专利名称：一种5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢锭制备领域，具体地说是一种5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，它是用于钢锭冒口的等离子加热设备，利用等离子专用设备对5吨至600吨钢锭冒口进行加热保温，它适用于对不同尺寸钢锭以及其它材料的冒口加热和保温，也可以用来进行有色金属合金的熔炼。
背景技术：
钢锭在制备过程中，经常存在严重的缩孔疏松问题，其原因主要是冒口热容小，补 缩通道不畅通，冒口部位金属液不能顺利完成补缩任务造成的。利用加大冒口容积，增加保温覆盖剂以及采用补交等手段均能收到一定效果，但这些工艺方法均浪费材料，大幅度增加钢锭制造成本，不利于节能降耗。利用传统的等离子加热设备进行加热，存在设备起弧慢、能耗大、噪音大、对金属液面冲击大、对周边测量仪表精度有影响等不利因素。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，所开发的等离子设备属于埋弧加热，克服了传统等离子加热设备的缺点，具有能耗小、噪音小、起弧快、对周边测量仪表影响小等特点，适于进行钢锭的冒口加热。本实用新型的技术方案是一种5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，该等离子埋弧加热装置包括电极升降驱动电机、等离子埋弧加热枪伸缩臂、等离子埋弧加热枪、等离子埋弧加热枪升降机构、支撑臂、电源柜、氩气瓶、冷却水箱，电源柜通过线路与等离子埋弧加热枪连接，氩气瓶通过气路与等离子埋弧加热枪连接，冷却水箱通过水路与等离子埋弧加热枪连接，支撑臂的固定臂侧面设置等离子埋弧加热枪升降机构，支撑臂上的升降臂顶部设置等离子埋弧加热枪伸缩臂，等离子埋弧加热枪伸缩臂的伸出端与等离子埋弧加热枪相连，所述等离子埋弧加热枪伸缩臂的伸出端上设置电极升降驱动电机。所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，还设有控制柜和拖车，控制柜分别与电极升降驱动电机、等离子埋弧加热枪升降机构、电源柜、氩气瓶、冷却水箱连接，在拖车上设置支撑臂、控制柜、电源柜、氩气瓶、冷却水箱。所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热枪的外部设置等离子埋弧加热枪阳极，等离子埋弧加热枪的内部设置等离子埋弧加热枪阴极；等离子埋弧加热枪为三层结构，外层与中间层之间为气体通道，中间层与内层之间为冷却水通道；外层为分段组合结构，其后部为钢结构，前端为耐火材料结构。所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热装置的气路上设置氩气瓶、气体流量表、气帯，氩气瓶通过气带与等离子埋弧加热枪连接，在氩气瓶的出口处设置气体流量表。所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热枪阴极结构设置内层、中间层，等离子埋弧加热枪的中间层为两段，上段为窜水外管，下段为铜电极1、石墨电极1、石墨电极II组成的阴极电极，石墨电极I的一端插装有石墨电极II，石墨 电极I的另一端设置铜电极I，铜电极I设置于窜水外管底部，窜水外管上插装内层，窜水 外管外侧设置铜电极II，铜电极II通过导线连至电源柜，内层下端开口与窜水外管相通，电 极整体直径10 50_。[0010]所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，铜电极I与窜水外管采 用铜焊方式连接，铜电极I与石墨电极I之间采用螺纹连接；内层为水管钢结构，直径 08 030mm，内层上端与进水管相连，下端悬空，内层与铜电极I之间距离为5 50mm ； 石墨电极1、石墨电极II与窜水外管之间通过铜电极I连接。