[發(fā)明專利]渣金間外加電場(chǎng)脫氧用旋轉(zhuǎn)電極裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310276457.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN103333992A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾濤;張捷宇;郭艷玲;李建朝;趙堅(jiān);唐磊;許繼芳;王耀杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C21C7/06
• 分類號(hào): C21C7/06
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電極裝置，特別是一種電化學(xué)脫氧電極裝置，應(yīng)用于冶金電化學(xué)精煉和電化學(xué)合金化等技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

在我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼作為主要的煉鋼方式，在其冶煉過(guò)程中往往帶入大量的氧。這使得脫氧成為鋼的精煉過(guò)程中尤為重要的環(huán)節(jié)，氧的含量直接影響鋼材的質(zhì)量。然而傳統(tǒng)的脫氧方法很難達(dá)到較高純凈度且生產(chǎn)效率不高。在現(xiàn)有的渣金間外加電場(chǎng)電化學(xué)無(wú)污染脫氧法，其主要原理是在熔化的金屬液與爐渣之間，通過(guò)插入熔渣的頂電極和置于金屬液的底電極由直流脈沖電源施加電場(chǎng)，頂電極接電源的正極，底電極接電源的負(fù)極，通過(guò)控制氧離子在熔渣體系中的傳導(dǎo)方向和速度，從而實(shí)現(xiàn)金屬液的無(wú)污染脫氧。如公開號(hào)為CN101235430A發(fā)明專利公開了一種鋼包爐中外加電場(chǎng)無(wú)污染脫氧精煉的方法，在熔化的鋼液或金屬液和熔渣之間，通過(guò)插入熔渣的頂電極和置于鋼液中的底電極，由外加直流電源施加電場(chǎng)，同時(shí)在鋼包爐中對(duì)鋼液或金屬液進(jìn)行攪拌和實(shí)現(xiàn)氣氛控制的條件下，控制氧離子在熔渣體系中的傳導(dǎo)方向和速度以及增強(qiáng)溶解氧在鋼液或金屬液中的傳質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)鋼液或金屬液的無(wú)污染脫氧精煉。這是一種利用外加電場(chǎng)對(duì)金屬中的氧加以定向引導(dǎo)，從而達(dá)到脫氧的目的的新方法。但研究發(fā)現(xiàn)氧元素在渣金間的擴(kuò)散以及電極和熔渣之間的電導(dǎo)率是影響脫氧速率的重要因素，因此必須要加大氧元素在渣中的傳遞速率，提高電極與熔渣之間的電導(dǎo)率。?

電極對(duì)渣金間電化學(xué)脫氧起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)有的一種新型的電極材料，其包括一電極外殼，電極外殼導(dǎo)電；一密封件，其與電極外殼的開口端密封連接，在電極外殼內(nèi)形成一空腔，空腔內(nèi)設(shè)有脫氧劑；其特征在于，電極外殼包括：一內(nèi)層，其為致密混合導(dǎo)體透氧膜，致密混合導(dǎo)體透氧膜具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；一外層，其為多孔材料導(dǎo)電層。采用本發(fā)明的電極可以促進(jìn)氧在陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)以及氧氣在熔渣中的排除，同時(shí)有效防止了陽(yáng)極其他離子的電極反應(yīng)，提高了電流效率和脫氧效率。但是這種電極的缺點(diǎn)在于制作工藝復(fù)雜，材料昂貴。因此，由于技術(shù)本身的不足使渣金間傳質(zhì)過(guò)程受到很大的制約，這也是冶金電化學(xué)精煉和電化學(xué)合金化需要研究和亟待解決的關(guān)鍵問題。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種渣金間外加電場(chǎng)脫氧用旋轉(zhuǎn)電極裝置，用于外加電場(chǎng)無(wú)污染脫氧，在渣金間外加直流電場(chǎng)無(wú)污染脫氧方法的基礎(chǔ)上，電極采用這種能攪拌熔渣或鋼液的具有特殊結(jié)構(gòu)的電極，增大了擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力，加速傳質(zhì)過(guò)程，可以提高脫氧效率和脫氧速率，本發(fā)明電極的制作工藝簡(jiǎn)單，材料成本低，適合工業(yè)化應(yīng)用。?

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下：?

將用于渣金間外加電場(chǎng)的電極制作成一種具有攪拌槳功能的特殊的結(jié)構(gòu)的電極，使電極不僅不影響導(dǎo)電效率，同時(shí)還能對(duì)鋼液和熔渣進(jìn)行攪拌，既能增加電子的轉(zhuǎn)移速率又能提高氧的傳遞速率，從而大大提高脫氧的速率。

根據(jù)以上發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：?

一種渣金間外加電場(chǎng)脫氧用旋轉(zhuǎn)電極裝置，包括陽(yáng)極電極、陰極電極、直流電源及其金屬導(dǎo)線，陽(yáng)極電極的一端浸入裝載在爐體內(nèi)的待脫氧鋼液上方的熔渣中，直流電源的正極通過(guò)一條金屬導(dǎo)線與陽(yáng)極電極的一端電連接，陰極電極作為底電極安裝在爐體上，陰極電極的一端穿過(guò)爐體的殼體與待脫氧鋼液直接接觸，使待脫氧鋼液和陰極電極一起構(gòu)成熔渣的陰極系統(tǒng)，陰極電極的另一端通過(guò)另一條的金屬導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極電連接，使直流電源、陽(yáng)極電極和陰極電極之間形成導(dǎo)電通路，并通入直流電流，陽(yáng)極電極由浸入熔渣中的攪拌頭部分和陽(yáng)極電極本體的旋轉(zhuǎn)軸部分采用一體成型，陽(yáng)極電極相對(duì)于熔渣的空間位置不變，陽(yáng)極電極能實(shí)現(xiàn)可控自旋，金屬導(dǎo)線通過(guò)電刷與陽(yáng)極電極的旋轉(zhuǎn)軸部分電連接，設(shè)于在爐體外部的可調(diào)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的電主軸同軸傳動(dòng)陽(yáng)極電極，可調(diào)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的電主軸端通過(guò)絕緣材料制作的聯(lián)軸器與陽(yáng)極電極的端部固定連接，使陽(yáng)極電極進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)陽(yáng)極電極的攪拌頭部分對(duì)熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌頭部分的轉(zhuǎn)速根據(jù)熔渣的粘度來(lái)調(diào)節(jié)。

作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)，陰極電極與陽(yáng)極電極具有相同結(jié)構(gòu)，即陰極電極由浸入待脫氧鋼液中的攪拌頭部分和陰極電極本體的旋轉(zhuǎn)軸部分采用一體成型，陰極電極的旋轉(zhuǎn)軸部分轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在爐體上，陰極電極能實(shí)現(xiàn)可控自旋，金屬導(dǎo)線也通過(guò)電刷與陰極電極的旋轉(zhuǎn)軸部分電連接，另有一臺(tái)可調(diào)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的電主軸同軸傳動(dòng)陰極電極，可調(diào)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的電主軸端也通過(guò)絕緣材料制作的聯(lián)軸器與陰極電極的端部固定連接，使陰極電極進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)陰極電極的攪拌頭部分對(duì)待脫氧鋼液進(jìn)行攪拌，攪拌頭部分的轉(zhuǎn)速根據(jù)待脫氧鋼液的粘度來(lái)調(diào)節(jié)。?