专利名称：减压式动密封真空电渣炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于真空冶金领域，具体涉及一种真空电渣炉。
背景技术：
真空冶金技术是在原来各种冶金技术的基础上逐步发展起来的现代冶金技术，其特点是可以在冶金设备中制造一种真空气氛，使得冶金熔体中的有害气体杂质[0]、[N]、等在高真空度下不断地从中蒸发出来，从而有效提高了钢水的纯洁度，冶炼出高质量的合金钢。真空冶金发展至今已经产生了多种方法，主要包括钢液真空处理、真空感应熔炼、 真空自耗(电弧)熔炼和真空电子束熔炼等。然而截至目前，真空技术在电渣冶金工艺中尚未得到很好的应用。未能应用真空设备的普通电渣炉一般不能更加有效地去除钢液中[N]、[H]、[0]、 [Pb]、[Sn]、[Sb]等有害元素，不能熔炼高Al、Ti等合金钢种。可以预测，如果在现有的普通电渣设备上实现真空电渣重熔，不仅可以解决上述两方面的问题，而且能消除真空自耗炉重熔铸锭表面质量差、易产生白点等缺点。从长远的角度看，真空电渣炉的使用会越来越广泛。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种真空电渣炉。根据本实用新型的实施例，提供了一种真空电渣炉，真空电渣炉的真空系统主要由电渣炉的动密封真空室(1)、真空表O)、防爆装置(3)、除尘器0)、真空阀门(5、6、11、 12、13、14、1幻、真空过滤器(7、9)、温度表(8、10)和真空机组(16、17)组成，其中，真空机组(16)和真空机组(17)相互独立，真空机组(16)和真空机组(17)分别经真空阀门(14) 和真空阀门(15)通过管道并联到一起，然后通过真空系统管道与出气管道已经并联在一起的真空过滤器(7)和真空过滤器(9)相通，真空过滤器(7)和真空过滤器(9)分别装有温度表8和10，真空过滤器(7)的进气管道装有真空阀门(5)，真空过滤器(7)的出气管道装有真空阀门(12)，真空过滤器(9)的进气管道装有真空阀门(6)，真空过滤器(9)的出气管道装有真空阀门(13)，真空过滤器(7)的进气管道同真空过滤器(9)的进气管道并联在一起后与除尘器的出气管道相连通，除尘器的进气管道和防爆装置(3)的出气管相连通，防爆装置(3)设有真空表O)，防爆装置(3)的进气管道同电渣炉的动密封真空室
(I)相通，并联在一起的真空机组(16)和真空机组(17)还通过真空阀门(11)及管道同除尘器的出气管道相连通。电渣炉的动密封真空室(1)的动密封真空装置可以为如下四种动密封真空装置中的任意一种减压式动密封真空装置，主要由假电极(18)、平面密封垫(19)、减压密封罩 (20)、中间抽气腔(21)、环形卡环(22)、密封圈(23)、真空罩(24)、外侧减压槽(25)、真空抽气口( )、内侧减压槽(XT)相接密封而成，其中，减压式动密封真空装置在假电极(18)的外侧设有平面密封垫(19)和减压密封罩00)以及外侧减压槽0 和内侧减压槽(27)，环形卡环02)将减压密封罩OO)同与结晶器相连的真空罩04)压卡在一起，减压密封罩 (20)同真空罩之间加有密封圈(23)，真空抽气口 06)外接单独的真空泵；套筒式真空罩石墨自润滑动密封真空装置，主要由假电极(18)、瓷板夹(四)、套筒式动密封上法兰(30)、法兰密封圈(31)、密封石墨块(32)、上套筒(33)、套筒密封圈(34)、下套筒(35)、结晶器(36) 