CN219010411U - 一种全真空大尺寸电渣重熔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全真空大尺寸电渣重熔装置，包括母材钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉；母材钢锭预置仓内设有钢锭升降杆，钢锭升降杆的底部设有钢锭抓取器，侧壁设有钢锭预置仓真空阀；熔融仓内设有感应熔化坩埚、底部开口稳流坩埚，侧壁设有熔融仓真空阀；电渣炉包括导电结晶器；母材钢锭预置仓底部与熔融仓顶部连通，连通处设有密封板；导电结晶器顶部与熔融仓底部密封连通。感应熔化坩埚和感应加热稳流坩埚呈上下方位放置，可以通过稳流坩埚底部的控流装置控制钢液流入电渣炉结晶器的速率。利用本实用新型的装置，钢液始终在真空下进行，隔绝空气实现了电渣锭的超洁净化，解决了重大工程中无法生产高质量大尺寸电渣锭的短板。

Description

一种全真空大尺寸电渣重熔装置

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种全真空大尺寸电渣重熔装置。

背景技术

传统冶炼大尺寸钢锭的装置是将母材钢锭作为自耗电极，采用双支臂将若干支母材钢锭进行交替熔炼，在抽锭式电渣炉下进行大尺寸电渣锭的熔炼。例如将5支20吨的母材钢锭交替熔炼得到了100吨的电渣锭，存在以下问题：①采用双支臂交换母材钢锭的时间段内结晶器内与空气接触，使得母材钢锭表面出现氧化皮、熔渣吸氢现象，造成了电渣锭增氧、增氢现象，无法获得超洁净的电渣锭；②双支臂交换母材钢锭时间段内存在电流中断，容易使得该部位的电渣锭出现夹渣、缩孔等缺陷，无法保证交换母材钢锭时间段内的电渣锭均质化；③为了降低电渣锭的中心偏析，母材钢锭的直径在保证与结晶器有一定安全间隙的条件下，母材钢锭的直径越大越有利于降低电渣锭的中心偏析：例如对于直径150厘米以上的电渣锭，要求母材钢锭的直径大于110厘米，而目前很难制备直径大于110厘米的母材钢锭；采用小直径的母材钢锭时，造成大尺寸电渣锭的中心偏析严重，最终降低了锻材的产品性能。

发明内容

本实用新型提供了一种电渣炉炼钢的装置，能够生产大尺寸（直径大于1米、重量大于50吨）的电渣锭，此外，还具有车间占地小、车间厂房高度要求低、生产及投资成本低、产品质量优异、能够将优质报废件直接感应熔炼并冷却凝固为电渣锭、形成优质废钢再利用的生产闭环等优点。

本实用新型采用如下技术方案：

一种全真空大尺寸电渣重熔装置，包括由上到下依次排列的单个母材钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉；所述母材钢锭预置仓内设有钢锭升降杆，钢锭升降杆的底部设有钢锭抓取器，侧壁设有钢锭预置仓真空阀；所述熔融仓内设有一个感应熔化坩埚、一个底部开口稳流坩埚，侧壁设有熔融仓真空阀；所述电渣炉包括导电结晶器；所述母材钢锭预置仓底部与熔融仓顶部连通，所述连通处设有密封板；所述导电结晶器顶部与熔融仓底部密封连通；所述底部开口稳流坩埚位于感应熔化坩埚下方，底部开口稳流坩埚位于导电结晶器的开口上方。

