CN2570301Y - 电渣重熔炉气相密封式保护装置 - Google Patents
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Abstract
电渣重熔炉气相密封式保护装置，用于特种金属的电渣重熔。其特征是：环状结构的保护装置是上、下不相通的双层腔体；上层腔体、上层腔体内壁的一组出气孔、上层腔体外壳的进气口组成燃气通道；下层腔体、下层腔体底部的一组出气孔、下层腔体外壳的进气口组成氩气通道。操作时，先将本装置固定在结晶器顶端；然后开启燃气、氩气开关，燃气、压缩空气混合后在燃气出气孔点火燃烧，水平喷出火焰将大气与结晶器隔离，氩气从氩气出气孔向下喷向重熔渣池，保护金属熔池不被氧化。本实用新型具有结构简单、制造成本低、保护效果佳、使用寿命长的特点，可采用液体渣起弧，改善了Ti、Al、Mg等易氧化元素的烧损，降低合金氧含量50％，满足了用户的高质量要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及冶金行业的冶炼设备，尤其是指用于冶炼特种金属材料的电渣重熔炉的大气隔离(封闭)装置。
背景技术
冶金行业中，高温合金或不锈钢等特种金属材料常常需要在电渣重熔炉中熔炼，以提高合金的冶金质量。出于经济、实用的考虑，传统的高温合金电渣重熔是在大气中进行的，熔炼时，暴露在大气中的重熔渣池被氧化后，将大气中的氧传向金属熔池，导致金属熔池的氧化，造成：(1)成品合金的氧含量较高，(2)合金中Ti、Al、Mg等易氧化元素烧损严重，(3)SiF4等有毒气体从结晶器10内向大气挥发，恶化了现场空气质量。因此，电渣重熔高温合金在大气下进行已不适应现代冶金工业的发展要求。
为提高电渣重熔的高温合金等特种金属材料的产品质量，避免电渣重熔在大气中进行是现代冶金技术的追求。目前，比较典型的保护装置1有二种：(A)在结晶器顶部安置一个干燥空气罩，阻止潮湿大气进入结晶器内部，有利于防止氢敏感材料的白点产生，但干燥空气中的氧与熔渣/金属之间的反应仍不可避免，合金钢中的易氧化元素Ti、Al、Mg仍可发生显著烧损，并导致钢中氧含量的增加。(B)德国ALD公司的“紧密保护罩系统”：从结晶器上部开始，将熔炼电极和辅助电极完全置于保护罩内；在升降料杆处，采用发泡硅橡胶将保护罩密封，又不影响料杆的升降；下部的锥形排气罩设有通入氩气及排除烟气的旁通阀等装置。其优点是设备先进，保护效果较好，不足之处在于，整体保护装置结构比较复杂，设备成本高，且电渣重熔时不能采用液渣起弧技术。
发明内容
本实用新型设计一种电渣重熔炉气相密封式保护装置，可方便地装配在电渣重熔炉结晶器上部，使结晶器内的重熔渣池、伸入结晶器内的熔炼电极棒与大气隔离，具有结构简单、操作方便、安全可靠的特点，且设备制造成本低，保护效果佳，大大降低合金钢中的氧含量，提高产品质量，解决了合金中易氧化元素Ti、Al、Mg等在电渣重熔时的显著(或过量)烧损问题。
本实用新型提供的一种电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征是：环状结构的保护装置1是上、下两层不相通的双层腔体，外径相当于电渣重熔炉结晶器10外径，内径小于结晶器10内径、大于合金自耗电极棒9直径；保护装置1下层底部有一个环形凸出部，内径等于保护装置1内径，外径相当于电渣重熔炉结晶器10内径，便于保护装置1固定在电渣重熔炉结晶器10顶端；保护装置1上层环形腔体2、均匀分布在上层环形腔体内壁同心圆上的一组燃气出气孔4、安置在上层环形腔体外壳的燃气进气口8组成燃气通道；保护装置1下层环形腔体6、均匀分布在下层环形腔体6底部凸出部同心圆上的一组惰性气体出气孔5、安置在下层环形腔体6外壳的惰性气体进气口7组成惰性气体通道；燃气出气孔4的中心线与水平面平行或稍微朝上，夹角呈α＝0～5度；惰性气体出气孔5的中心线与水平面垂直；安置在保护装置1上层环形腔体2内的挡板3呈环柱状，挡板3一端与环形腔体上壁(或下壁)固定相连，另一端与环形腔体下壁(或上壁)不相连(留有缝隙)，使经过燃气通道的燃气均匀地从燃气出气孔4喷出；上述结合构成本实用新型。