相接密封而成，其中，套筒式动密封上法兰(30)内加入有密封石墨块(32)，套筒式动密封上法兰(30)的上下两面所加瓷板形成的瓷板夹09)使套筒式动密封上法兰(30)和密封石墨块(3 之间得以有效固定，套筒式动密封上法兰(30)与上套筒(3 之间安有法兰密封圈(31)，上套筒(33)和下套筒(35)之间安有套筒密封圈(34)，下套筒(35)和结晶器(36)之间依靠密封圈密封；滑片式胶木动密封真空装置，主要由假电极(18)、胶木密封滑片(37)、弹簧(38)、滑片式动密封上法兰(39)、真空罩(40)、密封带(41)、结晶器密封圈 (42)、结晶器(36)相接密封而成，其中，滑片式动密封上法兰(39)内镶嵌有胶木密封滑片 (37)，滑片式动密封上法兰(39)与胶木密封滑片(37)之间安有弹簧(38)，弹簧(38)的支撑使得胶木密封滑片(37)与假电极(18)密切接触，真空罩00)内安有密封带01)，真空罩GO)与结晶器(36)之间安有结晶器密封圈G2)；波纹管式动密封真空装置，主要由假电极(18)、绝缘压片(43)、波纹管式动密封上法兰(44)、波纹管法兰(45)、波纹管(46)、真空罩(47)、电木密封片(48)、密封圈(49)、结晶器密封圈02)、结晶器(36)相接密封而成， 其中，波纹管式动密封上法兰G4)内嵌有电木密封片(48)，两片绝缘压片将波纹管式动密封上法兰G4)和电木密封片08)夹在其中，波纹管式动密封上法兰G4)和波纹管法兰G5)之间加有密封圈(49)，波纹管06)同真空罩07)之间无缝连接，真空罩G7)同结晶器(36)之间安有结晶器密封圈02)。电渣炉的真空系统中的除尘器⑷可以为旋风式除尘器。电渣炉的真空系统中的真空过滤器(7、9)可以为金属网除尘过滤器。电渣炉的真空系统中的防爆装置(3)主要由进气口(50)、防爆阀体法兰盘(51)、 泄爆面板(52)、泄爆螺栓(53)、泄爆弹簧(M)、防爆阀体(55)、出气口(56)组成，其中，多个具有固定螺帽的单头泄爆螺栓(5 分别穿过泄爆弹簧(54)和泄爆面板(52)，拧紧固定在防爆阀体法兰盘(51)上，泄爆弹簧(54)在泄爆螺栓(5 的螺帽和泄爆面板(5 之间处于受力状态。防爆装置(3)的进气管道同电渣炉的动密封真空室⑴相通指防爆装置(3)的进气管道同电渣炉的动密封真空室(1)的任何一个合适开口部位相连通。本实用新型的真空电渣炉能使真空电渣炉的真空室在空载下30分钟内抽到 lOOPa，真空室内的空载极限真空度可达lPa，使用时取得了显著的冶金效果，对于电渣钢质量的改善发挥了重要作用。
图1为电渣炉真空系统的示意图；图2为减压式动密封真空装置的俯视图；图3为减压式动密封真空装置的沿图2中的A-A线截取的剖视图；图4为套筒式真空罩石墨自润滑动密封真空装置的结构示意图；图5为滑片式胶木动密封真空装置的结构示意图；[0017]图6为波纹管式动密封真空装置的结构示意图；图7为真空系统防爆装置示意图。
具体实施方式
传统电渣炉通常由三部分组成机械系统、供电系统、控制系统，机械系统包括电极升降立柱、电极横臂、电极旋转升降机构、电极夹头、假电极、结晶器平台、水冷结晶器、排烟除尘等设备；供电系统包括高压电器柜、变压器、大电流线路、电流互感器、换向开关等； 控制系统包括高压切换、低压操作指令元件、电动机、电极升降及旋转控制机构、面板指示仪表及信号灯等。本实用新型的设计目的是要在普通电渣炉的基础上再增加一套真空系统，使得普通电渣炉能在真空气氛中进行电渣重熔，冶炼出高品质合金产品。