本实用新型首次以母材钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉构成电渣炉炼钢装置；母材钢锭预置仓内设有钢锭升降杆、钢锭抓取器，用于抓取母材钢锭并送入感应熔化坩埚，侧壁设有钢锭预置仓真空阀，实现母材钢锭预置仓抽真空；熔融仓内设有倾倒功能的感应熔化坩埚、带有塞棒的感应加热稳流坩埚，用以将母材熔融后倒入稳流坩埚，侧壁设有熔融仓真空阀，实现熔融仓抽真空；所述电渣炉包括导电结晶器，为现有设备，是电渣锭成型场所；所述母材钢锭预置仓与熔融仓连通，所述连通处设有活动密封板，打开密封板时母材钢锭预置仓与熔融仓连通，整体为真空环境，关闭密封板时母材钢锭预置仓与熔融仓隔断，母材钢锭预置仓非真空环境，熔融仓为真空环境，活动密封板的具体连接结构为常规技术，只要使得密封板能够开闭即可；所述导电结晶器顶部与熔融仓密封连通，稳流坩埚内的钢液从底部开口流入导电结晶器内。稳流坩埚的具体选择为常规技术，可承接上方感应熔化坩埚熔融的钢液即可，优选具有感应加热的稳流坩埚，为了对其中的钢液保温。

上述技术方案中，母材钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉由上到下依次排列，优选的，钢锭预置仓位于熔融仓的正上方，熔融仓位于电渣炉的正上方；母材钢锭预置仓底部与熔融仓连通，导电结晶器顶部与熔融仓底部密封连通，从而整个熔炼装置形成连通，当抽真空后，熔炼装置内部为真空环境；母材钢锭预置仓底部与熔融仓的连通处设有密封板，隔开母材钢锭预置仓与熔融仓，当母材钢锭预置仓非真空时，密封板的阻隔使得熔融仓不受影响，依然保持真空；导电结晶器顶部与熔融仓密封连通避免外界环境导致的破真空发生。作为常识，母材钢锭预置仓、熔融仓分别通过真空阀与真空泵连通，可以抽真空。

上述技术方案中，钢锭升降杆的底部设有钢锭抓取器，钢锭抓取器为现有产品，用来抓取放松母材钢锭；感应熔化坩埚位于钢锭抓取器正下方，钢锭被抓取后，通过升降杆可下降到感应熔化坩埚内，从而熔融；带有塞棒的感应加热稳流坩埚可接收感应熔化坩埚内熔融的钢液；感应加热稳流坩埚位于导电结晶器上方，可将熔融的钢液注入导电结晶器；感应熔化坩埚、感应加热稳流坩埚、导电结晶器开口具体的位置关系没有特别限制，能够实现上述功能即可。

上述技术方案中，熔融仓内设置有感应熔化坩埚和感应加热稳流坩埚。感应熔化坩埚本身及其使用为现有技术，在熔融仓内的安装也为常规技术。比如，作为钢锭熔融的感应熔化坩埚安装在旋转电机的旋转轴上，可将钢液倒出；作为感应加热稳流坩埚安装在熔融仓墙壁或者地面上。

上述技术方案中，底部开口的感应加热稳流坩埚承接钢液并导流入导电结晶器的装置；优选的，底部开口的稳流坩埚的开口内设有塞棒，可调控钢液流速。塞棒本身及其控制为常规技术，比如全真空大尺寸电渣重熔装置中，熔融仓内壁设有升降电机，电机的升降轴通过连接杆连接塞棒，从而可以控制塞棒升降，一般的，生产过程需要调控塞棒的操作不多。

优选的，熔融仓设有一个感应熔化坩埚以及一个感应加热稳流坩埚，优选的，所述感应加热稳流坩埚的底部开口内设有塞棒，优选的，所述底部开口的稳流坩埚为感应加热稳流坩埚。稳流坩埚本身是坩埚，为了与熔化坩埚区分而取名稳流坩埚。

进一步的，熔融仓内的感应加热稳流坩埚底部设有塞棒作为控流装置，用于控制钢液流入电渣炉结晶器的速率；上部感应熔化坩埚周期性的装入和熔化母材钢锭，为下部稳流坩埚周期性的提供钢液，保证下部稳流坩埚内始终存在钢液，使得电渣炉结晶器内获得连续稳定的钢液。