[0011]所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热枪阳极结 构设置外层，等离子埋弧加热枪的外层为分段结构，上段气筒为钢管结构，气筒的外侧设 置铜电极III，铜电极III通过导线连至电源柜；下段为石墨管结构，中间为筛网形连接管隔 开，气筒通过连接管与石墨电极III连接，石墨筒形的石墨电极III的前端安装石墨电极IV，石 墨电极IV与等离子埋弧加热枪阴极的石墨电极II相对应匹配结构，石墨电极IV开有通孔； 石墨管结构由石墨电极III和石墨电极IV组成，石墨筒直径100 500_ ;在用等离子系统进 行冒口加热时，石墨电极II1、石墨电极IV与金属液发生接触，在石墨电极II1、石墨电极IV表 面喷耐火锆英粉涂料，涂料层厚度为O.1 O. 7mm。[0012]所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热枪阴极的 升降机构包括电极升降驱动电机、从动齿轮、提升螺母、支撑螺套、绝缘块、驱动齿轮，电 极升降驱动电机的输出轴上安装驱动齿轮，安装于提升螺母外部的从动齿轮与驱动齿轮啮 合，从动齿轮内孔设置提升螺母，提升螺母安装于支撑螺套的一端，提升螺母通过外螺纹与 支撑螺套的内螺纹配合，支撑螺套的另一端与等离子埋弧加热枪的外层之间安装有绝缘 块，等离子埋弧加热枪阴极安装于提升螺母内侧。[0013]所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热枪升降机 构的结构包括升降臂、螺母、螺杆、电动机、固定支座、固定臂I，具体结构如下[0014]升降臂滑动插装于固定臂I中，固定臂I的外侧设置固定支座，固定支座上设有 电动机，电动机的输出端通过螺杆与升降臂外侧的螺母螺纹传动配合。[0015]所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，等离子埋弧加热枪伸缩臂 包括抽拉臂、固定臂II，抽拉臂的一端插装于固定臂II上，抽拉臂与固定臂II滑动配合，抽 拉臂的另一端与等离子埋弧加热枪体连接。[0016]本实用新型具有如下有益效果[0017]1.热效率高。由于本实用新型采取埋弧加热方法进行冒口加热，等离子弧全部在 钢锭液面处，等离子弧产生热量大部分通过金属液面处薄渣层传递给金属液，热量散失非 常小。所以，等离子埋弧加热的热效率可以达到85%以上。[0018]2.钢定利用率高。本实用新型的等离子埋弧加热装置，用于大型钢锭冒口加热， 使冒口钢水的利用率大幅度提高。传统冒口的钢水利用率只有15%用来完成钢锭的液态补 缩，而利用等离子埋弧加热后，钢锭冒口钢水30%以上可以完成液态补缩，钢锭冒口可以大 幅度减小；并且利用等离子埋弧加热，使钢锭在浇注完成后，迅速建立了正的温度梯度，减 少了钢锭下部的负偏析，使钢锭尾部切除量减小。因此，利用等离子埋弧加热钢锭冒口，可以使钢锭利用率提高10%以上。3.设备简单。本实用新型的等离子埋弧加热设备整体重量不超过2吨，水路、气路、电路全部集成在设备基础台车上，运输方便宜，操作简单，适于各种型号冒口的加热。4.本实用新型采用的等离子埋弧加热枪为三层结构，外层与中间层之间为气体通道，中间层与内层之间为水冷通道，中间层前端为阴极电极，外层为分段组合结构，后部为钢结构，前端为耐火材料结构。这种结构适用于对大型钢锭冒口实行埋弧加热，提高钢锭质量。5.本实用新型等离子埋弧加热枪位置控制系统分为阴阳极位置控制系统和等离子整体位置控制系统。等离子埋弧加热枪阴阳极之间采用电动机驱动，包括齿轮组结构和丝杠系统。等离子埋弧加热枪整体位置控制系统采用螺杆螺母机构，主要由电机驱动螺杆螺母，螺母带动等离子埋弧加热枪上下运动；或者采用齿轮齿条机构，主要由电机驱动齿轮齿条，齿条带动等离子埋弧加热枪上下运动；而前后位置，靠调节支撑臂来完成。从而，可根据需要对等离子埋弧加热枪位置灵活控制。
