[發(fā)明專利]一種大型電渣重熔鋼錠強(qiáng)化冷卻裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110280063.3
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN103014366A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李寶寬;劉鵬;王芳;齊鳳升
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C22B9/193
• 分類號: C22B9/193;C22B9/18
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電渣重熔工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型電渣重熔鋼錠強(qiáng)化冷卻裝置及方法。

背景技術(shù)

結(jié)晶器是電渣重熔裝備中的心臟，結(jié)晶器內(nèi)鋼液的凝固、傳熱對鋼錠質(zhì)量有重要影響。在電渣重熔結(jié)晶器中，鋼錠的凝固過程是典型的定向凝固過程，即具有一側(cè)加熱一側(cè)冷卻的傳熱特征，這種定向凝固結(jié)構(gòu)可基本消除電渣重熔鋼錠的偏析和縮松等缺陷。電渣重熔鋼錠在整個冷凝的過程中，由于熱脹冷縮的原因，鋼錠和結(jié)晶器壁間會形成氣隙，氣隙的存在使鋼錠與結(jié)晶器壁間熱傳導(dǎo)性能下降，鋼錠向外傳熱的速度受到影響，使結(jié)晶器導(dǎo)出熱流密度減小，鋼錠凝固速度下降，隨著鋼錠的大型化，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。而氣隙的產(chǎn)生在常用的結(jié)晶器中是不可避免的現(xiàn)象，所以，通過改變結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)來強(qiáng)化冷卻傳熱過程對提高鋼錠質(zhì)量具有重要作用。

采用傳統(tǒng)型結(jié)晶器電渣重熔大型鋼錠時，結(jié)晶器內(nèi)鋼錠凝固后，在鋼錠與結(jié)晶器壁間有氣隙產(chǎn)生，從而降低了鋼錠的冷卻效果，因而大型鋼錠內(nèi)部定向凝固結(jié)構(gòu)的柱狀晶不能延伸到鋼錠中心部位，鋼錠中心部位凝固過程與傳統(tǒng)的模鑄相似，容易產(chǎn)生模鑄中所出現(xiàn)的一些質(zhì)量缺陷，如偏析和縮松等。在電渣重熔過程中，液體金屬在結(jié)晶器中凝固所釋放出的熱量絕大部分是由冷卻水帶走的。但目前在結(jié)晶器的設(shè)計過程中，涉及到水冷系統(tǒng)的問題時，只能看到關(guān)于冷卻水流量、流速、進(jìn)出口溫差等參數(shù)，以及對于冷卻水在結(jié)晶器中的具體流動過程，包括冷卻水在結(jié)晶器中的流速分布、溫度分布等技術(shù)研究。而且，以往結(jié)晶器對于冷卻性能的調(diào)節(jié)大部分都是對冷卻水的流速、冷卻水套和結(jié)晶器壁結(jié)構(gòu)的改造。目前，關(guān)于大型電渣重熔結(jié)晶器結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計只有分層結(jié)構(gòu)，例如，中國第一重型機(jī)械集團(tuán)120噸電渣爐結(jié)晶器是由上下兩層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但只是針對拆裝方面考慮，并不是從冷卻角度進(jìn)行設(shè)計。現(xiàn)有電渣重熔技術(shù)始終沒有很好地解決空氣隙、結(jié)晶器壁和水垢對熱傳導(dǎo)的影響，這就使得電渣重熔的生產(chǎn)效率及鋼錠質(zhì)量的提高受到了一定的限制，同時還造成了一定的資源浪費。

發(fā)明內(nèi)容

為改善大型電渣重熔鋼錠的結(jié)晶方向、細(xì)化晶粒，提高鋼錠的機(jī)械性能，本發(fā)明提供一種大型電渣重熔鋼錠強(qiáng)化冷卻裝置及方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：?一種大型電渣重熔鋼錠強(qiáng)化冷卻裝置，包括結(jié)晶器，所述結(jié)晶器壁為分層分瓣式結(jié)構(gòu)，結(jié)晶器壁每個瓣體外部均設(shè)有吊掛裝置和可彎轉(zhuǎn)支撐裝置，可彎轉(zhuǎn)支撐裝置采用機(jī)械式或液壓式結(jié)構(gòu)，可彎轉(zhuǎn)支撐裝置底部由臺車固定支撐，臺車上設(shè)置有底水箱，每個結(jié)晶器瓣體外側(cè)均設(shè)置有獨立的冷卻水噴淋裝置。

所述結(jié)晶器壁中銅壁層與鋼壁層之間的冷卻水縫的上、下進(jìn)出口分別連接瓣式結(jié)晶器壁上配置的冷卻水管的進(jìn)水口和出水口，同時每瓣結(jié)晶器壁均內(nèi)置獨立的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

一種大型電渣重熔鋼錠強(qiáng)化冷卻方法，應(yīng)用于上述大型電渣重熔鋼錠強(qiáng)化冷卻裝置，在電渣重熔大型鋼錠時，通過逐層打開結(jié)晶器壁對正在凝固的鋼錠進(jìn)行噴淋強(qiáng)化冷卻，以增加鋼錠內(nèi)部的定向凝固溫度梯度，促進(jìn)大型鋼錠定向凝固結(jié)構(gòu)向鋼錠中心延伸；具體步驟如下：

⑴?熔鑄開始前，先將冷卻水從冷卻水進(jìn)水口分別通入分層分瓣式結(jié)晶器的各個瓣體內(nèi)，再向閉合狀態(tài)的結(jié)晶器內(nèi)放入電極渣料或直接采用預(yù)熔渣料；

⑵?將自耗電極浸入結(jié)晶器的渣池中，再向自耗電極通電使其熔化；

⑶?當(dāng)鋼錠凝固殼的高度超過最底層瓣體高時，控制可彎轉(zhuǎn)支撐架打開最底層瓣體，使鋼錠暴露出來，打開冷卻水噴淋裝置對其進(jìn)行強(qiáng)化冷卻；?

⑷?隨著電渣重熔鋼錠凝固殼的高度持續(xù)升高，逐步打開上層瓣式結(jié)晶器壁進(jìn)行強(qiáng)化冷卻，但最上面一層結(jié)晶器瓣體直到脫錠時再打開；

⑸?上述過程持續(xù)到自耗電極熔化結(jié)束，停止對自耗電極通電，提出剩余自耗電極，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)繼續(xù)運行直至鋼錠完全冷卻時關(guān)閉。

本發(fā)明的有益效果是：?

⑴?本發(fā)明提供的結(jié)晶器可隨鋼錠凝固坯殼的增高，而逐步打開下端一、二層的瓣式結(jié)晶器壁，冷卻水直接噴淋鋼錠表面，避免了空氣隙和結(jié)晶器壁對鋼錠定向凝固過程的影響；

⑵?結(jié)晶器壁中設(shè)有獨立的水冷系統(tǒng)，較現(xiàn)有結(jié)晶器中冷卻水有效行程大大縮短，可使冷卻水一直保持較低溫度，根據(jù)實際熔鑄情況分別調(diào)節(jié)各瓣結(jié)晶器壁的冷卻水流量，從而達(dá)到良好的強(qiáng)化冷卻效果；

⑶?可彎轉(zhuǎn)支撐裝置的設(shè)計，可在熔鑄過程中隨時方便地打開、操作瓣式結(jié)晶器壁，為后續(xù)的強(qiáng)化冷卻提供了條件；?