上述技术方案中，导电结晶器开口处设有陶瓷网，陶瓷网的孔径为5mm～10mm。导电结晶器本身为现有产品，为抽锭式，整个导电结晶器由上导电结晶部、下水冷结晶部及外部供电回路组成，常规设有液态熔渣入口，与抽锭式底水箱组成常规电渣炉，本实用新型对其的改进在于在熔融仓与电渣炉连接处设置陶瓷网。作为常识，上导电结晶部和下水冷结晶部配合形成结晶器，所述上导电结晶部和下水冷结晶部之间设置有绝缘板，所述下水冷结晶部设置在安装平台上，所述安装平台下方设置有抽锭式底水箱，所述抽锭式底水箱由抽锭移动组件控制，所述抽锭式底水箱与上导电结晶部之间还设置有交流电源和高压电闸。同时，所述电渣炉上常规设置有液位检测传感器，用于测定钢液液面高度。

母材钢锭通过钢锭预置仓放入熔融仓的坩埚内，每次装入母材钢锭后对钢锭预置仓内抽真空，防止空气通过钢锭预置仓进入熔融仓，从而保证了熔融仓及结晶器内始终处于真空或惰性气体保护状态，避免钢液与空气直接接触，从而提高了钢液的洁净度，获得了超洁净的电渣锭。进一步的，上部感应熔化坩埚内钢液周期性的倒入下部感应加热稳流坩埚内，下部稳流坩埚流出钢液，同时已成型电渣锭以一定的拉速向下抽锭，抽锭速率与熔融仓内下部稳流坩埚流入电渣炉结晶器的钢液流速相匹配，实现电渣锭的不断增长，抽锭为现有技术。与现有技术一致，抽锭式电渣炉的导电加热方式为交流电源—导电结晶部—液态熔渣—金属熔池—电渣锭—底水箱—高压电闸—交流电源的供电回路，熔渣产生大量的焦耳热，使得熔渣处于高温熔融状态。

进一步的，熔融仓和电渣炉结晶器连通，并设置有陶瓷网，钢液通过陶瓷网后，分散为金属液滴，落入下部的电渣炉结晶器内，并穿过液态渣池，在结晶器的冷却下，凝固为电渣锭。

上述装置中，钢锭预置仓周期性的向上部坩埚提供母材钢锭，上部坩埚周期性的熔化母材钢锭、并周期性的向下部稳流坩埚提供钢液，保证下部稳流坩埚内始终存在钢液，下部稳流坩埚持续稳定的向电渣炉结晶器内提供钢液，保证电渣炉结晶器内具有连续稳定的钢液，周而复始，在结晶器冷却下获得超大尺寸的电渣锭。

本实用新型相较于现有技术的优点和技术效果如下：

1、采用钢锭预置仓—熔融仓上部坩埚周期性的向下部稳流坩埚提供钢液—下部稳流坩埚持续的向结晶器内浇铸钢液—电渣炉结晶器内获得连续稳定的钢液—电渣炉结晶器冷却凝固为电渣锭的炼钢方式，为电渣炉结晶器提供了连续稳定的钢液，且钢液始终处于真空保护下，与空气隔绝，实现了钢液的真空脱气与超洁净熔炼；从而获得了高质量大尺寸的电渣锭。

2、本实用新型对母材钢锭直径的尺寸要求低：传统电渣炉要求母材钢锭的直径在保证与结晶器存在一定安全间隙的条件下，直径越大越有利于降低电渣锭的中心偏析；而大截面的母材钢锭的制备难度极大、成本极高、铸锭中心缩孔很严重，根据现有技术，30吨以上的无缩孔母材钢锭不可制备。本实用新型通过将母材钢锭放入感应熔化坩埚内，实现不同规格母材钢锭的感应加热熔化，因此只需要市面上可售的小于感应熔化坩埚内径的连铸坯就能够满足，显著降低了母材钢锭的直径要求。

3、本实用新型实现优质废钢直接生产电渣锭的闭环：当客户使用该钢种产品报废后，能够直接将优质废钢放入熔融仓内的感应熔化坩埚中熔炼为钢液，为电渣炉结晶器提供连续稳定的钢液，冷却凝固为优质电渣锭，形成优质废钢重新熔炼—制备优质电渣锭—热加工、热处理—优质锻材产品—锻材产品报废—优质锻材废钢重熔回炉熔炼的生产闭环。

