一種采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電渣冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠 澆注裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在國際上從上世紀(jì)80年代起開始開發(fā)和應(yīng)用電渣澆注冶金技術(shù)。我國電渣冶金 專家，北京科技大學(xué)教授傅杰在K中國冶金32010年第5期中指出：電渣澆注技術(shù)具有節(jié)能 的顯著優(yōu)點(diǎn)，金屬的收得率肯定比普通的高，組織致密和力學(xué)性能相信會比普通錠好，值得 肯定與發(fā)展。液態(tài)金屬電渣澆注大型錠，是電渣冶金的先驅(qū)者們多年的理想，但目前尚無電 渣澆注大型錠的成功經(jīng)驗(yàn)。李正邦教授在K鋼鐵冶金前沿技術(shù)3-書中指出：〃電渣重熔去 除非金屬夾雜物主要是發(fā)生在電極端頭，反應(yīng)是是爐渣對夾雜物的吸附和溶解，這一理論 為國際同行承認(rèn)。在專著中引用，有關(guān)論文被美國、前蘇聯(lián)、英國、日本核心期刊全文轉(zhuǎn) 載.既然鋼的質(zhì)量主要取決于鋼的純凈度，我們必須研宄為什么電渣鋼的質(zhì)量（純凈度） 比電渣澆注鋼的（純凈度）更高。我們從電渣重熔去除非金屬夾雜物機(jī)理入手。前蘇聯(lián) K). B JI a T alii和日本真殿統(tǒng)認(rèn)為，電渣重熔去除夾雜物的主要原因是夾雜物自金屬熔 池浮升進(jìn)入渣池。他們引用Stokes公式來說明主張減慢重熔速度以保證質(zhì)量。這一觀點(diǎn) 被美國G.K.Bhat和英國G.Hoyle加以引用。另外前蘇聯(lián)ΜΑΓ a p e B C κ η fi、前東 德W. Ric-hling等認(rèn)為電渣重熔去除夾雜作用主要發(fā)生在熔滴穿過渣池階段，主張細(xì)化熔 滴。西德El. Gammal、日本長谷川正義甚至研宄電流變頻細(xì)化熔滴。我國電渣工作者認(rèn)為電 渣重熔過程中氧化物夾雜的去除不是由于金屬熔池內(nèi)的浮升而是由于熔渣對夾雜物的吸 收和溶解，李正邦首先發(fā)現(xiàn)電渣重熔去除非金屬夾雜物主要發(fā)生在電極熔化末端，他以金 相法統(tǒng)計(jì)電極末端熔化區(qū)以及鑄錠中夾雜物面積及單位面積夾雜物個(gè)數(shù)為基礎(chǔ)得出結(jié)論。 隨后傅杰截取出重熔過程中的不同部位及尺寸金屬熔滴，進(jìn)一步提出電渣重熔鋼中原始夾 雜物在熔滴階段已基本去除或溶解，重熔鋼中夾雜物主要是鋼中熔解的氧與鋼中元素反 應(yīng)，形成的新生夾雜物，防止金屬氧化和改善結(jié)晶條件，對重熔金屬純潔度起決定性作用。
[0003] 電渣澆注冶金技術(shù)相比與傳統(tǒng)的電渣熔煉技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：一、電渣澆注 能夠連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，而電渣熔煉是間歇式生產(chǎn)；二、電渣澆注相比于電渣熔煉耗能更少，節(jié) 約能源；三、電渣澆注生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高?；谝陨显颍娫鼭沧⒓夹g(shù)得到廣泛的推 廣和應(yīng)用。
[0004] 例如申請?zhí)枮?01320005120. 1的發(fā)明專利公開了一種電渣液態(tài)澆注系統(tǒng)，電渣 液態(tài)澆注系統(tǒng)包括：電渣液態(tài)澆注爐；真空室，密封地固定到電渣液態(tài)澆注爐上方以將電 渣液態(tài)澆注爐的渣池暴露到真空室內(nèi)；鋼包，內(nèi)部裝有鋼水；長水口，用于將鋼包內(nèi)的鋼水 引導(dǎo)到渣池中，包括插入鋼包內(nèi)的鋼水中的入口和位于真空室內(nèi)的出口，長水口的出口位 于渣池上方。電渣液態(tài)澆注爐包括導(dǎo)電結(jié)晶器、絕緣層、外結(jié)晶器和外包層，絕緣層設(shè)置在 導(dǎo)電結(jié)晶器與外結(jié)晶器之間并與導(dǎo)電結(jié)晶器和外結(jié)晶器一起限定渣池和金屬熔池，外包層 密封地包覆到導(dǎo)電結(jié)晶器、絕緣層和外結(jié)晶器的外部。真空室下部密封地固定到外包層上 并且具有暴露渣池的開口。真空室具有將真空室內(nèi)的氣體排出的排氣孔。真空室的排氣孔 與抽氣裝置相連通。長水口從真空室的頂部與渣池的液面垂直地進(jìn)入真空室。長水口與真 空室的頂部氣密性滑動連接。電渣液態(tài)澆注系統(tǒng)還包括與長水口連接以使長水口相對于真 空室上下移動的長水口升降裝置。電渣液態(tài)澆注系統(tǒng)還包括使鋼包上下移動的鋼包升降裝 置。真空室還具有進(jìn)氣孔。電渣液態(tài)澆注系統(tǒng)還包括設(shè)置在長水口的出口與渣池之間的坩 堝，坩堝的底部設(shè)置有多個(gè)出鋼孔。
