[發明專利]一種電渣重熔制備大型發電機護環用空心鋼錠的方法

有效

• 申請號: 201410396737.X
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104164574A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 姜周華;劉福斌;陳旭;李花兵;臧喜民;鄧鑫
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18;C22B9/187;C22B9/193
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種電渣重熔制備大型發電機護環用空心鋼錠的方法。

背景技術

我國一次能源構成決定了燃煤電廠占據主導地位，這也是我國控制溫室氣體排放面臨的最大挑戰，因此少用煤多發電和煤的清潔高效利用已成為關系我國國民經濟可持續發展的戰略性問題，其中最重要的途徑之一就是發展大容量高參數超臨界和超超臨界發電機組，提高發電機組的熱效率；汽輪發電機護環是火力發電機上的一個關鍵構件，是用來緊固發電機轉子兩端繞組線圈的環型鍛件，其作用是保護驅動電機轉子兩端的線圈在離心力的作用下不向外飛出，護環在高速度、高應力、腐蝕和強磁場的環境條件下工作，因此護環的質量直接關系到整個機組的安全運行，是汽輪發電機組的最關鍵部件之一；同時，發電機組的容量越大，所需的護環尺寸越大。

護環的傳統制備方法是以實心鋼錠為鍛造原料，需先將實心鋼錠加工成空心鋼錠，其制備工藝流程為采用電爐冶煉+電渣重熔的冶煉工藝制備出實心鋼錠，加熱至可鍛溫度區間，經萬噸級自由鍛水壓機進行鐓粗及沖孔，將實心鋼錠制成有一定內徑的中空鋼錠，將芯棒插入中空鋼錠中，邊擴孔邊拔長，為保證鋼錠的內部質量，每次的鍛造變形量需很小；然而鋼錠在多火次小變形自由鍛造過程中，極易產生裂紋，一旦發現產生裂紋，必須隨時停鍛，待冷卻后方可清除裂紋，清除裂紋后的鋼錠需再重新加熱至可鍛溫度區間后才能繼續進行鍛造，直至內外直徑均達到要求尺寸后完成空心鋼錠的制備。

采用傳統方法制備護環用空心鋼錠，其工序復雜，鍛造收得率低，沖孔工序造成大量的材料浪費；多次加熱、多工序變形，容易改變鋼錠內部組織結構，且容易產生鍛造裂紋而又難于去除，反復降溫后重新加熱嚴重影響了產品的質量，難于加工超大型護環用空心鋼錠，無法保證產品的精度和材質的均勻性。

發明內容

針對現有護環用空心鋼錠在制備技術上存在的上述問題，本發明提供一種電渣重熔制備大型發電機護環用空心鋼錠的方法，采用由雙電源、內外水冷式T型結晶器與電極升降裝置組成電渣重熔裝置，調整抽錠式電渣重熔渣系的配比，通過控制電渣重熔的操作，制成成分均勻，外表面質量良好的大型發電機護環用空心鋼錠。

本發明的電渣重熔制備大型發電機護環用空心鋼錠的方法按以下步驟進行：

（1）準備多個自耗電極組，每個自耗電極組由尺寸相同的兩個部分組成；

（2）將渣料加入到化渣爐內，通電將渣料熔化成液態熔渣；

（3）熔渣澆注前，通過自耗電極升降裝置將自耗電極組下降并插入電渣重熔空心錠結晶器中；所述的電渣重熔空心錠結晶器由T型外結晶器和內結晶器組成；內結晶器由水冷套筒及其頂部的橫梁組成，橫梁固定在T型外結晶器的上法蘭上，水冷套筒內設有冷卻水腔用于通冷卻水；T型外結晶器包括上段和下段，兩段之間設有絕緣墊，并且兩段分別設有水冷裝置；其中絕緣墊位于液態熔渣液面以下；T型外結晶器的下段還設有鋼水液面檢測裝置；熔渣澆注前、電渣重熔過程以及脫錠前的整個過程中，水冷套筒的冷卻水腔內通有冷卻水，T型外結晶器的上段和下段的水冷裝置內通有冷卻水；

（4）將假電極和底水箱分別與一個變壓器的兩極連接；將T型外結晶器的上段和底水箱分別與另一個變壓器的兩極連接；開啟兩個變壓器；

（5）當液態熔渣被加熱至1650~1680℃時，注入到電渣重熔空心錠結晶器中；

（6）隨著熔渣的澆注渣液面上升，當自耗電極組接觸到液態熔渣時，假電極、自耗電極組和底水箱之間形成通電回路，當電流達到8~9kA時，停止注入液態熔渣；

（7）液態熔渣澆注到電渣重熔空心錠結晶器內后，當液態熔渣接觸到上段時，上段和底水箱以及與其連接的變壓器之間形成回路，電流隨著液態熔渣的注入以及渣溫的提高逐漸增加；

（8）調節兩個變壓器的輸出電流和電壓達到工藝設定值；其中與假電極和底水箱連接的變壓器的電流通過電極升降調節到工藝設定值，該變壓器的電壓通過飽和電抗器進行調節達到工藝設定值；同時，當另一個變壓器的電流達到5~6kA時，通過調節變壓器的輸出電壓使該變壓器的電流保持在8~10kA范圍內；

（9）自耗電極組在液態熔渣內逐漸熔化并滴落，形成的金屬熔滴逐漸聚集到結晶器和底水箱之間的空間內，進而金屬熔體的液面逐漸上漲；當金屬熔體的液面接觸到鋼水液面檢測裝置時，鋼水液面檢測裝置獲得檢測信號，此時啟動抽錠裝置，驅動底水箱下降，進行抽錠；