图1为等离子埋弧加热装置总体布置简图；图中，1.电极升降驱动电机；2.等离子埋弧加热枪伸缩臂(可伸缩横臂)；3.等离子埋弧加热枪；4.等离子埋弧加热枪升降机构；5.支撑臂；6.控制柜；7.电源柜(直流)；8.氩气瓶；9.冷却水箱；10.拖车；301.等离子埋弧加热枪阴极；302.等离子埋弧加热枪阳极；303.外层；304.中间层；305.内层(窜水内管)；图2为等离子埋弧加热工作简图(在冒口上加热过程，局部放大图)；图中，11.枪头；12.钢液；13.冒口；图3为等离子埋弧加热装置的气路简图；图中，3.等离子埋弧加热枪；8.氩气瓶；14.气体流量表；15.气帯；301.等离子埋弧加热枪阴极；302.等离子埋弧加热枪阳极；303.外层；304.中间层；305.内层；图4为等离子埋弧加热枪阴极结构简图；图中，16.铜电极I ;17.石墨电极I ;18.石墨电极II ；19.铜电极II ；28.窜水外管；305.内层；图5为等离子埋弧加热枪阳极结构简图；图中，20.连接管；21.石墨电极III ；22.石墨电极IV ；23.铜电极III ；38.气筒；图6为等离子埋弧加热枪阴极升降机构简图；图中，1.电极升降驱动电机；24.从动齿轮；25.提升螺母；26.支撑螺套；27.绝缘块；29.驱动齿轮；301.等离子埋弧加热枪阴极；303.外层；图7为等离子埋弧加热枪升降机构简图；图中，30.升降臂；31.螺母；32.螺杆；33.电动机；34.固定支座；35.固定臂I ;图8为等离子埋弧加热枪伸缩臂简图(套筒结构)；图中，36.抽拉臂；37.固定臂II。
具体实施方式
[0038]
以下结合附图及实施例详述本实用新型。[0039]如图1所示，本实用新型5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置是一套冒 口高效加热设备，等离子埋弧加热装置包括电极升降驱动电机1、等离子埋弧加热枪伸缩 臂(可伸缩横臂)2、等离子埋弧加热枪3、等离子埋弧加热枪升降机构4、支撑臂5、控制柜6、 电源柜7、氩气瓶8、冷却水箱9、拖车10，在拖车10上设置支撑臂5、控制柜6、电源柜7、氩 气瓶8、冷却水箱9，电源柜7通过线路与等离子埋弧加热枪3连接，氩气瓶8通过气路与等 离子埋弧加热枪3连接，冷却水箱9通过水路与等离子埋弧加热枪3连接，支撑臂5的固定 臂侧面设置等离子埋弧加热枪升降机构4，支撑臂5上的升降臂顶部设置等离子埋弧加热 枪伸缩臂2，等离子埋弧加热枪伸缩臂2的伸出端与等离子埋弧加热枪3相连，所述等离子 埋弧加热枪伸缩臂2的伸出端上设置电极升降驱动电机I。控制柜6分别与电极升降驱动 电机1、等离子埋弧加热枪升降机构4、电源柜7、氩气瓶8、冷却水箱9连接，并控制各部分 的工作。[0040]等离子埋弧加热枪3的外部设置等离子埋弧加热枪阳极302，等离子埋弧加热枪3 的内部设置等离子埋弧加热枪阴极301。等离子埋弧加热枪3为三层结构，外层303与中间 层304之间为气体通道，中间层304与内层305之间为冷却水通道。外层303为分段组合 结构，其后部为钢结构，前端为耐火材料结构。[0041]如图2所示，等离子埋弧加热枪的枪头11伸至冒口 13中进行加热，使冒口 13中 形成钢液12。[0042]如图3所示，等离子埋弧加热装置的气路上设置氩气瓶8、气体流量表14、气帯 15，氩气瓶8通过气带15与等离子埋弧加热枪3连接，在氩气瓶8的出口处设置气体流量 表14。[0043]如图1、3、4所示，等离子埋弧加热枪阴极301结构设置内层305、中间层304，等 离子埋弧加热枪的中间层304为两段，上段为窜水外管28，下段为铜电极I 16、石墨电极 I 17、石墨电极II 18组成的阴极电极，石墨电极I 17的一端插装有石墨电极II 18，石墨电 极I 17的另一端设置铜电极I 16，铜电极I 16设置于窜水外管28底部，窜水外管28上插 装内层305，窜水外管28外侧设置铜电极II 19，铜电极II 19通过导线连至电源柜7，内层 305下端开口与窜水外管28相通，电极整体直径10 50mm。