[其他]一种半有衬电渣重熔技术及其装置

说明书

本发明为一种新型电渣重熔方法，其技术特征为：半有衬交流电渣重熔、叠加直流电化学精炼和纵向结晶抽锭三结合的新型电渣精炼装置及其工艺，它可大幅度地降低电耗，同时可使电渣重熔过程钢与合金中活泼元素成分不烧损，有效地降低合金中气体、杂质含量，减小合金显微镜析，显著提高重熔锭质量。

本发明属于电渣重熔技术，包括电渣重熔方法及其设备。

现有电渣重熔冶金技术对改善钢与合金质量、提高成材率等方面起到了显著的推动作用，但是该工艺本身存在着以下三方面不足：

1.电能消耗高，电能有效利用率只达24-44%;

2.合金钢与合金重熔过程Al、Ti等活泼元素烧损，合金成份不易准确控制;（O）、（N）、（H）等含量低之母材重熔过程它们之含量会被大气污染而增高。

3.合金钢（如38CrMoAlA）或高温合金（如GH37、GH49等）的大断面电渣锭易出现点状偏析等缺陷;提高结晶质量与提高生产率存在一定的矛盾。

多年来，冶金界对以上课题分别做了许多研究工作。在降低电耗方面主要是靠合理布置短网、提高填充比、提高渣阻、提高重熔速率来提高电热利用率，但始终没有消除占总能耗30-45%渣池热散失。又如过去多在调整渣系成份、采用保护气氛、以及GBohler之专利设计的叠加直流电化学控制电渣钢成份、去气、去夹杂。但仍未能同时解决以上1、3两方面的课题。总之至今尚没有同时综合解决这些问题的报导。

本发明的目的在于提供一种电渣精炼方法和电渣装置，在有衬的渣池中重熔电渣时，叠加直流电压，进行电化学精炼并沿轴向结晶抽锭。使降低电渣能耗的同时，准确地控制合金成份，改善高温合金、合金钢及碳素钢的质量。

图1示出本方法所用装置。下面结合附图对本方法进行详细描述。

金属自耗电极4下端插入导电熔渣渣池5中，由电源变压器10输出交流电使之熔化，形成金属熔滴经过渣池精炼过渡到金属熔池6，通过水冷底座8和水冷铜结晶器1逐渐凝固形成电渣锭7，其特征如下：

1.电渣重熔过程防大气污染及电化学精炼过程：在通常电渣炉交流电源主回路中附加一整流装置11，其正极通过非自耗环电极3始终保持渣池处于正电位，而自耗电极和金属熔池每周波交替处于负电位，使金属处于阴极保护状态。

2.促使钢或合金锭轴向结晶之抽锭节能过程：将通常之电渣炉结晶器缩短为主要对金属液结晶及锭身冷却，其高度为其内径的1～2倍;而渣池取消水冷，四周之主要部分用非自耗环电极外加绝热材料2保温，使渣池径向温度分布均匀，相应金属熔池径向温差亦减小，熔池呈浅扁平状，从而促使合金液沿锭纵向结晶。

本发明的非自耗环状电极可以是石墨质材料或石墨复合材料，为延长使用寿命，其表面可涂以MoSi₂高温涂层;其上部联结导电夹头处应水冷，其下部与结晶器上口应为子母口凸缘联结配合，并间以高温绝缘涂层9相互绝缘，这样结构以利于顺利抽锭。

本发明的非自耗环状电极也可用BN材料做衬里，其外边放置Al₂O₃或ZrO₂等绝缘材料而获得大幅度节能效果。

本发明的水冷底座上端面在电渣重熔开始时应能伸入至结晶器中距后者上端面30-50mm，其四周涂以高温绝缘漆9与结晶器绝缘。此结构可使电渣重熔全过程，包括锭子底部金属全受到电化学保护和精炼处理。本发明之水冷底座上下升降之抽锭装置采用短周期间歇移动机构，它可以是电驱动或与电极熔化速率相匹配的机械传动;间歇移动总周期为10-15秒，每周期停歇与移动时间比为1∶2-3，以利于锭身、渣皮冷却，改善抽锭质量。