CN206328424U - 一种外加电场中间包熔渣脱氧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种外加电场中间包熔渣脱氧装置，包括阳极、阴极和电源；阳极和阴极均为圆筒状，阳极套装在长水口上，并随着长水口一起下降或上升，阴极固定在上水口上，阳极和阴极通过导线分别与电源的正极和负极连接。中间包浇注前或停浇后长水口上升至极限位置时，阳极位于中间包外面；中间包浇注过程中，阳极随长水口下降至处于熔渣当中。本实用新型结构简单，投资小，充分利用塞棒处吹入的气体，可以对钢液产生搅拌作用，有效促使中间包中钢液中的氧向熔渣中迁移，降低钢液中的最终全氧含量，提高钢的内在质量，可连续进行操作，不受场地限制，不影响原有设备的正常操作。

Description

一种外加电场中间包熔渣脱氧装置

技术领域

本实用新型属于冶炼设备技术领域，尤其涉及一种中间包冶炼过程中外加电场的熔渣脱氧装置。

背景技术

在钢铁冶金过程中，由于钢液需要进行脱氧操作，从而生成大量的脱氧产物，在进行钢液精炼时，会在钢液表面进行造渣，同时钢液需要与由耐火材料制成的钢包、中间包接触，脱氧产物在钢中没有上浮去除、钢渣进入钢液以及耐火材料被侵蚀等，都会造成钢液中的氧含量上升。随着社会的不断进步，对钢的质量要求越来越高，尤其对夹杂物要求越来越严格，钢中的夹杂物如果控制不当，就会出现产品质量缺陷，为此普遍通过降低钢中的全氧含量，来减少非金属夹杂物。许多科技人员对无污染脱氧进行了研究，外加电场无污染脱氧在冶炼炉、精炼、中间包等工序都有所研究。

CN102146496A公开了一种钢液外加电场无污染脱氧精炼装置及应用方法，装置包括炉体、钢液、熔渣、底吹透气砖和由阳极、阴极及直流电源组成的电场发生装置，阳极与熔渣接触，阴极与钢液接触，阳极安装在可升降机构上，在阳极和熔渣接触区域的上方设有环形保护气体气缝。该装置应用在钢液精炼设备上，所针对的钢液初始状态是氧值高达600～900ppm，经外加电场装置处理后，钢液中的氧含量降低到100～250ppm，从而节省脱氧合金，减少钢液污染，但该专利在钢液浇注到中间包时，由于钢液的流动，会使部分钢渣卷入钢液中，从而无法使钢液中的最终氧含量进一步降低，达不到更好的效果。

CN102140565A提供了一种中间包中外加电场无污染脱氧精炼的方法，在中间包中以覆盖渣作为电解质，作为钢液内溶解氧向外传输的通道。以插入覆盖渣的电极为阳极，以钢液为阴极，由外加电源施加直流脉冲电场，通过控制电源的电流值、电压值及覆盖渣的成分，控制氧离子在熔渣体系中的传导方向、速度以及增强溶解氧在钢液中的传质，从而实现钢液的无污染脱氧精炼。但该专利需要在中间包的包盖上及中间包的底部预先埋入阳极和阴极，在实际生产会造成设备复杂，操作不便，而且不利于快速更换，以上装置的各种缺陷，制约了该技术的进一步应用推广。

发明内容

本实用新型旨在提供一种成本低廉，不受场地限制，可连续进行操作，降低钢液最终全氧含量的外加电场中间包熔渣脱氧装置。

为此，本实用新型所采取的技术解决方案是：

一种外加电场中间包熔渣脱氧装置，包括中间包长水口和上水口，增设阳极、阴极和电源；阳极和阴极均为圆筒状，阳极套装在长水口上，并随着长水口一起下降或上升，阴极固定在上水口上，阳极和阴极通过导线分别与电源的正极和负极连接。

中间包浇注前或停浇后长水口上升至极限位置时，阳极位于中间包外面；中间包浇注过程中，阳极随长水口下降至处于熔渣当中。

外加电场的电压为5～20V，电流为600～1000A。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.通过采用外加电场脱氧装置，可促使中间包钢液中的氧向熔渣中迁移，有效降低了钢液中的最终全氧含量，从而提高钢的内在质量。