铜电极I 16与窜水外管28 采用铜焊方式连接，铜电极I 16与石墨电极I 17之间采用螺纹连接。在对钢锭冒口加热 过程中，石墨电极II 18将经受1000A大电流的冲击，产生大量热量，为了保证阴极电极的正 常工作，需要对电极进行冷却，内层305为水管钢结构，直径08 030mm,内层305上端与 进水管相连，下端悬空，与铜电极I 16之间距离为5 50mm。内层305通水后，水流从内层 305的进口流入，经下端自由端快速流过，经窜水外管28的出口流出，对铜电极I 16进行冷 却。石墨电极(石墨电极I 17、石墨电极II 18)与窜水外管28之间通过铜电极I 16连接， 主要目的是铜的导热速度比较快，可以迅速带走电极产生的热量，如果采用其它材料连接， 导热能力差，势必造成石墨电极II 18与窜水外管28之间的过渡段电极(石墨电极I 17)温 度急剧升高，造成过渡电极熔化，造成加热功能丧失。采用铜电极过渡，可以快速降温，保证 设备正常运行。[0044]如图1、5所示，等离子埋弧加热枪阳极302结构设置外层303，等离子埋弧加热 枪的外层303为分段结构，上段气筒38为Q235钢管结构，气筒38的外侧设置铜电极1123，铜电极III23通过导线连至电源柜7 ;下段为高致密石墨管结构，中间为连接管20 (筛网形 管)隔开，气筒38通过连接管20与石墨电极1121连接，石墨电极1121的前端安装石墨电 极IV 22，石墨电极IV 22与等离子埋弧加热枪阴极的石墨电极II 18相对应匹配结构，石墨电 极IV 22开有通孔。石墨管结构由石墨电极1121 (石墨筒)和石墨电极IV 22组成，石墨筒 直径100 500_。在用等离子系统进行冒口加热时，石墨电极(石墨电极1121、石墨电极 IV 22)与金属液发生接触，电极在高温金属液作用下熔化，使金属液增碳。为了防止电极增 碳，减少电极的熔化，在石墨电极表面喷耐火锆英粉涂料，涂料层厚度为O.1 O. 7mm。根据 钢锭冒口的大小不同，及加热时间不同，确实涂料厚度及涂料层高度。[0045]如图1、6所示，等离子埋弧加热枪阴极的升降机构包括电极升降驱动电机1、从 动齿轮24、提升螺母25、支撑螺套26、绝缘块27、驱动齿轮29，电极升降驱动电机I的输出 轴上安装驱动齿轮29，安装于提升螺母25外部的从动齿轮24与驱动齿轮29啮合，从动齿 轮24内孔设置提升螺母25，提升螺母25安装于支撑螺套26的一端，提升螺母25通过外螺 纹与支撑螺套26的内螺纹配合，支撑螺套26的另一端与等离子埋弧加热枪的外层303之 间安装有绝缘块27，等离子埋弧加热枪阴极301安装于提升螺母25内侧。[0046]等离子埋弧加热枪的引弧具有一定难度，在钢水浇注接近尾声时，等离子埋弧加 热枪开始引弧。如图1和图6所示，采用阴极自由升降装置，使等离子埋弧加热枪的阴极 与阳极之间距离缩小，同时调节电源电压，当电压达到一定值后，等离子埋弧加热枪开始起 弧，等离子埋弧加热枪起弧之后，可以调高阴极，使阴阳极之间距离加大，调整电压，使离子 弧稳定。阴极可以上下自由调整，调整范围5 150_。起弧阶段，一般保持电流不变，提高 加热功率，稳定电弧。[0047]如图1、7所示，等离子埋弧加热枪升降机构4的结构主要包括升降臂30、螺母31、螺杆32、电动机33、固定支座34、固定臂I 35等，具体结构如下[0048]升降臂30滑动插装于固定臂I 35中，固定臂I 35的外侧设置固定支座34，固定 支座34上设有电动机33，电动机33的输出端通过螺杆32与升降臂30外侧的螺母31螺纹 传动配合。[0049]在冒口加热过程中，钢水不断凝固，冒口高度会随着凝固过程的进行不断下降。而 采用埋弧加热，需要将等离子埋弧加热枪始终浸在钢水中，为了保持等离子埋弧加热枪与 钢水之间位置相对不变，需要等离子埋弧加热枪能够自动下移。如图1和图7所示，等离子 埋弧加热枪升降机构4采用自动升降装置螺杆螺母机构(或齿轮齿条机构)，使等离子埋 弧加热枪可以自由升降，升降范围100 1000mm，在加热过程中，可以自动调节等离子埋弧 加热枪浸入钢水深度。