[0005] 然而，現(xiàn)有的電渣澆注裝置存在著如下問題：由于電渣澆注過程中鋼水與熔渣未 充分接觸反應(yīng)，同時(shí)鋼水與空氣接觸導(dǎo)致鋼水被氧化，使得現(xiàn)有的電渣澆注與傳統(tǒng)的電渣 鋼（電渣熔煉）的質(zhì)量還具有很大差距。例如現(xiàn)有的電渣澆注軸承鋼的疲勞壽命相對于電 爐軸承鋼僅提高30%，而現(xiàn)有的電渣熔煉制成的軸承疲勞壽命約為電爐軸承鋼的3倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有電渣澆注技術(shù)存在的質(zhì)量差的問題，而提供一種采用鋼水分流及氣 體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，能夠促進(jìn)熔渣對鋼中雜物的吸收和溶解，同時(shí)阻隔空氣中的氧 與鋼水的接觸，降低鋼中溶解氧的含量，減少鋼錠中新雜物的形成，提高電渣鋼的質(zhì)量，使 得電渣澆注的電渣錠的質(zhì)量能夠與傳統(tǒng)的電渣熔煉鋼的質(zhì)量媲美。
[0007] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，包括結(jié)晶器和電極，所述結(jié)晶 器的下部為用于容納鋼水的金屬池，所述結(jié)晶器的中部為懸浮渣料層，所述電極的下端延 伸入渣料中，其特征在于，所述結(jié)晶器配設(shè)有鋼水分流器，所述鋼水分流器的底端開設(shè)有用 于將鋼水注入渣料的環(huán)形澆口；所述鋼水分流器的上端經(jīng)長水口連通有用于盛裝鋼水的中 間包。
[0009] 所述結(jié)晶器的頂端面上設(shè)有氬氣保護(hù)圈，所述的與中間包連接的長水口穿過所述 氬氣保護(hù)圈與鋼水分流器連通；所述電極穿過所述氬氣保護(hù)圈插入渣料中。
[0010] 所述鋼水分流器設(shè)有卷邊，所述鋼水分流器經(jīng)卷邊掛設(shè)在結(jié)晶器的上端面。
[0011] 所述鋼水分流器的卷邊與結(jié)晶器的上斷面之間設(shè)有絕緣圈。
[0012] 所述鋼水分流器的底部開設(shè)有至少兩道環(huán)形澆口。
[0013] 所述鋼水分流器的底部開設(shè)有兩道環(huán)形澆口。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] 本發(fā)明的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，包括結(jié)晶器和電極，所述 結(jié)晶器的下部為用于容納鋼水的金屬池，中部為懸浮渣料層，所述電極的下端延伸入渣料 中，所述結(jié)晶器配設(shè)有澆注器，所述澆注器的底部開設(shè)有環(huán)形澆口，所述環(huán)形澆口的下端連 接有鋼水分流管，所述鋼水分流管的下端伸入渣料中；所述澆注器的上端經(jīng)長水口連通有 用于盛裝鋼水的中間包。通過設(shè)置環(huán)形澆口以及鋼水分流管，能夠大幅提高鋼水（鋼流） 與渣料的接觸面積，促使鋼水中的夾雜物被熔渣吸收和溶解，提高電渣澆注鋼的質(zhì)量。
[0016] 同時(shí)本發(fā)明通過設(shè)置氬氣保護(hù)圈，減少電渣澆注過程中鋼水與空氣的接觸，減少 鋼中的溶解氧，減少鋼錠中新雜物的形成，提高電渣鋼的質(zhì)量。
[0017] 經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明的電渣澆注的電渣鋼的質(zhì)量能夠與傳統(tǒng)的電渣熔煉鋼的質(zhì)量 相當(dāng)，從而使得本發(fā)明在保證電渣鋼質(zhì)量的同時(shí)，節(jié)約了能源和提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖中標(biāo)記：1、結(jié)晶器，2、懸浮渣料層，3、絕緣圈，4、氬氣保護(hù)圈，5、中間包，6、電極， 7、鋼水分流器，8、環(huán)形澆口，9、金屬池，10、鋼錠（電渣鋼）。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分 實(shí)施例，并不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出 創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他所用實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021] 結(jié)合附圖，本發(fā)明的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，包括結(jié)晶器1 和電極6,所述結(jié)晶器1下部為用于容納鋼水的金屬池9,中部為懸浮渣料層2,所述電極6 的下端延伸入渣料2中，所述結(jié)晶器1配設(shè)有鋼水分流器7,所述鋼水分流器7的底端開設(shè) 有用于將鋼水注入渣料2的環(huán)形澆口 8 ;所述鋼水分流器7的上端經(jīng)長水口連通有用于盛 裝鋼水的中間包5。結(jié)晶器和中間包都屬于現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都能明白和理解， 在此不再贅述。
