[发明专利]一种金属冶炼气氛保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属冶炼技术，尤其涉及一种金属冶炼气氛保护方法。

背景技术

金属电渣炉（又名电渣重熔炉）是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的一种冶金设备，其结构主要包括整体呈炉状的结晶器、位于结晶器一侧的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极棒夹头正对结晶器安装有向下延伸进入结晶器的电极棒。

电渣炉冶炼工作时，电渣放入结晶器内，并在结晶器上方形成待熔融的渣池，采用电极棒夹头来夹持柱形电极棒，并让电极棒、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器能够形成电流回路。进行电渣冶炼时，首先将该电极棒远离电渣冶炼电极棒夹头的端部插入熔渣内，随后对电极棒进行通电，在通电过程中，电极棒和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化。熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，且同时受水冷作用，迅速凝固形成钢锭。钢锭凝固前，在它的上方的金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。冶炼过程中，结晶器内壁上形成有一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导，有利于钢锭自下而上的定向结晶。基于以上原因，通过电渣冶炼生产出的钢锭质量好、性能优，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长，故电渣冶炼工艺在本行业中广泛使用。

但现有电渣冶炼工艺中，大多采用常压状态下进行电渣重熔，在大气下重熔容易引起钢锭的二次氧化，造成活泼元素的烧损，使得钢中的氧含量和夹杂物含量较高，很难生产出高洁净度的特殊钢。部分现有电渣冶炼装置中设置有气氛保护技术，但现有的电渣冶炼气氛保护技术主要分两种 ：1、普通电渣炉采用直接吹惰性气体进行保护，渣面封闭效果差，元素烧损仍较严重；2、保护性气氛电渣炉中将结晶器至假电极部分全部靠保护罩整体密封，使重熔过程中结晶器、渣面始终和空气隔绝并通保护性气体进行保护。例如ZL201420422529.8公开的一种同轴气氛保护电渣重熔炉。

但该重熔炉中，假电极部分需要设置动密封结构，动密封结构复杂且高温环境下容易损坏，冶炼时假电极下行过程中保护罩上端会沿假电极向上滑动，故假电极需设置很长进行让位，这样不利于电极的同轴度控制，容易产生打弧现象导致结晶器损坏；同时采用水冷方式保护整体密封结构，保护效果较好但设备结构复杂，重熔准备工作时间长，维护保养困难；另外在现有的电渣重熔炉中实施时，其改造过程往往要求将整个现有电渣的传动及控制系统进行替换，价格昂贵大大提高了生产成本，而且设备使用中操作复杂。另外在重熔池上方其装置设置的水冷系统也存在较大的发生漏水事故的安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种用于金属电渣重熔冶炼的，气氛保护稳定，能够提高冶炼安全性，提高冶炼效果的金属冶炼气氛保护方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种金属冶炼气氛保护方法，包括采用电渣重熔冶炼系统实现金属电渣重熔冶炼的步骤，以及冶炼过程中对结晶器内部通入保护气体进行气氛保护的步骤，其特征在于，对通入结晶器内部的保护气体进行预热后再进入到结晶器内部。

这样，保护气体预热后再进入到结晶器内，避免保护气体温度过低对结晶器内冶炼反应造成的冲击波动而影响冶炼质量。特别是保护气体一般是压缩存储在存储罐内，释放出来后气体体积变大有一个吸热的过程，会强烈地吸取接触物体的热量，如果不经过预热直接进入到结晶器内，就容易影响冶炼效果。

本方法优选采用以下的电渣重熔冶炼系统实现，电渣重熔冶炼系统包括结晶器、竖向设置于结晶器一侧的立柱，立柱上方设置有横向悬臂，横向悬臂上靠电极夹头正对结晶器安装有向下延伸的假电极，还包括用于带动横向悬臂在立柱上升降运动的升降装置；还包括气氛保护装置，气氛保护装置包括设置于假电极和结晶器上端表面之间的保护罩和能够进气到保护罩内的进气管，进气管和惰性气体源相连；其特征在于，还包括保护气体预热结构，保护气体预热结构包括一个保护气体预热腔室，所述进气管连接进气至保护气体预热腔室预热后再连接进气至保护罩内。

作为优化，还包括用于对保护罩实现冷却的保护罩冷却结构。这是由于结晶器冶炼过程中，内部热气上升，热量得到保护罩，会很快造成保护罩温度升高，故设置冷却结构进行冷却可以更好地提高对保护罩自身的保护效果，避免由于温度过高而损坏，延长保护罩使用寿命。