随钢水液面下降，不断降低等离子埋弧加热枪高度，使其浸入钢水深 度基本保持不变。[0050]如图1、8所示，等离子埋弧加热枪伸缩臂2包括抽拉臂36、固定臂II 37，抽拉臂 36的一端插装于固定臂II 37上，可沿固定臂II 37往复运动，抽拉臂36的另一端与等离子 埋弧加热枪体连接。[0051 ] 等离子埋弧加热枪加热冒口，根据冒口直径的大小，调整等离子埋弧加热枪壁长 度。加热枪臂自由伸缩，可以调节加热中心与设备主体之间距离。加热枪可以加热不同直 径的冒口，为了保证等离子埋弧加热枪基本处在冒口中心位置，当加热大的冒口时，等离子 埋弧加热枪臂伸出较长，当加热较小冒口时，等离子埋弧加热枪臂伸出较短。当同时用几台加热设备对冒口进行加热时，根据冒口的需要，可以调节不同的加热枪臂伸出长度不一样，使冒口表面金属液受热均勻。等离子埋弧加热枪，在使用过程中，将等离子埋弧加热枪阳极浸入到液面渣层中，为了保持阴阳极之间不被金属液短路，一定要注意浸入到液面渣层中的厚度。另外，在加热过程中，在枪体内保持一定的氩气压力，氩气压力使等离子埋弧加热枪浸入金属液时枪体内外液面不等高，氩气压力与内外液面差产生的压力平衡时，等离子埋弧加热枪在埋弧状态下正常工作。实施例1如图2所示，采用大型钢锭冒口的等离子埋弧加热装置试生产5. 6吨大型钢锭，材质42CrMo，充型时间19min，浇注温度1530°C。按工艺规程准备钢锭模具、冒口及浇注系统，同时冶炼钢水，钢水温度控制在较低过热度。浇注之前，将钢锭型腔清理干净，准备好保温覆盖剂。利用045mm的小浇口流钢砖浇注，同时控制钢水流速，采用开始慢浇，中间段快浇，冒口锻再慢浇注的浇注方法进行浇注。钢水浇注完成之后，立即进行冒口加热，加热10分钟后，停止加热，加保温覆盖剂。最后，脱锭，检查钢锭质量。钢锭没有大的缩孔疏松，但锭身部分有小的疏松，钢锭下部有负偏析区。实施例2如图2所示，采用大型钢锭冒口的等离子埋弧加热装置试生产5. 5吨大型钢锭，材质42CrMo，充型时间18min，浇注温度1550°C。按工艺规程准备钢锭模具、冒口及浇注系统，同时冶炼钢水，钢水温度控制在较低过热度。浇注之前，将钢锭型腔清理干净，准备好保温覆盖剂。利用045mm的小浇口流钢砖浇注，同时控制钢水流速，采用开始慢浇，中间段快浇，冒口锻再慢浇注的浇注方法进行浇注。钢水浇注完成之后，立即进行冒口加热，加热20分钟后，停止加热，加保温覆盖剂。最后，脱锭，检查钢锭质量。钢锭没有大的缩孔疏松，但锭身部分有小的疏松，钢锭下部负偏析减轻。实施例3如图2所示，采用大型钢锭冒口的等离子埋弧加热装置试生产5. 8吨大型钢锭，材质42CrMo，充型时间20min，浇注温度1580°C。按工艺规程准备钢锭模具、冒口及浇注系统，同时冶炼钢水，钢水温度控制在较低过热度。浇注之前，将钢锭型腔清理干净，准备好保温覆盖剂。利用045mm的小浇口流钢砖浇注，同时控制钢水流速，采用开始慢浇，中间段快浇，冒口锻再慢浇注的浇注方法进行浇注。钢水浇注完成之后，立即进行冒口加热，加热30分钟后，停止加热，加保温覆盖剂。最后，脱锭，检查钢锭质量。钢锭没有大的缩孔疏松，探伤标准达到了国标2级，完全满足各种锻件需要。本实用新型工作过程及结果I)设备摆好将等离子埋弧加热装置固定在钢锭模附近，等离子埋弧加热枪对准冒口中心。2)水电气接好按操作规程接好进出水管，检查是否漏水。接好气路，检查气路流量计和压力表是否工作正常。接好外电源。3)钢水准备按钢锭规定化学成分配料，控制冶炼温度，进行浇注。4)预热钢锭浇注接近尾声时，等离子埋弧加热装置开始引弧，并进行等离子埋弧加热枪的自预热。5)加热钢锭浇注完成后，立即降低等离子高度，使其浸入钢水中，开始加热，加热10分钟。6)移开当加热完成后，升起等离子埋弧加热枪，装饰等离子设备移开。7)脱锭按计算时间，脱锭，浇注完成3. 5h后脱锭。8)检查冒口 看到冒口呈水平形状。9)内部质量钢锭解剖后，没有大的缩孔疏松，满足使用要求。[0061]本实施例分别浇注5. 6吨、5. 5吨、5. 8吨钢锭，分别进行了 10分钟、20分钟、30分 钟等离子埋弧加热。事实证明，经等离子埋弧加热后，钢锭质量良好，钢锭利用率明显提高。 经30分钟加热的钢锭冒口更平，补缩更好，钢锭更致密。[0062]比较例[0063]利用传统工艺生产5. 5吨钢锭，采用同样的浇注速度和浇注温度，不进行加热，直 接加保温覆盖剂。最后，钢锭冒口呈U形下沉，补缩不是很好。钢锭解剖发现，钢锭中心存 在较严重的缩孔疏松缺陷，不适合用于特别重要锻件锻造。