用于电渣炉的真空系统与其他真空冶金设备的真空系统相比具有明显的差别，这是因为电渣重熔过程中因炉渣熔化和化学反应，使炉体内放出大量的高温气体，而且高温气体中还包括具有一定粘性的灰尘，使真空系统的工作环境比较恶劣，这也给本实用新型带来了相当的难度。另外，由于电渣炉需要经常装卸被熔钢锭(即，自耗电极)，使用的假电极表面还具有一定的粗糙度等，所以真空室和动密封都应具有相应的结构和措施来保证足够的真空度。此外，利用真空电渣熔炼钛、锆合金时可能会引起爆炸，因此，真空系统还应设有具备防爆功能的相应装置。考虑了上述因素，本实用新型公开了一种带有真空系统的电渣炉，图1为电渣炉真空系统的示意图。图1中的1为电渣炉的动密封真空室，2为真空表，3为防爆装置，4为除尘器，5、6、11、12、13、14、15均为真空阀门，7和9为真空过滤器，8和10为温度表，16和 17为真空机组。由图1可见，在真空系统中共有2个真空机组16和17，真空机组16和17 相互独立，彼此分别经真空阀门14和15通过管道并联到一起，然后通过真空系统管道同出气管道已经并联在一起的2个真空过滤器7和9相通。真空过滤器7和9上分别装有温度表8和10，且真空过滤器7的进气管道上装有真空阀门5，空过滤器7的出气管道装有真空阀门12，真空过滤器9的进气管道上装有真空阀门6、真空过滤器9的出气管道装有真空阀门13，真空过滤器7的进气管道同真空过滤器9的进气管道并联在一起后与除尘器4的出气管道相连通，除尘器4的进气管道和防爆装置3的出气管道相连通。防爆装置3上设有真空表2，防爆装置3的进气管道同电渣炉的动密封真空室1相通。依据不同的电渣炉结构，动密封真空室1可以在任何一个合适的部位开口以实现同防爆装置3进气管道相连通。 另外，并联在一起的真空机组16和17还通过真空阀门11和管道与除尘器4的出气管道直接相连通。工作前所有管道的真空阀门均处于关闭状态。工作时首先打开真空阀门11，然后打开真空阀门14，启动真空机组16，也可打开真空阀门15，启动真空机组17，对电渣炉的动密封真空室1实施抽真空，观测压力表2，等到真空度达到预定值时，打开真空阀门5和12， 或者打开真空阀门6和13，关闭真空阀门11，开始启动电渣炉进行化渣熔炼。直到电渣冶金结束，关闭真空机组和所有阀门。在该真空系统中，真空表2用来测量和监控真空系统特别是动密封真空室1的真空度。温度表8和10用于测量废气温度，为了保证设备安全可靠，温度表8和10所在的真空过滤器7和9的废气温度要控制在60-70°C，如果高于此温度范围，则必须加大整个电渣冶金中各设备的冷却强度，将废气温度降低到70°C以下。在整个真空系统中，动密封真空室1是比较关键的设备装置之一，其中动密封装置的结构最重要，本实用新型采用减压式动密封真空装置。图2为减压式动密封真空装置的俯视图，图3为减压式动密封真空装置的沿图2中的A-A线截取的剖视图。在图3中，18 为假电极，19为平面密封垫，20为减压密封罩，21为中间抽气腔，22为环形卡环，23为密封 B, 24为真空罩，25为外侧减压槽，26为真空抽气口，27为内侧减压槽，洲为自耗电极。由图2和图3可见，动密封的各个部件间均以密封式相接，其中减压式动密封真空装置在假电极18的外侧设有平面密封垫19和减压密封罩20以及外侧减压槽25和内侧减压槽27，利用环形卡环22将减压密封罩20同与结晶器相连的真空罩M压卡在一起，减压密封罩20 同真空罩之间加有密封圈23，保证其具有良好的封闭性能，真空抽气口 26外接单独的真空泵，保证减压密封和中间抽气腔处具有足够的真空度。通常将减压密封罩20设计成对开式的，以便能够有利于自耗电极观的安装和拆卸。