CN209024615U - 用于电渣重熔的电极模子及利用其制造的电极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型用于电渣重熔的电极模子及利用其制造的电极，属于自耗电极领域，目的是提高电极成分的均匀性。电极模子，包括尺寸与形状均相同的左模子和右模子，左模子的左浇注腔的端面呈半圆形，右模子的右浇注腔的端面呈半圆形，且在左模子和右模子的相同高度位置，左浇注腔和右浇注腔的半径相等。利用该电极模子制造的电极，包括左侧电极和右侧电极；左侧电极的左平面段与右侧电极的右平面段相对拼接，且左侧电极的头部与右侧电极的尾部相对，左侧电极的尾部与右侧电极的头部相对。采用本实用新型公开的电极模子及方法得到的电极的成分均匀性得到有效控制，电极经过电渣后，电渣锭的成分亦均匀分布，各项化学成分达到了设计目标，取得了很好的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于自耗电极领域，具体的是用于电渣重熔的电极模子、电极及电极的制备方法。
背景技术
随着金属制品，特别是大型锻件材料使用寿命要求的提高，对高品质锻件的质量要求也越来越苛刻。为了更好的控制锻件的产品质量，提升产品性能，材料的成分均匀性起着决定作用，而用于锻件的钢锭要求水口部位与水冒口部位的成分偏差不超过10％，对应一般钢锭而言，是非常困难的。为了控制成分的均匀性，电渣重熔是一个很好的方法。但是电渣重熔钢锭的轴向成分偏析，则取决于重熔电极的轴向偏析分布，特别是已经产生偏析的电极，该电极的偏析在电渣过程中有一定的遗传性，使得电极的轴向偏析电渣锭所继承，而形成电渣锭的轴向偏析。因此控制好电极的轴向偏析是一个更关键的技术。
如图1所示，传统的电极的制备方法是，钢水经过浇注系统5注入一个圆形的金属整体模子6(也叫电极模子)中进行成型，传统方法在控制电渣锭成分偏析上存在以下几个问题：
一是因金属凝固固有的偏析形成特性，加之电极形状为轴向形，用该方法成型出的电极的头部和尾部成分必然存在较大差异，有的偏差甚至超过40％。
二是该电极在单相电渣炉中重熔使用时，因无法调整成分，同时由于电渣的顺序凝固特点，该电极的偏析将不可避免的遗传到电渣锭中，导致电渣锭形成严重的轴向偏析而无法纠正。
三是该种电极模子高度一般高达3000mm以上，且高径比大，导致电极模子内表面的锈清理不方便，使得浇注出的电极质量不佳，特别是控制氢和氧较严格的钢种，会导致氢和氧的超标。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提高电极成分的均匀性，从而提高熔炼后电渣锭成分的均匀性。
本实用新型采用的技术方案是：用于电渣重熔的电极模子，包括左模子和右模子，所述左模子的尺寸与形状均相同于所述右模子；
所述左模子上设置有左浇注腔，所述左浇注腔的端面呈半圆形，左浇注腔沿其周向包括呈半圆形的左弧形部和呈平面状的左平面部，所述左平面部平行于左模子的轴线；
所述右模子上设置有右浇注腔，所述右浇注腔的端面呈半圆形，右浇注腔沿其周向包括呈半圆形的右弧形部和呈平面状的右平面部，且所述右平面部平行于右模子的轴线；
且在左模子和右模子的相同高度位置，左浇注腔和右浇注腔的半径相等。
进一步的，所述左模子沿其轴向包括左模上段和左模下段，所述左模上段与左模下段可拆卸对接；所述右模子沿其轴向包括右模上段和右模下段，所述右模上段与右模下段可拆卸对接。
进一步的，所述左浇注腔与左模上段相对应的节段沿其轴向呈由其下口向上口逐渐收缩的锥形，与左模下段相对应的节段沿其轴向呈由其上口向下口逐渐收缩的锥形；
所述右浇注腔与右模上段相对应的节段沿其轴向呈由其下口向上口逐渐收缩的锥形，与右模下段相对应的节段沿其轴向呈由其上口向下口逐渐收缩的锥形。
进一步的，所述左浇注腔关于左模上段与左模下段的结合面对称；所述右浇注腔关于右模上段与右模下段的结合面对称。
采用上述电极模子制造的电极，包括左侧电极和右侧电极；
