[發明專利]一種真空自耗爐結晶器冷卻裝置及其冷卻方法

有效

• 申請號: 202210631794.6
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114705041B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 孫足來;宋青竹;張哲魁;侯景岳;王愛泉;金賀;陳澤華;李潤達
• 申請（專利權）人: 沈陽真空技術研究所有限公司
• 主分類號: F27B14/04
• 分類號: F27B14/04;F27B14/08;F27B14/20;F27D9/00
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 周濤

本發明涉及冶金設備技術領域，特別是涉及一種真空自耗爐結晶器冷卻裝置及其冷卻方法。本發明包括坩堝，所述坩堝外壁由內至外依次設置有隔水套、分水套和結晶器殼體，所述坩堝外壁和隔水套之間為進水層，所述隔水套和分水套之間為存水層，所述分水套和結晶器殼體之間為回水層；所述坩堝下方設置有進水口，所述進水口與進水排出口相連；所述回水層的回水口的一端設置在結晶器殼體上，所述回水口的另一端與回水排進口相連。本發明通過提供了一種真空自耗爐結晶器冷卻裝置及其冷卻方法，使坩堝內部的熔融態金屬在結晶時，晶粒更加細小，排布更加規則，使金屬錠的金相組織結構更加均勻。

技術領域

本發明屬于冶金設備技術領域，具體涉及一種真空自耗爐結晶器冷卻裝置及其冷卻方法。

背景技術

真空自耗爐是應用真空技術生產特種鋼的設備，通常采用電弧爐、電渣爐等作為前級設備，再對其生產的電極進行進一步重熔精煉。真空自耗爐作為重熔設備，可以有效改善材料的結晶組織結構、韌性等，可以使鋼鐵材料的綜合性使用壽命等有效提高、從而獲得更高質量的合金材料。真空自耗爐用于熔煉特種鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮。通常應用在一些高端領域的關鍵部位，如航天、航空、高鐵等項目上，故對其各種性能的苛求是顯而易見，這也相應的提高了對冶煉設備的要求。

冷卻是真空自耗爐的命脈，充足的冷卻是真空自耗爐正常工作的根本保證。目前，市面上已經投入使用的大部分真空自耗爐結晶器都存在冷卻工藝不可控，導致金屬的金相組織不規則的問題。生成的金屬錠在熔煉初期，金屬晶粒過大，后期金屬晶粒排布不規則。另外，對于冷卻水回水溫度都缺少有效的監控。一旦坩堝出現異常情況，導致回水溫度過高，或者冷卻水瞬間汽化，進而出現坩堝壁熔穿事故，冷卻水泄露進入坩堝內部，冷卻水瞬間汽化膨脹爆炸。甚至冷卻水被電弧電離成氫氣和氧氣，產生“氫爆”，造成嚴重安全事故。

發明內容

本發明就是針對上述問題，彌補現有技術的不足，提供一種真空自耗爐結晶器冷卻裝置及其冷卻方法，以解決上述背景技術中出現的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種真空自耗爐結晶器冷卻裝置，包括坩堝，所述坩堝外壁由內至外依次設置有隔水套、分水套和結晶器殼體，所述坩堝外壁和隔水套之間為進水層，所述隔水套和分水套之間為存水層，所述分水套和結晶器殼體之間為回水層；所述坩堝下方設置有進水口，所述進水口與進水排出口相連；所述回水層的回水口的一端設置在結晶器殼體上，所述回水口的另一端與回水排進口相連；所述結晶器殼體下部通過連接口與自循環系統的入口端相連，所述自循環系統的出口端與進水口相連。

在一個優選地實施方式中，所述存水層上端設置有壓蓋，所述壓蓋的一端與隔水套相連，所述壓蓋的另一端與分水套通過異型膠圈密封連接。

在一個優選地實施方式中，所述坩堝外壁與隔水套間距為10mm。

在一個優選地實施方式中，所述進水層上端與水汽溫度監測系統的一端相連，所述水汽溫度監測系統的另一端與回水排相連。

進一步地，所述水汽溫度監測系統包括三通管路，所述三通管路包括第一連接口、第二連接口和第三連接口，所述第一連接口與進水層上端相連，所述第二連接口與回水排相連，所述第三連接口通過固定座與PT100熱電偶相連，所述固定座與第三連接口之間設置有密封墊。

進一步地，所述第二連接口與回水排之間設置有先導常開電磁閥。

在一個優選地實施方式中，所述自循環系統包括循環水泵，所述循環水泵進口端與連接口之間設置有用于監測自循環系統管路內部水壓的傳感器，所述循環水泵出口端與進水口之間設置有單向閥。

在一個優選地實施方式中，所述回水口設置在結晶器殼體外側壁的中部位置。

一種利用權利要求1至8任一項所述的真空自耗爐結晶器冷卻裝置的冷卻方法，包括以下步驟：