除了上述的减压式动密封真空装置之外，还有3种动密封装置可供选择，分别为套筒式真空罩石墨自润滑动密封真空装置、滑片式胶木动密封真空装置和波纹管式动密封真空装置。3种动密封装置如图4、图5、图6所示。图4为套筒式真空罩石墨自润滑动密封真空装置的结构示意图。在图4中，18为假电极，四为瓷板夹，30为套筒式动密封上法兰，31为法兰密封圈，32为密封石墨块，33为上套筒，34为套筒密封圈，35为下套筒，36为结晶器，观为自耗电极。由图4可见，此种动密封的各个部件间均以密封式相接。其中，在套筒式动密封上法兰30内加入密封石墨块32， 然后依靠套筒式动密封上法兰30的上下两面所加瓷板形成的瓷板夹四，使得上法兰30和密封石墨块32之间得以有效固定。考虑到假电极18和自耗电极观的装卸，可以将套筒分为上套筒33和下套筒35。套筒式动密封上法兰30与上套筒33之间安有法兰密封圈31， 上套筒33和下套筒35之间安有套筒密封圈34，下套筒35和结晶器36之间依然依靠密封圈密封。套筒(即，上套筒33和下套筒3 可以降落到结晶器36上沿以下，降落时下套筒 ；35可以滑入到上套筒33之中。图5为滑片式胶木动密封真空装置的结构示意图。在图5中，18为假电极，37为胶木密封滑片，38为弹簧，39为滑片式动密封上法兰，40为真空罩，41为密封带，观为自耗电极，42为结晶器密封圈，36为结晶器。如图5所示，此种动密封是在滑片式动密封上法兰 39内镶嵌胶木密封滑片37，滑片式动密封上法兰39与胶木密封滑片37之间安有弹簧38， 在弹簧38的支撑下，胶木密封滑片37同假电极18间密切接触。真空罩40内安有密封带 41，真空罩40与结晶器36之间安有结晶器密封圈42。图6为波纹管式动密封真空装置的结构示意图。在图6中，18为假电极，43为绝缘压片，44为波纹管式动密封上法兰，45为波纹管法兰，46为波纹管，47为真空罩，48为电木密封片，49为密封圈，28为自耗电极，42为结晶器密封圈，36为结晶器。由图6可见，此种结构的动密封采用了波纹管构件，各部件之间仍然以密封方式相接。其中，波纹管式动密封上法兰44内嵌有电木密封片48，两片绝缘压片43将波纹管式动密封上法兰44和电木密封片48夹在其中。波纹管式动密封上法兰44和波纹管法兰45之间加有密封圈49，波纹管 46同真空罩47之间无缝连接，真空罩47同结晶器36之间安有结晶器密封圈42。由于电渣炉在化渣熔炼过程中会产生一定数量的废气和粉尘，为此在本实用新型的真空系统中设有1个除尘器4，通常选用旋风式除尘器为宜。为了保证真空机组的工作安全，本真空系统中还设有真空过滤器7和9，以对从除尘器4中出来的废气进行二次过滤和降温，使之进一步净化，以达到真空机组对所吸气体的工作标准。通常有两种类型的过滤设备供设计者选择，第一种为水冷布袋除尘过滤器，第二种为金属网除尘过滤器。电渣炉冶炼熔铸过程中偶尔因操作失误会出现轻微气体瞬间膨胀现象，安装上本实用新型的真空系统之后在电渣炉整个熔炼过程中经抽真空便形成了一个密闭系统，一旦发生气体瞬间膨胀如不能得到有效放散泄爆，则很可能损坏设备，并危害操作人员的人身安全，故在系统中设立了一防爆装置3。该装置如图7所示，图7中50为进气口、51为防爆阀体法兰盘、52为泄爆面板、53为泄爆螺栓、54为泄爆弹簧、55为防爆阀体、56为出气口。 其中，多个具有固定螺帽的单头泄爆螺栓53分别穿过泄爆弹簧M和泄爆面板52，拧紧固定在防爆阀体法兰盘51上，此时泄爆弹簧M在泄爆螺栓53的螺帽和泄爆面板52的夹压下处于受力状态。