附图说明

图1是本实用新型实施例一炼钢装置的结构示意图；

图2是密封板安装示意图；

图3是旋转电机与感应熔化坩埚连接示意图；

图4是升降电机与塞棒连接示意图，图中下部感应加热稳流坩埚给出出钢口示意结构；

图5是实施例一使用状态示意图；

图中标号说明：1、钢锭预置仓仓门； 2、钢锭预置仓真空阀；3、真空泵；4、熔融仓真空阀；5、上部感应熔化坩埚；6、结晶器和熔融仓间的密闭接口；7、液态熔渣加入口；9、上导电结晶部；10、下水冷结晶部；11、交流电源；12、高压电闸；13、钢锭升降杆；14、钢锭抓取器；15、母材钢锭；17、密封板；171、升降电机；172、旋转电机；18、熔融仓；19、塞棒；20、下部感应加热稳流坩埚；21、下部感应加热稳流坩埚出钢口；22、陶瓷网；23、液态渣池；24、液位传感器；25、绝缘板；26、金属熔池；27、已成型电渣锭；28、抽锭式底水箱；29、电渣炉；30、钢锭预置仓；51、旋转电机；281、安装平台；8、钢液；81、钢液；82、升降电机；83、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。本实用新型涉及的具体部件以及部件的具体连接方法为现有常规方法，比如感应熔化坩埚的安装与控制、真空阀门的安装与控制、钢锭抓取器的安装与控制等，具体电渣重熔的过程也是常规技术；陶瓷网为现有产品；本实用新型的位置关系为实际生产时的位置关系，钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉之间由车间墙壁或者钢架分隔支撑。现有技术在电渣重熔制备大尺寸钢锭（大于50吨）时，由于母材钢锭的限制，只能在一根母材熔融后更换另外一根，存在接触空气以及断电等问题，这对大尺寸钢锭的性能造成很大影响，本实用新型解决了现有技术一直无法解决的问题，创造性的提出钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉组成的超洁净均质化大尺寸钢锭的熔炼装置，保持电渣重熔持续以及真空环境，可以制备超过50吨甚至100吨的大尺寸钢锭。

本实用新型公开了一种钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉组成的超洁净均质化大尺寸钢锭的熔炼装置，熔融仓内放置有感应熔化坩埚和感应加热稳流坩埚，可以实现超洁净、均质化大尺寸电渣锭的生产，其方位关系为母材钢锭预置仓位于熔融仓的正上方，熔融仓位于电渣炉的正上方。熔融仓内设置有感应熔化坩埚和感应加热稳流坩埚，呈上下方位放置，下部感应加热稳流坩埚底部设有塞棒的控流装置，通过控流装置控制钢液流入电渣炉结晶器的速率。现有技术采用交换母材钢锭的电渣重熔方式，在交换母材钢锭时始终存在电渣炉的电流中断、电渣炉结晶器内气氛的改变、交换母材钢锭时夹渣的问题。本实用新型开发的钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉组成的新型装置，获得了高质量大尺寸电渣锭，满足我国重大工程的需要。

实施例一

本实施例采用带有钢锭预置仓的熔融仓和电渣炉的炼钢装置，如图1-4所示，包括上下依次设置的单个钢锭预置仓30、熔融仓18和电渣炉29；

钢锭预置仓30内装有钢锭升降杆13及其端部的钢锭抓取器14，通过钢锭升降杆和钢锭抓取器抓取升降母材钢锭；钢锭预置仓侧壁设有真空阀门2、仓门1；

熔融仓18设有上部感应熔化坩埚5和下部感应加热稳流坩埚20，熔融仓内壁设有旋转电机51，上部感应熔化坩埚安装在电机的转轴上，可形成倾斜，下部感应加热稳流坩埚固定安装在熔融仓墙壁上；熔融仓侧壁设有真空阀门4；