双层腔体的保护装置1可以是合体结构，也可以是分体结构。
环柱状挡板3有1～3个，与环形腔体下壁(或上壁)不相连的缝隙交叉布置。
均匀分布在上层环形腔体2内壁同心圆上的一组燃气出气孔4有1～3个排，上下交叉排列，同排出气孔的间距3～20mm。
惰性气体出气孔的间距3～20mm；惰性气体可以是氩气或氮气。氩气成本较高，但电渣重熔的钢种通用性强；氮气成本较低，适用于含氮钢的电渣重熔。
保护装置1的材料可以选用合金钢等金属材料。
操作时，首先将环状结构的电渣重熔炉气相密封式保护装置置于电渣重熔炉结晶器10顶端。然后开启燃气开关，燃气与过滤的压缩空气混合后经橡皮管输送，通过燃气通道，经燃气进气口8，导入安置有环柱状挡板3的保护装置1的上层环形腔体2内，使混合气体于燃气出气孔4点火均匀燃烧，火焰喷口呈水平方向(或稍微朝上)射向自耗电极9，将大气与结晶器10容腔隔离，封阻大气进入结晶器10。同时，开启惰性气体开关，惰性气体经橡皮管输送，通过惰性气体通道，经惰性气体进气口7，导入保护装置1的下层环形腔体6内，从惰性气体出气孔5垂直向下喷向电渣重熔炉结晶器10的重熔渣池，由于惰性气体比重较大，又受到上部燃烧气体的封阻，能有效地覆盖电渣重熔的渣层上部，从而阻挡空气对重熔渣池的氧化，对渣池下面的金属熔池起到良好的保护作用。
与现有技术相比，本实用新型具有下列优点：
(1)结构简单，维修方便。
(2)制造成本低，使用寿命长。
(3)操作安全、可靠。
(4)合金中的氧含量低，产品质量高。
(5)阻止了电渣重熔时SiF4有毒气体等从结晶器10内向大气中的显著挥发，改善了现场空气质量。
(6)合金中Ti、Al、Mg等易氧化元素的烧损少。
(7)钢锭头部的补缩效果佳。
(8)降低电渣重熔的电耗，其电耗降低可以补偿消耗燃气及氩气所需费用。
(9)可便于采用液体渣起弧的办法进行电渣重熔。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的A-A剖视图
图3是本实用新型的B-B剖视图
图4是本实用新型的工作状态示意图
具体实施方案
某钢铁公司在2吨电渣重熔炉上实施本实用新型，用于高温合金等材料的钢锭熔炼。电渣重熔炉：结晶器10上口外径＝560mm、内径＝460mm，高温合金自耗电极9直径＝290mm。电渣重熔炉气相密封式保护装置：环状结构的保护装置1外径＝570mm(相当于电渣重熔炉结晶器10外径)，内径＝440mm(小于结晶器10内径)，保护装置1下层底部的环形凸出部外径＝455mm(略小于电渣重熔炉结晶器10内径)；保护装置1的上层环形腔体2、均匀分布在上层环形腔体2内壁同心圆上的双排燃气出气孔4(上下交叉排列，同排出气孔的间距10mm，下排出气孔中心线稍微朝上，与水平面夹角呈α＝2度；上排出气孔中心线与水平面平行)、安置在上层环形腔体外壳的燃气进气口8组成燃气通道；保护装置1的下层环形腔体6、均匀分布在下层环形腔体6底部凸出部同心圆上的惰性气体出气孔5(喷口中心线与水平面垂直)、安置在下层环形腔体6外壳的惰性气体进气口7组成惰性气体通道；2个环柱状挡板3安置在保护装置1上层环形腔体2内，1个与环形腔体上壁留有缝隙(与下壁固定相连)，另1个与环形腔体下壁留有缝隙(与上壁固定相连)。