电渣炉正常工作时，泄爆面板52在真空系统产生的负压和泄爆弹簧M的联合作用下，紧紧贴在防爆阀体法兰盘51上。一旦发生气体瞬间膨胀，超过了泄爆弹簧M 所产生的正压力，泄爆面板52和防爆阀体法兰盘51之间便出现很大的缝隙，高压气体自缝隙中溢出，系统安全便得到了相应的有效保护。在一个示例性实施例中，除尘器选用旋风除尘器，同真空室连接的方式选择减压式动密封真空装置，选用金属网除尘过滤器作为真空过滤器，其他元器件均为带有真空性能的零部件构成，包括真空阀门、真空管道、真空仪表等，对组成的真空系统进行通导能力、 有效抽速和抽气时间进行调试、实测，完全满足了真空电渣冶炼的各项要求。本实用新型提出的真空系统，能使真空电渣炉真空室在空载下30分钟内抽到 IOOPa,达到真空电渣炉开始熔炼压力，真空室内的空载极限真空度可达lPa。本实用新型提出的真空系统能抽出高温、含有灰尘的被抽气体，使真空电渣炉正常工作，冶炼出高质量的冶金产品。本实用新型提出的真空系统能长期工作，成本低，运转费用少，操作方便，能实现节能环保。本实用新型提出的真空系统可以实现智能化控制、可视化操作、远距离自动监测， 保证真空电熔炼的正常运行，并具有防爆装置和功能。真空电渣重熔综合了电渣炉和真空自耗炉的优点。可以生产的钢种主要有优质合金钢、高温合金钢、精密合金、耐蚀合金，还有铝、铜、钛等有色金属的合金。
权利要求1.一种真空电渣炉，其特征在于，真空电渣炉的真空系统主要由电渣炉的动密封真空室(1)、真空表O)、防爆装置(3)、除尘器0)、真空阀门(5、6、11、12、13、14、15)、真空过滤器(7、9)、温度表(8、10)和真空机组(16、17)组成，其中，真空机组(16)和真空机组(17) 相互独立，真空机组(16)和真空机组(17)分别经真空阀门(14)和真空阀门(15)通过管道并联到一起，然后通过真空系统管道与出气管道已经并联在一起的真空过滤器(7)和真空过滤器(9)相通，真空过滤器(7)和真空过滤器(9)分别装有温度表(8、10)，真空过滤器 (7)的进气管道装有真空阀门(5)，真空过滤器(7)的出气管道装有真空阀门(12)，真空过滤器(9)的进气管道装有真空阀门(6)，真空过滤器(9)的出气管道装有真空阀门(13)，真空过滤器(7)的进气管道同真空过滤器(9)的进气管道并联在一起后与除尘器(4)的出气管道相连通，除尘器(4)的进气管道和防爆装置C3)的出气管相连通，防爆装置C3)设有真空表O)，防爆装置(3)的进气管道同电渣炉的动密封真空室(1)相通，并联在一起的真空机组(16)和真空机组(17)还通过真空阀门(11)及管道同除尘器(4)的出气管道相连通。
2.根据权利要求1所述的真空电渣炉，其特征在于，电渣炉的动密封真空室(1)的动密封真空装置为如下四种动密封真空装置中的任意一种减压式动密封真空装置，主要由假电极(18)、平面密封垫(19)、减压密封罩(20)、中间抽气腔(21)、环形卡环(22)、密封圈(23)、真空罩(M)、外侧减压槽(25)、真空抽气口 06)、内侧减压槽(XT)相接密封而成，其中，减压式动密封真空装置在假电极(18)的外侧设有平面密封垫(19)和减压密封罩00)以及外侧减压槽0 和内侧减压槽(27)，环形卡环02)将减压密封罩OO)同与结晶器相连的真空罩04)压卡在一起，减压密封罩OO) 同真空罩之间加有密封圈(23)，真空抽气口 