权利要求1.一种5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，该等离子埋弧加热装置包括电极升降驱动电机(I)、等离子埋弧加热枪伸缩臂(2)、等离子埋弧加热枪(3)、等离子埋弧加热枪升降机构(4)、支撑臂(5)、电源柜(7)、氩气瓶(8)、冷却水箱(9)，电源柜(7)通过线路与等离子埋弧加热枪(3)连接，氩气瓶(8)通过气路与等离子埋弧加热枪(3)连接，冷却水箱(9)通过水路与等离子埋弧加热枪(3)连接，支撑臂(5)的固定臂侧面设置等离子埋弧加热枪升降机构(4)，支撑臂(5)上的升降臂顶部设置等离子埋弧加热枪伸缩臂(2)，等离子埋弧加热枪伸缩臂(2)的伸出端与等离子埋弧加热枪(3)相连，所述等离子埋弧加热枪伸缩臂(2 )的伸出端上设置电极升降驱动电机(I)。
2.按照权利要求1所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，还设有控制柜(6)和拖车(10)，控制柜分别与电极升降驱动电机(I)、等离子埋弧加热枪升降机构(4)、电源柜(7)、氩气瓶(8)、冷却水箱(9)连接，在拖车(10)上设置支撑臂(5)、控制柜(6)、电源柜(7)、氩气瓶(8)、冷却水箱(9)。
3.按照权利要求1所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热枪(3)的外部设置等离子埋弧加热枪阳极(302)，等离子埋弧加热枪(3)的内部设置等离子埋弧加热枪阴极(301);等离子埋弧加热枪(3)为三层结构，外层(303)与中间层(304)之间为气体通道，中间层(304)与内层(305)之间为冷却水通道；外层(303)为分段组合结构，其后部为钢结构，前端为耐火材料结构。
4.按照权利要求1所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热装置的气路上设置氩气瓶(8)、气体流量表(14)、气帯(15)，氩气瓶(8)通过气带(15)与等离子埋弧加热枪(3)连接，在氩气瓶(8)的出口处设置气体流量表(14)。
5.按照权利要求3所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热枪阴极(301)结构设置内层(305)、中间层(304)，等离子埋弧加热枪的中间层(304)为两段，上段为窜水外管(28)，下段为铜电极I (16)、石墨电极I (17)、石墨电极II (18)组成的阴极电极，石墨电极I (17)的一端插装有石墨电极II (18)，石墨电极I(17)的另一端设置铜电极I (16)，铜电极I (16)设置于窜水外管(28)底部，窜水外管(28)上插装内层(305)，窜水外管(28)外侧设置铜电极II (19)，铜电极II (19)通过导线连至电源柜(7),内层(305)下端开口与窜水外管(28)相通，电极整体直径10 50mm。
6.按照权利要求5所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，铜电极I (16)与窜水外管(28)采用铜焊方式连接，铜电极I (16)与石墨电极I (17)之间采用螺纹连接；内层(305)为水管钢结构，直径08 030mm,内层(305)上端与进水管相连，下端悬空，内层(305)与铜电极I (16)之间距离为5 50mm ;石墨电极I (17)、石墨电极II (18)与窜水外管(28)之间通过铜电极I (16)连接。