所述左侧电极在左模子的左浇注腔内浇注成型，其一端为与左浇注腔上口对应的头部，另一端为与左浇注腔下口对应的尾部；所述左侧电极的断面呈半圆形，左侧电极沿其周向包括呈弧形的左弧形段和呈平面状的左平面段；
所述右侧电极在右模子的右浇注腔内浇注成型，其一端为与右浇注腔上口对应的头部，另一端为与右浇注腔下口对应的尾部；所述右侧电极的断面呈半圆形，右侧电极沿其周向包括呈弧形的右弧形段和呈平面状的右平面段；
所述左侧电极的左平面段与右侧电极的右平面段相对拼接，且所述左侧电极的头部与右侧电极的尾部相对，左侧电极的尾部与右侧电极的头部相对。
本实用新型的有益效果是：本实用新型，由于电极模子包括左模子和右模子，且将左模子的左浇注腔的左平面部与右模子的右浇注腔的右平面部相对拼合后能形断面呈圆形的柱状浇注腔，即，通过该电极模子浇注后，能通过左模子和右模子得到完全分离的端面呈半圆形的电极，由于得到的电极完全分离，故，可将左模子得到的电极头尾调头后与右模子得到的电极拼装成圆柱状的电极，从而使最终得到的电极的沿其轴向成分差异缩小，缓解电极轴向偏析的问题。本实用新型公开的电极的成分均匀性得到有效控制，电极经过电渣后，电渣锭的成分亦均匀分布，各项化学成分达到了设计目标，取得了很好的效果。
附图说明
图1为现有电极模子结构示意图；
图2为本实用新型电极模子结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为本实用新型电极模子俯视图。
图中，左模子1、左模上段11、左模下段12、左浇注腔13、左弧形部131、左平面部132、右模子2、右模上段21、右模下段22、右浇注腔23、右弧形部231、右平面部232、左侧电极3、左弧形段31、左平面段32、右侧电极4、右弧形段41、右平面段42、浇注系统5、整体模子6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明如下：
用于电渣重熔的电极模子，如图2所示，包括左模子1和右模子2，所述左模子1的尺寸与形状均相同于所述右模子2；
所述左模子1上设置有左浇注腔13，所述左浇注腔13的端面呈半圆形，左浇注腔13沿其周向包括呈半圆形的左弧形部131和呈平面状的左平面部132，所述左平面部132平行于左模子1的轴线；
所述右模子2上设置有右浇注腔23，所述右浇注腔23的端面呈半圆形，右浇注腔23沿其周向包括呈半圆形的右弧形部231和呈平面状的右平面部232，且所述右平面部232平行于右模子2的轴线；
且在左模子1和右模子2的相同高度位置，左浇注腔13和右浇注腔23的半径相等。
本实用新型，由于电极模子包括左模子1和右模子2，且将左模子1的左浇注腔13的左平面部132与右模子2的右浇注腔23的右平面部232相对拼合后能形断面呈圆形的柱状浇注腔，即，通过该电极模子浇注后，能通过左模子1和右模子2得到完全分离的端面呈半圆形的电极，由于得到的电极完全分离，故，可将左模子1得到的电极头尾调头后与右模子2得到的电极拼装成圆柱状的电极，从而使最终得到的电极的沿其轴向成分差异缩小，缓解电极轴向偏析的问题。
传统的浇注电极的电极模子的高度一般达到3000mm以上，并且高径比较大，从而导致电极模子内腔清理不便，从而导致浇注出的电极质量不佳，为了避免上述问题，便于清理，优选的，所述左模子1沿其轴向包括左模上段11和左模下段12，所述左模上段11与左模下段12可拆卸对接；所述右模子2沿其轴向包括右模上段21和右模下段22，所述右模上段21与右模下段22可拆卸对接。该结构，左模上段11、左模下段12、右模上段21和右模下段22的高度远小于传统整体电极模子的高度，通常设置成1000-2000mm，可以将左模上段11与左模下段12、右模上段21和右模下段22分开，因长度变短，便于操作人员进行内腔清理内表面，使内表面光滑清洁，从而提高浇注的电极的纯净度，降低电极的氢、氧与杂质，从而保证电极质量。