[0022] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選的方式，結(jié)晶器1的頂端面上設(shè)有氬氣保護(hù)圈4,所述的與中 間包5連接的長水口穿過所述氬氣保護(hù)圈4與鋼水分流器7連通；所述電極6穿過所述氬 氣保護(hù)圈4插入渣料2中。
[0023] 本發(fā)明的工作原理是：用氬氣驅(qū)趕結(jié)晶器內(nèi)的空氣并進(jìn)行氣體保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入電 極（石墨電極、也可以是與電渣澆注材料一致的金屬電極）化渣；待渣溫達(dá)到工藝要求時(shí)， 注入經(jīng)EBT初煉、LF精煉和VD真空脫氣的鋼水，在氬氣的保護(hù)下，鋼水溶解氧大大降低；然 后鋼水分流器將鋼水分流成多注細(xì)流后流入渣料與渣反應(yīng)，此時(shí)鋼水母液里的夾雜物與熔 渣反應(yīng)，部分夾雜物被熔渣溶解或吸收，鋼錠（電渣鋼）10結(jié)晶在金屬池的底部，從而使得 鋼的純凈度大大提高。
[0024] 本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格如下：
[0025] 表1 :電渣錠及電渣軋材的氮、氫、氧數(shù)據(jù)分析
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，包括結(jié)晶器和電極，所述結(jié)晶器 下部為用于容納鋼水的金屬池，所述結(jié)晶器的中部為懸浮渣料層，所述電極的下端延伸入 渣料中，其特征在于，所述結(jié)晶器配設(shè)有鋼水分流器，所述鋼水分流器的底端開設(shè)有用于將 鋼水注入渣料的環(huán)形澆口；所述鋼水分流器的上端經(jīng)長水口連通有用于盛裝鋼水的中間 包。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，其特征在于， 所述結(jié)晶器的頂端面上設(shè)有氬氣保護(hù)圈，所述的與中間包連接的長水口穿過所述氬氣保護(hù) 圈與鋼水分流器連通；所述電極穿過所述氬氣保護(hù)圈插入渣料中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，其特征在 于，所述鋼水分流器設(shè)有卷邊，所述鋼水分流器經(jīng)卷邊掛設(shè)在結(jié)晶器的上端面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，其特征在于， 所述鋼水分流器的卷邊與結(jié)晶器的上斷面之間設(shè)有絕緣圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，其特征在于， 所述鋼水分流器的底部開設(shè)有至少兩道環(huán)形澆口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，其特征在于， 所述鋼水分流器的底部開設(shè)有兩道環(huán)形澆口。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電渣冶金技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種采用鋼水分流及氣體保護(hù)的電渣錠澆注裝置，用于為了解決現(xiàn)有電渣澆注技術(shù)存在的質(zhì)量差的問題。本發(fā)明包括結(jié)晶器和電極，所述結(jié)晶器下部用于容納鋼水的金屬池，中部為懸浮渣料層，所述電極的下端延伸入渣料中，其特征在于，所述結(jié)晶器配設(shè)有鋼水分流器，所述鋼水分流器的底端開設(shè)有用于將鋼水注入渣料的環(huán)形澆口，所述鋼水分流器的上端經(jīng)長水口連通有用于盛裝鋼水的中間包。本發(fā)明通過設(shè)置環(huán)形澆口以及鋼水分流管，能夠大幅提高鋼水（鋼流）與渣料的接觸面積，促使鋼水中的夾雜物被熔渣吸收和溶解，提高電渣澆注鋼的質(zhì)量。
【IPC分類】C22B9-187
【公開號】CN104878214
【申請?zhí)枴緾N201510248788
【發(fā)明人】陳康胤, 萬岷江, 李廣, 謝偉斌
【申請人】浙江天馬軸承有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月14日