氮气变为等离子体氮、离子氮后所具有能量也不同，本发明就是要获得有不同能量级别的等离子体氮、离子氮，作为供应合成不同氮化物需要。为适应不同配方的半合金或合金元素对不同能量级别的等离子体氮、离子氮的需求，也为适应不同冶炼时间段不断变化的半合金或合金元素对不同能量级别的等离子体氮、离子氮的需求，可进行三种方式调节：调节电弧端4在钢渣液或钢液3中的深浅程度、或调节电弧端4与熔炼池8壁上的两个或多个微型孔9的距离位置、或调节不同出气微孔6或不同微型孔9中的微量氮气向钢渣液或钢液3中的提供量，从而向钢渣液或钢液3中提供不同不同能量级别、不同配合量比的等离子体氮和离子氮。

实施例13、用电渣重熔炉炼高氮钢的方法

如实施例12，出气微孔6和微型孔9的直径为0.05～0.10毫米的多种直径，输入钢渣液或钢液3中的微量氮气的重量占该炉钢渣液或钢液3重量的0.1～0.5％。

实施例14、用电渣重熔炉炼高氮钢的方法

如实施例12，出气微孔6和微型孔9的直径为0.10～1.30毫米的多种直径，输入钢渣液或钢液3中的微量氮气的重量占该炉钢渣液或钢液3重量的0.5～2.0％。

实施例15、用电渣重熔炉炼高氮钢的方法

如实施例12，出气微孔6和微型孔9的直径为1.50～2.00毫米的多种直径，出气微孔6出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块11，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液3中。，输入钢渣液或钢液3中的微量氮气的重量占该炉钢渣液或钢液3重量的3.0～20.0％。

Claims (10)

1.炼高氮钢电渣重熔炉的电极，电渣重熔炉的电极(1)，包括主杆(2)和与钢渣液或钢液(3)接触的电弧端(4)，其特征在于：主杆(2)与电弧端(4)为一体或可分离，电极(1)内设有导气通道(5)，电弧端(4)从最顶端向主杆(2)方向不同高度部位设有两个或多个出气微孔(6)，出气微孔(6)与导气通道(5)相通。

2.根据权利要求1所述的炼高氮钢电渣重熔炉的电极，其特征在于：主杆(2)内设有两个或多个导气通道(5)，一个导气通道(5)与一个或多个出气微孔(6)相通。

3.根据权利要求1或2所述的炼高氮钢电渣重熔炉电极，其特征在于：主杆(2)一端为电弧端(4)，另一端的导气通道(5)开口与微量氮气加压室(7)的出口相通。

4.根据权利要求1或2所述的炼高氮钢电渣重熔炉的电极，其特征在于：主杆(2)的电弧端(4)是自耗性复合电极。

5.根据权利要求1或2所述的炼高氮钢电渣重熔炉的电极，其特征在于：出气微孔(6)的直径为0.05～2.00毫米；或是在气微孔(6)出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块(11)，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液(3)中。

6.炼高氮钢电渣重熔炉，包括熔炼池(8)和其中设置的电极(1)，其特征在于：熔炼池(8)的内壁与外壁之间设有两个或多个相通的微型孔(9)，两个或多个微型孔(9)的在内壁开口(10)的高度不相同；两个或多个微型孔(9)合并与一个微量氮气加压室(7)相通，或两个或多个微型孔(9)分别与不同的微量氮气加压室(7)相通。

7.根据权利要求6所述的炼高氮钢电渣重熔炉，其特征在于：电极(1)包括主杆(2)和与钢渣液或钢液(3)接触的电弧端(4)，主杆(2)与电弧端(4)为一体或可分离，电极(1)内设有导气通道(5)，电弧端(4)从最顶端向主杆(2)方向不同高度部位设有两个或多个出气微孔(6)，出气微孔(6)与导气通道(5)相通。

8.根据权利要求7所述的炼高氮钢电渣重熔炉，其特征在于：主杆(2)一端为电弧端(4)另一端的导气通道(5)开口与微量氮气加压室(7)的出口相通。

9.根据权利要求7所述的炼高氮钢电渣重熔炉，其特征在于：主杆(2)的电弧端(4)是自耗性复合电极。

10.根据权利要求6或7所述的炼高氮钢电渣重熔炉，其特征在于：微型孔(9)的直径为0.05～2.00毫米；或是在微型孔(9)出气口或孔道中设置多缝隙透气堵块(11)，使微量氮气以雾状弥漫在钢渣液或钢液(3)中。

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