母材钢锭预置仓与熔融仓连通，连通处设有活动密封板17，如图3所示，利用升降电机171连接密封板，通过升降杆的升降控制密封板的开闭，将升降电机安装在旋转电机172上，可使得密封板转离连通处的开口，漏出开口用于母材下落到感应坩埚内；实际生产时，也可采用其他结构，只要使得密封板可开闭即可；

电渣炉29包括上导电结晶部9和下水冷结晶部10，上导电结晶部和下水冷结晶部配合形成结晶器，开口外侧设有液态熔渣加入口7，上导电结晶部和下水冷结晶部之间设置有绝缘板25，上导电结晶部形成供电回路并加热液态熔渣，下水冷结晶部为电渣锭成型作用，可以采用钢和铜组合结构，下水冷结晶部设置在安装平台281上，安装平台下方设置有抽锭式底水箱28，抽锭式底水箱28与上导电结晶部之间还设置有交流电源11和高压电闸12，当高压电闸闭合时，形成一个交流电源—上导电结晶部—液态熔渣—金属熔池—电渣锭—底水箱—高压电闸—交流电源的供电回路，达到加热保温熔渣的目的；电渣炉29上设置有液位检测传感器24，通过对结晶器内钢液液面位置准确检测，确定合理拉坯速率；以上为电渣炉的常规结构与控制。进一步的，结晶器开口处设有陶瓷网22。母材钢锭预置仓底部与熔融仓连通，导电结晶器顶部与熔融仓底部密封连通，形成密闭接口6，从而整个熔炼装置形成连通，当抽真空后，熔炼装置内部为真空环境。

利用钢锭升降杆将母材钢锭15放置上部感应熔化坩埚内，上部感应熔化坩埚通过外部的感应线圈对母材钢锭进行加热、熔化成钢液8，在电机转轴带动下倾倒入下部感应加热稳流坩埚内，下部感应加热稳流坩埚通过外部的感应线圈保温，下部感应加热稳流坩埚底部开口作为稳流坩埚底部出钢口21，其中设置有塞棒19，通过调节塞棒的高度实现出钢口钢液81的流量调节，熔融仓内壁设有升降电机82，电机的升降轴通过连接杆83连接塞棒，从而可以控制塞棒升降；钢液通过陶瓷网后分散为若干金属液滴，液滴穿过液态渣池23形成金属熔池26，并在上导电结晶部9和下水冷结晶部10的协同冷却下凝固为电渣锭27。整个过程中安全可靠、可控性极佳。

本实用新型采用感应熔化坩埚熔化母材钢锭，将高端特殊钢冶炼工艺缩短为母材钢锭预置仓—感应熔化坩埚—底部开口感应加热稳流坩埚—电渣炉生产线；利用常规的真空泵3通过真空阀门2、真空阀门4同时或者分别抽真空，整个过程隔绝空气，可以避免钢液的二次氧化、对钢液进行真空脱气处理；在电渣炉中，钢液再次得到化学精炼，同时其自上而下的导热方式使得金属熔池呈浅平状，有助于电渣锭获得良好的结晶组织和降低中心偏析。实现超洁净、均质化、低偏析、大尺寸的电渣锭生产。此外，本装置中母材钢锭15的尺寸只需要小于上部坩埚内径即可，使得母材钢锭的制备极其简单，采用一般的连铸坯即可；还可以降低厂房高度要求，生产成本降低、工序更为简单。

一些常规部件本实用新型没有示出，本领域技术人员可根据本实用新型的技术思路常规选择，比如熔炼仓设有进出的常规仓门，仓门开闭后都能实现密封闭合等。

现有技术中，无论自耗电极式电渣重熔还是精炼钢液式电渣重熔，针对大尺寸钢锭（超过50吨）的电渣重熔，都需要在重熔过程更换原料，即使短暂，也会造成接触空气以及断电等问题，这对大尺寸钢锭的性能造成很大影响，本实用新型解决了现有技术一直无法解决的问题，创造性的提出钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉组成的超洁净均质化大尺寸钢锭的熔炼装置，保持电渣重熔持续以及真空环境，可以制备超过50吨，甚至超过100吨的大尺寸钢锭。本实用新型的装置能够生产的大尺寸钢锭直径在60~220厘米，高度在300~700厘米，重量在30~200吨。