工作时，首先将本实用新型置于电渣重熔炉结晶器10顶端；然后开启燃气开关，过滤的压缩空气与燃气混合后经橡皮管输送，通过燃气通道从燃气出气孔4点火燃烧后，火焰沿水平方向射向自耗电极9，将大气与结晶器10容腔隔离，封阻大气进入结晶器10；同时，开启氩气开关，使氩气经惰性气体通道，从惰性气体出气孔5垂直向下喷向结晶器10，由于氩气比重较大，又受到上部燃烧气体的封阻，能有效地覆盖电渣重熔的渣层上部，从而阻挡空气对渣子的氧化，对重熔熔池起到良好的保护作用。本实用新型具有结构简单，操作安全、可靠，维修方便的特点，制造成本低，保护效果佳，使用寿命长，在冶炼成本(电耗降低的费用可以补偿燃气及惰性气体所需的消耗)、冶炼工艺(可便于采用液体渣起弧的办法进行电渣重熔)基本不变的情况下，一方面阻止了电渣重熔时SiF4有毒气体等从结晶器内向大气中的显著挥发，改善了现场空气质量，另一方面，改善了Ti、Al、Mg等易氧化元素的烧损和钢锭头部的补缩效果，降低合金中的氧含量约50％，提升了产品档次，满足了用户的高质量要求。
Claims (6)
1、电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征是：环状结构的保护装置(1)是上、下两层不相通的双层腔体，外径相当于电渣重熔炉结晶器(10)外径，内径小于结晶器(10)内径、大于合金自耗电极棒(9)直径；保护装置(1)下层底部有一个环形凸出部，内径等于保护装置(1)内径，外径相当于电渣重熔炉结晶器(10)内径；保护装置(1)上层环形腔体(2)、均匀分布在上层环形腔体(2)内壁同心圆上的一组燃气出气孔(4)、安置在上层环形腔体(2)外壳的燃气进气口(8)组成燃气通道；保护装置(1)下层环形腔体(6)、均匀分布在下层环形腔体(6)底部凸出部同心圆上的一组惰性气体出气孔(5)、安置在下层环形腔体(6)外壳的惰性气体进气口(7)组成惰性气体通道；燃气出气孔(4)的中心线与水平面平行或稍微朝上，夹角呈α＝0～5度；惰性气体出气孔(5)的中心线与水平面垂直；安置在上层环形腔体(2)内的挡板(3)呈环柱状，挡板(3)一端与上层环形腔体(2)上壁(或下壁)固定相连，另一端与上层环形腔体(2)下壁(或上壁)不相连(留有缝隙)；上述结合构成本实用新型。
2、根据权利要求1所述的电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征是：双层腔体的保护装置(1)可以是合体结构，也可以是分体结构。
3、根据权利要求1或2所述的电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征在于：安置在上层环形腔体(2)内的环柱状挡板(3)有1～3个，与上层环形腔体(2)下壁(或上壁)不相连的缝隙交叉布置。
4、根据权利要求1或2所述的电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征在于：均匀分布在上层环形腔体(2)内壁同心圆上的一组燃气出气孔(4)有1～3个排，上下交叉排列，同排出气孔的间距3～20mm。
5、根据权利要求1或2所述的电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征在于：惰性气体出气孔的间距3～20mm，惰性气体可以是氩气或氮气。
6、根据权利要求1或2所述的电渣重熔炉气相密封式保护装置，其特征在于：保护装置(1)的材料可以选用合金钢等金属材料。
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