2.本实用新型脱氧装置结构简单，易于操作，投资小，可自行制作，无需对原有设备进行大的改动。

3.本实用新型可有效地利用塞棒处吹入的气体，可以对钢液产生搅拌作用，不需另外增加吹气装置。

4.外加电场脱氧装置可连续进行操作，不受场地限制，不影响原有设备的正常操作。

附图说明

图1是外加电场中间包熔渣脱氧装置安装状态剖面图。

图中：阳极1、长水口2、中间包3、熔渣4、钢液5、塞棒6、阴极7、上水口8、浸入式水口9、湍流器10、直流电源11。

具体实施方式

由图1可见，本实用新型外加电场中间包熔渣脱氧装置，是在原有中间包3长水口2和上水口8的基础上，增设了阳极1、阴极7和电源11。阳极1和阴极7均设计为圆筒状，阳极1套装在长水口2上，并随着长水口2一起下降或上升，阴极7固定在浸入式水口9上面的上水口8上，阳极1和阴极7通过导线分别与电源11的正极和负极连接。

阳极的安装位置，应保证中间包3浇注前或停浇后长水口2上升至极限位置时，阳极1位于中间包3的外面；中间包3浇注过程中，阳极1随长水口2下降至处于熔渣4当中。即在中间包3进行钢液5的浇注时，阳极1处于熔渣4内，而不进行浇铸时，阳极1随着长水口2上升，向上提出到中间包3之外，此时可以进行维护、更换，操作灵活。

本实用新型的使用方法及脱氧过程为：

浇注时，长水口2下降进入中间包3内，此时阳极1正好处于熔渣4中，钢包中的钢液5由长水口2首先进入到湍流器10内，钢液5在此处通过改变流向，促使进入中间包3的钢包渣上浮，当中间包3内的钢液5上升到一定高度时，打开塞棒6进行浇注。由于熔渣4具有导电性，在外加直流电场的作用下，熔渣4中的离子将发生移动，并在相应的界面发生电化学反应。具体反应过程如下：

1、钢液中的氧向钢液5/熔渣4界面扩散：[O]_钢液→[O]_{钢液/熔渣}；

2、氧原子在钢液5/熔渣4界面处得到电子，同时使钢液5/熔渣4界面处带正电荷：

[O]_{钢液/熔渣}→(O^2-)_{钢液/熔渣}；

3、氧离子在电场的作用下，在熔渣4中向熔渣4/阳极1界面迁移：

(O^2-)_{钢液/熔渣}→(O^2-)_{钢液/阳极}；

4、在熔渣4/阳极1界面发生氧离子失去电子的阳极反应：

(O^2-)_{钢液/阳极}→1/2(O^2-)_{钢液/阳极}+2e；

5、氧气进入空气中：

1/2(O^2-)_{钢液/阳极}→1/2(O^2-)_气体。

在反应过程2中钢液5/熔渣4界面将会积累正电荷，反应过程4中熔渣4/阳极1界面将会积累负电荷，通过外加电场可以克服以上问题，从而使氧离子不断向熔渣4中迁移，达到脱氧的目的。

采用本实用新型进行处理钢液5时，外加电场的电压控制在16V,电流控制在800A。

在连铸停浇时，长水口2上升，阳极1随长水口2离开中间包3，有利于脱氧装置的维护操作。

进行浇注时，在塞棒6内吹入氩气，此位置正好处于外加电场的阴极7处，吹入的气体起到了搅拌作用，有效地利用了塞棒6处吹入的气体，对钢液5产生搅拌作用，不需另外增加吹气装置。有利于钢液5中的氧原子向中间包3的熔渣4处迁移，使钢液5中的氧去除更彻底。在整个浇注过程中，塞棒6处吹入的氩气流量控制在5l/min。

利用本实用新型熔渣脱氧装置进行硅镇静钢试验，显著地降低了钢液5的最终氧含量，生产出低氧含量钢，钢中的全氧含量达到0.0020％以下的水平，提高了钢的质量。

Claims (3)

1.一种外加电场中间包熔渣脱氧装置，包括中间包长水口和上水口，其特征在于，增设阳极、阴极和电源；阳极和阴极均为圆筒状，阳极套装在长水口上，并随着长水口一起下降或上升，阴极固定在上水口上，阳极和阴极通过导线分别与电源的正极和负极连接。

2.根据权利要求1所述的外加电场中间包熔渣脱氧装置，其特征在于，中间包浇注前或停浇后长水口上升至极限位置时，阳极位于中间包外面；中间包浇注过程中，阳极随长水口下降至处于熔渣当中。

3.根据权利要求1所述的外加电场中间包熔渣脱氧装置，其特征在于，外加电场的电压为5～20V，电流为600～1000A。