为了便于脱模，优选的，所述左浇注腔13与左模上段11相对应的节段沿其轴向呈由其下口向上口逐渐收缩的锥形，与左模下段12相对应的节段沿其轴向呈由其上口向下口逐渐收缩的锥形；
所述右浇注腔23与右模上段21相对应的节段沿其轴向呈由其下口向上口逐渐收缩的锥形，与右模下段22相对应的节段沿其轴向呈由其上口向下口逐渐收缩的锥形。
该结构，左模上段11、右模上段21与成型电极脱模时，经成型电极的头部进行脱模；左模下段12、右模下段22与成型电极脱模时，经成型电极的尾部进行脱模，实现分段脱模操作，缩短了各段脱模时电极与对应模子之间的相对距离，使脱模操作更容易，减轻了脱模的劳动量。
当然，该结构，使得经过左浇注腔13成型的模子与右浇注腔23成型的电极均呈中间粗、两端逐渐变细的结构，使得将两半圆形电极组对后，其截面形状能尽可能趋于圆形，从而避免极在径向成分偏差过大的问题。
为了便于制作，优选的，所述左浇注腔13关于左模上段11与左模下段12的结合面对称；所述右浇注腔23关于右模上段21与右模下段22的结合面对称。
该对称设置形式，首先使得左模上段11、左模下段12、右模上段21和右模下段22四者的形状、尺寸等完全相同，便于一次性加工生产；其二、使得经左浇注腔13成型的电极与右浇注腔23成型的电极沿其轴向的成分完全保持一致，使得组队后形成的整体电极沿其轴向的成分更趋于均匀。
采用上述电极模子制造的电极，包括左侧电极3和右侧电极4；
所述左侧电极3在左模子1的左浇注腔13内浇注成型，其一端为与左浇注腔13上口对应的头部，另一端为与左浇注腔13下口对应的尾部；所述左侧电极3的断面呈半圆形，左侧电极3沿其周向包括呈弧形的左弧形段31和呈平面状的左平面段32；
所述右侧电极4在右模子2的右浇注腔23内浇注成型，其一端为与右浇注腔23上口对应的头部，另一端为与右浇注腔23下口对应的尾部；所述右侧电极4的断面呈半圆形，右侧电极4沿其周向包括呈弧形的右弧形段41和呈平面状的右平面段42；
所述左侧电极3的左平面段32与右侧电极4的右平面段42相对拼接，且所述左侧电极3的头部与右侧电极的尾部相对，左侧电极3的尾部与右侧电极4的头部相对。
左侧电极3和右侧电极4不可避免的存在着轴向偏析，左侧电极3和右侧电极4的头部为化学元素含量高的部位，左侧电极3和右侧电极4的头部为化学元素含量低的部位，将左侧电极3的头部与右侧电极4的尾部、左侧电极3的尾部与右侧电极4的头部相对并排焊接组合，得到一个整体的电极，该电极各横截面化学成分平均值在轴向趋于一致，成分几乎均匀。该整体电极在电渣过程中逐步熔化，凝固后亦得到轴向成分均匀的电渣锭，从而提高了产品质量。
下面结合对比例和实施例对本实用新型做进一步的描述：
对比例：用传统方法生产一支20吨电渣锭，电极尺寸为电极头尾部碳相差达到55％，Mn相差达到14.3％，氢含量亦有所增加。电极头尾及电渣熔炼后头尾部成分变化如表1。
表1传统方法熔炼时，熔炼前后成分变化(％)
| 元素 | C | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | H/PPm |
| 电极头部 | 0.031 | 0.40 | 0.012 | 0.005 | 18.02 | 12.20 | 2.55 | 0.80 |
| 电极尾部 | 0.020 | 0.35 | 0.010 | 0.005 | 17.90 | 12.18 | 2.50 | 0.80 |
| 熔炼后头部 | 0.021 | 0.36 | 0.012 | 0.003 | 17.92 | 12.18 | 2.50 | 1.20 |
| 熔炼后尾部 | 0.030 | 0.39 | 0.011 | 0.003 | 17.98 | 12.20 | 2.53 | 1.20 |
实施例：采用本实用新型生产一支20吨电渣锭，组合后的整体电极尺寸为 该电渣锭熔炼前后成分变化如下表：
表2本实用新型熔炼时，熔炼前后成分变化(％)