应用实施例一

参见图5，采用实施例一的装置，母材钢锭采用市面可售的直径0.5米、长1.3米的不锈钢连铸坯，母材钢锭用量为25支；电渣炉的结晶器内径为150cm，电渣炉中钢液凝固速率控制在1050公斤/小时；液态熔渣的成分为萤石：石灰：氧化铝：氧化硅=55: 20: 20: 5，质量比，液态熔渣的总质量为700kg；陶瓷网的孔径为7mm；感应熔化坩埚和感应加热稳流坩埚的内径都为0.6米、高度都为1.3米；下方稳流坩埚具有称重功能，用于确定浇铸速率，具体称重为常规技术，称重传感器可以结合在下方稳流坩埚的固定位，为炼钢领域常规技术。

将电渣炉中的抽锭式底水箱28与结晶器10封好后，将液态熔渣通过加渣口7加入到结晶器内，开启供电回路，达到加热保温液态熔渣的目的。

打开熔融仓仓门，通过车间叉车将第一支母材钢锭置于钢锭抓取器下发，此时密封板打开，钢锭抓取器将母材放入感应熔化坩埚中（此时常温环境，人工操作即可）；关闭熔融仓仓门，对钢锭预置仓、熔融仓抽真空后，将感应熔化坩埚中的母材钢锭熔化，钢液重量约2.6吨；在第一支母材钢锭熔炼时，关闭密封板，打开钢锭预置仓门，将第二支母材钢锭放入钢锭预置仓，关闭钢锭预置仓炉盖，打开真空阀抽真空；第一支母材熔融完成后将坩埚内的钢液倾倒入下方稳流坩埚内，然后回正，打开钢锭预置仓的密封底板，通过钢锭升降杆和钢锭抓取器将第二支母材钢锭放入上部感应熔化坩埚内，加热线圈使母材钢锭在2小时内进行加热熔化成钢液；同样的，在第二支母材熔融时，关闭密封板，打开门，将第三支母材钢锭放入钢锭预置仓，打开真空阀抽真空；之后的母材都是如此操作；

通过调整下方稳流坩埚中的塞棒的高度，稳流坩埚中的钢液通过底部出钢口缓慢流入电渣炉结晶器中，出钢速率与抽钢匹配，并通过陶瓷网将钢液分散为金属液滴，最后穿过渣池到达金属熔池，在上导电结晶部和下水冷结晶部的冷却下凝固为电渣锭；

在下方稳流坩埚中的钢液快结束（约2小时）时，将上方感应熔化坩埚中的第二炉钢液倒入下方稳流坩埚中；后续炉钢液也如此操作；

通过钢锭预置仓和上方坩埚周期性的放置母材钢锭和熔化母材钢锭成钢液，每2小时周期性的向下方稳流坩埚中提供钢液，保证稳流坩埚底部的出钢口始终有钢液浇铸到电渣炉内，从而使得电渣重熔的持续进行；最终生产出直径150厘米、高度3.6米的50吨大尺寸电渣锭。

通过液位检测传感器实时检测液面，通过抽锭式底水箱28带动成型电渣锭向下移动，抽锭速率与钢液的浇铸速率相匹配，而抽锭速率以保证结晶器内熔渣液面位置恒定为原则，这是常规技术。

作为常识，当电渣锭出结晶器出口后，为了加速电渣锭的冷却，提高凝固速率和浇铸速率，在电渣锭出结晶器出口500mm高度范围内的圆周方向均匀设置气雾喷嘴对电渣锭进行强制冷却，形成二次冷却装置，增强冷却速率以保证凝固质量，完成电渣重熔。