06)外接单独的真空泵；套筒式真空罩石墨自润滑动密封真空装置，主要由假电极(18)、瓷板夹(四)、套筒式动密封上法兰(30)、法兰密封圈(31)、密封石墨块(32)、上套筒(33)、套筒密封圈(34)、下套筒(35)、结晶器(36)相接密封而成，其中，套筒式动密封上法兰(30)内加入有密封石墨块(32)，套筒式动密封上法兰(30)的上下两面所加瓷板形成的瓷板夹09)使套筒式动密封上法兰(30)和密封石墨块(3 之间得以有效固定，套筒式动密封上法兰(30)与上套筒 (33)之间安有法兰密封圈(31)，上套筒(33)和下套筒(35)之间安有套筒密封圈(34), T 套筒(35)和结晶器(36)之间依靠密封圈密封；滑片式胶木动密封真空装置，主要由假电极(18)、胶木密封滑片(37)、弹簧(38)、滑片式动密封上法兰(39)、真空罩(40)、密封带(41)、结晶器密封圈(42)、结晶器(36)相接密封而成，其中，滑片式动密封上法兰(39)内镶嵌有胶木密封滑片(37)，滑片式动密封上法兰(39)与胶木密封滑片(37)之间安有弹簧(38)，弹簧(38)的支撑使得胶木密封滑片(37) 与假电极(18)密切接触，真空罩GO)内安有密封带(41)，真空罩00)与结晶器(36)之间安有结晶器密封圈G2)；波纹管式动密封真空装置，主要由假电极(18)、绝缘压片(43)、波纹管式动密封上法兰(44)、波纹管法兰(45)、波纹管(46)、真空罩07)、电木密封片(48)、密封圈(49)、结晶器密封圈(42)、结晶器(36)相接密封而成，其中，波纹管式动密封上法兰G4)内嵌有电木密封片(48)，两片绝缘压片将波纹管式动密封上法兰G4)和电木密封片08)夹在其中，波纹管式动密封上法兰G4)和波纹管法兰0 之间加有密封圈(49)，波纹管06)同真空罩G7)之间无缝连接，真空罩G7)同结晶器(36)之间安有结晶器密封圈02)。
3.根据权利要求1所述的真空电渣炉，其特征在于，电渣炉的真空系统中的除尘器(4) 为旋风式除尘器。
4.根据权利要求1所述的真空电渣炉，其特征在于，电渣炉的真空系统中的真空过滤器(7、9)为金属网除尘过滤器。
5.根据权利要求1所述的真空电渣炉，其特征在于，电渣炉的真空系统中的防爆装置 (3)主要由进气口(50)、防爆阀体法兰盘(51)、泄爆面板(52)、泄爆螺栓(53)、泄爆弹簧 (M)、防爆阀体(55)、出气口(56)组成，其中，多个具有固定螺帽的单头泄爆螺栓(53)分别穿过泄爆弹簧(54)和泄爆面板(52)，拧紧固定在防爆阀体法兰盘(51)上，泄爆弹簧(54) 在泄爆螺栓(5 的螺帽和泄爆面板(5 之间处于受力状态。
6.根据权利要求1所述的真空电渣炉，其特征在于，防爆装置(3)的进气管道同电渣炉的动密封真空室(1)相通指防爆装置(3)的进气管道同电渣炉的动密封真空室(1)的任何一个合适开口部位相连通。
专利摘要本实用新型公开了一种减压式动密封真空电渣炉。真空电渣炉的真空系统主要由电渣炉的动密封真空室(1)、真空表(2)、防爆装置(3)、除尘器(4)、真空阀门(5、6、11、12、13、14、15)、真空过滤器(7、9)、温度表(8、10)和真空机组(16、17)组成。本实用新型能使真空电渣炉的真空室在空载下30分钟内抽到100Pa，真空室内的空载极限真空度可达1Pa，使用时取得了显著的冶金效果，对于电渣钢质量的改善发挥了重要作用。
文档编号C22B9/187GK202246802SQ20112033809
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者刘喜海, 刘敬远, 单丹阳, 徐成海, 郝学卓 申请人:沈阳东大兴科冶金技术有限公司