由上表可知：采用本实用新型的模子和方法得到的电极的成分均匀性得到有效控制，电极经过电渣后，电渣锭的成分亦均匀分布，各项化学成分达到了设计目标，取得了很好的效果。
采用上述电极模子制作电极的方法，步骤一、钢水通过浇注系统同时以相同的速度进入左模子1和右模子2的浇注腔内，并在浇注腔内成型；步骤二、左模子1脱模，得到左侧电极3；右模子2脱模，得到右侧电极4；步骤三、使左侧电极3的头部与右侧电极4的尾部相对，左侧电极3的尾部与右侧电极4的头部相对，将左侧电极3与右侧电极4拼接成柱状电极。
该制作方法与传统的生产电极的方法相比，仅增加了左侧电极3与右侧电极4的焊接拼装步骤，操作方法简单易行。
Claims (5)
1.用于电渣重熔的电极模子，其特征在于：包括左模子(1)和右模子(2)，所述左模子(1)的尺寸与形状均相同于所述右模子(2)；
所述左模子(1)上设置有左浇注腔(13)，所述左浇注腔(13)的端面呈半圆形，左浇注腔(13)沿其周向包括呈半圆形的左弧形部(131)和呈平面状的左平面部(132)，所述左平面部(132)平行于左模子(1)的轴线；
所述右模子(2)上设置有右浇注腔(23)，所述右浇注腔(23)的端面呈半圆形，右浇注腔(23)沿其周向包括呈半圆形的右弧形部(231)和呈平面状的右平面部(232)，且所述右平面部(232)平行于右模子(2)的轴线；
且在左模子(1)和右模子(2)的相同高度位置，左浇注腔(13)和右浇注腔(23)的半径相等。
2.如权利要求1所述的用于电渣重熔的电极模子，其特征在于：所述左模子(1)沿其轴向包括左模上段(11)和左模下段(12)，所述左模上段(11)与左模下段(12)可拆卸对接；所述右模子(2)沿其轴向包括右模上段(21)和右模下段(22)，所述右模上段(21)与右模下段(22)可拆卸对接。
3.如权利要求2所述的用于电渣重熔的电极模子，其特征在于：所述左浇注腔(13)与左模上段(11)相对应的节段沿其轴向呈由其下口向上口逐渐收缩的锥形，与左模下段(12)相对应的节段沿其轴向呈由其上口向下口逐渐收缩的锥形；
所述右浇注腔(23)与右模上段(21)相对应的节段沿其轴向呈由其下口向上口逐渐收缩的锥形，与右模下段(22)相对应的节段沿其轴向呈由其上口向下口逐渐收缩的锥形。
4.如权利要求3所述的用于电渣重熔的电极模子，其特征在于：所述左浇注腔(13)关于左模上段(11)与左模下段(12)的结合面对称；所述右浇注腔(23)关于右模上段(21)与右模下段(22)的结合面对称。
5.采用如权利要求1-4任意一项权利要求所述的用于电渣重熔的电极模子制造的电极，其特征在于：包括左侧电极(3)和右侧电极(4)；
所述左侧电极(3)在左模子(1)的左浇注腔(13)内浇注成型，其一端为与左浇注腔(13)上口对应的头部，另一端为与左浇注腔(13)下口对应的尾部；所述左侧电极(3)的断面呈半圆形，左侧电极(3)沿其周向包括呈弧形的左弧形段(31)和呈平面状的左平面段(32)；
所述右侧电极(4)在右模子(2)的右浇注腔(23)内浇注成型，其一端为与右浇注腔(23)上口对应的头部，另一端为与右浇注腔(23)下口对应的尾部；所述右侧电极(4)的断面呈半圆形，右侧电极(4)沿其周向包括呈弧形的右弧形段(41)和呈平面状的右平面段(42)；
所述左侧电极(3)的左平面段(32)与右侧电极(4)的右平面段(42)相对拼接，且所述左侧电极(3)的头部与右侧电极的尾部相对，左侧电极(3)的尾部与右侧电极(4)的头部相对。
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|---|---|---|---|---|
| CN112501449A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-03-16 | 湖南湘投金天科技集团有限责任公司 | 一种高均匀钛金属铸锭熔炼方法 |
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