对生产出的50吨电渣锭经过常规锻造、热处理后取样，得到钢中氧含量为0.0008%、氢含量小于0.0001%；该50吨电渣锭的A、B、C、D四类夹杂物等级如表1所示；对试样磨制抛光后经硝酸溶液电解腐蚀后，按照ASTM E112-13(2021)采用对比法对晶粒度进行评级，试样晶粒度级别为9.0级；最终成材产品的室温抗拉强度为650MPa；按JIS Z 2284-1998标准把试样加工成厚度25mm、宽度50mm、初始裂纹长度26.5 mm的冲击样，在液氦（4.2 K）环境下进行冲击试样，测得冲击功为120J；测得试样的腐蚀电流为2.55×10^-7 A/cm²，腐蚀电流数值越低表明试样的耐腐蚀性能越好。进一步进行了75吨、100吨电渣锭的生产，所得产品的质量与50吨电渣锭近似，都优异。

对比例一

现有技术采用双支臂电渣炉交换母材钢锭生产大尺寸电渣锭时，要求母材钢锭截面直径很大，例如生产截面直径为1.5米的大尺寸电渣锭时，要求母材钢锭截面直径达到1.2米以上才能够改善金属熔池深度和降低电渣锭的中心偏析，对于生产截面直径1.2米的母材钢锭时极其困难的。采用截面直径较小的母材钢锭会严重恶化电渣锭的中心偏析。采用截面积小的模铸锭需要通过锻造墩粗后使用，这容易导致钢锭的锻造墩粗开裂现象，成材率极低，同时锻造墩粗后的截面直径也达不到生产大尺寸电渣锭所需的母材钢锭尺寸要求，市面上的大吨位锻机也极为罕见。而本实用新型的装置通过感应熔化坩埚周期性的熔化小直径母材钢锭为钢液，坩埚内钢液周期性的倒入下方稳流坩埚内，稳流坩埚持续的向电渣炉结晶器内提高连续稳定的钢液，只需要采用小直径母材钢锭即可，从而避免了使用大直径母材钢锭的缺陷。

当双支臂电渣炉交换母材钢锭的时间段内，电渣炉处于电流中断状态，容易引起夹渣和气孔现象，无疑使得该处的电渣锭性能降低，无法实现电渣锭的均质化；同时交换母材钢锭时间段内电渣炉结晶器处于空气气氛，容易收到空气中的氧气和水汽影响，使得电渣锭增氧、增氢，恶化电渣锭的产品性能。

如CN202671630U所示，其或者近似结构为现有生产上应用效果好的装置，采用常规炼钢-精炼-模铸生产6支截面直径70厘米、长5.7米的不锈钢模铸锭，经过加热锻造墩粗后，由于锻造墩粗开裂，报废3支模铸锭，最终获得了3支截面直径为100厘米、长2.8米的母材钢锭。电渣炉结晶器内径为150cm，电渣炉中钢液凝固速率控制在1050公斤/小时；预熔渣成分为萤石：石灰：氧化铝：氧化硅=50: 20: 20: 5，总质量为700kg；电渣炉支臂具有称重功能，用于确定电渣重熔的熔炼速率。

采用双支臂气氛保护电渣炉，在双支臂的作用下交替熔炼了3支母材钢锭，最终生产出直径为1.5米、高为3.6米的50吨电渣锭。电渣重熔过程中，双支臂在交换母材钢锭时打开气氛保护罩，进行了母材钢锭的交换，交换母材钢锭时间段内，大量的空气进入结晶器内，造成了电渣锭增氧、增氢；此外，由于母材钢锭直径与电渣锭直径差别大，充填比小于正常的电渣炉参数要求，使得中心偏析严重。而本实用新型的装置通过感应熔化坩埚将小直径母材钢锭熔化为钢液，并倒入电渣炉结晶器内，从而避免了母材钢锭直径与电渣锭直径差别太大时的电渣锭中心偏析严重问题。

