[發明專利]一種基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置及方法

無效

• 申請號: 201310614338.1
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103602824A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李寶寬;王強;劉鵬;李一明
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B9/187
• 分類號: C22B9/187;C22B9/18
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于電渣重熔技術領域，具體是一種基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置及方法。

背景技術

傳統電渣重熔是在大氣環境下將電流通入自耗電極中，依靠渣池產生的焦耳熱將自耗電極熔化，形成的金屬液滴在渣池得到精煉，并穿過渣池到達結晶器底部，在冷卻水作用下凝固成鋼錠。電渣重熔獨具提高金屬潔凈度，控制凝固組織及最終成型達到毛坯精化三重功能。采用該方法生產的鋼錠具有組織致密、成分均勻、表面光潔及優異的力學性能等優點。但采用傳統電渣重熔方法生產大斷面鋼錠時，仍然存在著鋼錠結晶組織粗大、偏析和晶粒度不均勻等問題。此外，生產高合金鋼錠時，元素燒損嚴重，成分控制困難，氣體含量會增加。同時，電耗過高、生產效率低也制約著電渣重熔的發展。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置及方法。

本發明的技術方案是：

一種基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置，包括結晶器、自耗電極、導電桿、立柱和底水箱，底水箱固定于操作平臺上，結晶器放置在底水箱上，導電桿的一端與自耗電極的一端固定連接，該裝置還包括控制電機、電機支座、減速器、皮帶傳動裝置、旋轉軸、導電橫臂、真空罩和真空泵；?

所述結晶器上方安裝有真空罩，真空泵通過管道連接至真空罩；

所述電機支座套在立柱上，控制電機和減速器均固定連接在電機支座上；

所述減速器的輸入端連接控制電機的輸出端，減速器的輸出端連接皮帶傳動裝置的傳動主動輪，皮帶傳動裝置的傳動從動輪連接旋轉軸，皮帶傳動裝置的傳動皮帶套在傳動主動輪和傳動從動輪外，傳動從動輪套于旋轉軸的一端，旋轉軸的另一端與導電桿連接，傳動從動輪通過承重軸承安裝在導電橫臂上。

所述電機支座通過絕緣墊片固定在導電橫臂上。

所述旋轉軸通過導電軸承與導電橫臂連接。

所述傳動從動輪與旋轉軸之間設置有絕緣密封墊。

所述承重軸承與導電橫臂之間設置有絕緣密封墊。

所述旋轉軸與真空罩之間采用旋轉密封件進行密封。

所述自耗電極與導電桿焊接固定。

所述旋轉軸與導電桿通過法蘭盤連接。

采用所述的基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置進行電渣重熔的方法，包括以下步驟：

步驟1：通過導電橫臂將自耗電極伸入結晶器中；

步驟2：在結晶器上方安裝真空罩后連接并啟動真空泵，排除真空罩和結晶器內的氣體，使絕對真空度處于0.026?kPa?~60.75kPa范圍內；

步驟3：將冷卻水通入結晶器和底水箱內并投入烘烤好的固態渣料，通過導電橫臂將自耗電極插入渣料中；

步驟4：接通交流電源使電流經變壓器流向導電橫臂，再由導電橫臂經導電軸承流向旋轉軸，最后流入自耗電極，開始電渣重熔；

步驟5：電渣重熔過程中產生的有害氣體在壓力差作用下由渣池、金屬熔池逐漸向外逸出；

步驟6：當結晶器內鋼錠的高度達到結晶器直徑大小時，控制電機通過減速器帶動皮帶傳動裝置運行，進而帶動自耗電極旋轉；

步驟7：根據通入自耗電極的電流大小，調整控制電機轉速，使自耗電極轉速在50rpm~200rpm范圍內；

步驟8：電渣重熔過程開始補縮時，逐漸減小電流，同時降低自耗電極轉速；

步驟9：待自耗電極全部融化后，關閉交流電源和控制電機，保持真空泵繼續運行，結晶器和底水箱內的冷卻水繼續循環直至鋼錠完全冷卻，即完成整個電渣重熔過程。

有益效果：

本發明的基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置，在離心力作用下，熔速增大，效率提高，最大可達25%，重熔電耗降低。同時金屬液滴得到細化，運動路徑延長，最大可為不旋轉情況下的2倍，充分提高了液滴精煉效果，降低了夾雜物含量。旋轉自耗電極對渣池起到攪拌作用，使渣池溫度分布更加均勻，起到細化晶粒的作用。電極的旋轉能夠使金屬熔池變淺平，大大減少了晶間偏析、內部疏松等質量問題。在真空環境中的壓力差作用下，水蒸氣和其他有害氣體易于排除，有利于熔渣的干燥，防止金屬熔池的氧化和氣體的進入；金屬液滴在滴落過程中可實現真空去氣，避免有害氣體和金屬液滴發生化學反應，降低了金屬液滴的氧含量和氫含量，確保鋼錠中無氣孔；真空環境中元素燒損少，金屬收得率高；同時消除了白點及年輪狀偏析，顯著提高鋼錠質量。

附圖說明

圖1本發明具體實施方式的基于真空環境下旋轉自耗電極的電渣重熔裝置結構示意圖；