7.按照权利要求3所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热枪阳极(302)结构设置外层(303)，等离子埋弧加热枪的外层(303)为分段结构，上段气筒(38)为钢管结构，气筒(38)的外侧设置铜电极111(23)，铜电极111(23)通过导线连至电源柜(7);下段为石墨管结构，中间为筛网形连接管(20)隔开，气筒(38)通过连接管(20)与石墨电极111(21)连接，石墨筒形的石墨电极111(21)的前端安装石墨电极IV(22)，石墨电极IV(22)与等离子埋弧加热枪阴极的石墨电极II (18)相对应匹配结构，石墨电极IV(22)开有通孔；石墨管结构由石墨电极III (21)和石墨电极IV(22)组成，石墨筒直径100 500mm ;在用等离子系统进行冒口加热时，石墨电极III (21 )、石墨电极IV (22)与金属液发生接触，在石墨电极111(21)、石墨电极IV(22)表面喷耐火锆英粉涂料，涂料层厚度为O.1 O. 7mm。
8.按照权利要求3所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热枪阴极的升降机构包括电极升降驱动电机(I)、从动齿轮(24)、提升螺母(25)、支撑螺套(26)、绝缘块(27)、驱动齿轮(29)，电极升降驱动电机(I)的输出轴上安装驱动齿轮(29 )，安装于提升螺母(25 )外部的从动齿轮(24)与驱动齿轮(29 )啮合，从动齿轮(24)内孔设置提升螺母(25)，提升螺母(25)安装于支撑螺套(26)的一端，提升螺母(25)通过外螺纹与支撑螺套(26)的内螺纹配合，支撑螺套(26)的另一端与等离子埋弧加热枪的外层(303)之间安装有绝缘块(27)，等离子埋弧加热枪阴极(301)安装于提升螺母(25)内侧。
9.按照权利要求1所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热枪升降机构(4)的结构包括升降臂(30)、螺母(31)、螺杆(32)、电动机(33)、固定支座(34)、固定臂I (35)，具体结构如下升降臂(30)滑动插装于固定臂I (35)中，固定臂I (35)的外侧设置固定支座(34)，固定支座(34 )上设有电动机(33 )，电动机(33 )的输出端通过螺杆(32 )与升降臂(30 )外侧的螺母(31)螺纹传动配合。
10.按照权利要求1所述的5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，其特征在于，等离子埋弧加热枪伸缩臂(2)包括抽拉臂(36)、固定臂II (37)，抽拉臂(36)的一端插装于固定臂II (37)上，抽拉臂(36)与固定臂II (37)滑动配合，抽拉臂(36)的另一端与等离子埋弧加热枪体连接。
专利摘要本实用新型涉及用于钢锭冒口的等离子加热设备，具体地说是一种5吨至600吨钢锭冒口的等离子埋弧加热装置，利用等离子专用设备对5吨至600吨钢锭冒口进行加热保温，它适用于对不同尺寸钢锭以及其它材料的冒口加热和保温，也可以用来进行有色金属合金的熔炼。该等离子埋弧加热装置包括直流电源柜、控制箱、等离子埋弧加热枪等组件，等离子埋弧加热枪为三层结构，外层与中间层之间为气体通道，中间层与内层之间为水冷通道，中间层前端为阴极电极，外层为分段组合结构，后面为钢结构，前端为耐火材料结构。本实用新型属于埋弧加热，克服传统等离子加热设备的缺点，具有能耗小、噪音小、起弧快、对周边测量仪表影响小等特点，适于进行钢锭的冒口加热。
文档编号B22D27/06GK202824622SQ201220442788
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者夏立军, 李殿中, 王雪东, 康秀红, 傅排先, 刘宏伟, 李依依 申请人:中国科学院金属研究所