作为常识，当电渣锭出结晶器出口后，为了加速电渣锭的冷却，提高凝固速率和浇铸速率，在电渣锭出结晶器出口500mm高度范围内的圆周方向均匀设置气雾喷嘴对电渣锭进行强制冷却，形成二次冷却装置，增强冷却速率以保证凝固质量，完成电渣重熔。

对生产出的50吨电渣锭经过锻造、热处理后取样，得到钢中氧含量为0.0037%、氢含量为0.0005%；该50吨电渣锭的A、B、C、D四类夹杂物等级如表2所示；对试样磨制抛光后经硝酸溶液电解腐蚀后，按照ASTM E112-13(2021)采用对比法对晶粒度进行评级，试样晶粒度级别为6.5级；最终成材产品的室温抗拉强度为450MPa；按JIS Z 2284-1998标准把试样加工成厚度25mm、宽度50mm、初始裂纹长度26.5 mm的冲击样，在液氦（4.2 K）环境下进行冲击试样，测得冲击功为80J；测得试样的腐蚀电流为1.45×10^-7 A/cm²，腐蚀电流数值明显低于应用实施例一中的试样。综上，对比应用例一中试样的夹杂物含量、晶粒度级别、抗拉强度、冲击功、耐腐蚀性能明显不如应用实施例一中试样的各项性能指标。

实施例二

在应用实施例一的基础上，去掉陶瓷网，其余不变。进行同样的电渣重熔不锈钢，对最终生产出的50吨电渣锭经过锻造、热处理后取样，得到钢中氧含量为0.0025%、氢含量为0.0003%；该电渣锭的A、B、C、D四类夹杂物等级如表3所示；对试样磨制抛光后经硝酸溶液电解腐蚀后，按照ASTM E112-13(2021)采用对比法对晶粒度进行评级，试样晶粒度级别为8.0级；最终成材产品的室温抗拉强度为600MPa；按JIS Z 2284-1998标准把试样加工成厚度25mm、宽度50mm、初始裂纹长度26.5 mm的冲击样，在液氦（4.2 K）环境下进行冲击试样，测得冲击功为110J；测得试样的腐蚀电流为2.35×10^-7 A/cm²。综上，实施例二中试样的夹杂物含量、晶粒度级别、抗拉强度、冲击功、耐腐蚀性能较实施例一略差，但是明显好于对比例中试样的各项性能指标。

Claims (10)

1.一种全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，包括由上到下依次排列的单个母材钢锭预置仓、熔融仓、电渣炉；所述母材钢锭预置仓内设有钢锭升降杆，钢锭升降杆的底部设有钢锭抓取器，侧壁设有钢锭预置仓真空阀；所述熔融仓内设有一个感应熔化坩埚、一个底部开口稳流坩埚，侧壁设有熔融仓真空阀；所述电渣炉包括导电结晶器；所述母材钢锭预置仓底部与熔融仓顶部连通，所述连通处设有活动密封板；所述导电结晶器顶部与熔融仓底部密封连通；所述底部开口稳流坩埚位于感应熔化坩埚下方，底部开口稳流坩埚位于导电结晶器的开口上方。

2.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述稳流坩埚为感应加热稳流坩埚。

3.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述感应熔化坩埚位于钢锭抓取器正下方。

4.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述导电结晶器的开口处设有陶瓷网。

5.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述全真空大尺寸电渣重熔装置还包括真空泵，钢锭预置仓真空阀、熔融仓真空阀分别与真空泵连接。

6.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述熔融仓内壁设有旋转电机，电机的转轴端部装有所述感应熔化坩埚。

7.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述母材钢锭预置仓设有仓门。

8.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述导电结晶器为抽锭式导电结晶器。

9.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述底部开口稳流坩埚的开口内设有塞棒。

10.根据权利要求1所述全真空大尺寸电渣重熔装置，其特征在于，所述全真空大尺寸电渣重熔装置中，熔融仓内壁设有升降电机，电机的升降轴通过连接杆连接塞棒。

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