一种采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电渣冶金技术领域，具体涉及一种采用钢水分流及气体保护的电渣锭 浇注装置。
【背景技术】
[0002] 在国际上从上世纪80年代起开始开发和应用电渣浇注冶金技术。我国电渣冶金 专家，北京科技大学教授傅杰在K中国冶金32010年第5期中指出：电渣浇注技术具有节能 的显著优点，金属的收得率肯定比普通的高，组织致密和力学性能相信会比普通锭好，值得 肯定与发展。液态金属电渣浇注大型锭，是电渣冶金的先驱者们多年的理想，但目前尚无电 渣浇注大型锭的成功经验。李正邦教授在K钢铁冶金前沿技术3-书中指出：〃电渣重熔去 除非金属夹杂物主要是发生在电极端头，反应是是炉渣对夹杂物的吸附和溶解，这一理论 为国际同行承认。在专著中引用，有关论文被美国、前苏联、英国、日本核心期刊全文转 载.既然钢的质量主要取决于钢的纯净度，我们必须研宄为什么电渣钢的质量（纯净度） 比电渣浇注钢的（纯净度）更高。我们从电渣重熔去除非金属夹杂物机理入手。前苏联 K). B JI a T alii和日本真殿统认为，电渣重熔去除夹杂物的主要原因是夹杂物自金属熔 池浮升进入渣池。他们引用Stokes公式来说明主张减慢重熔速度以保证质量。这一观点 被美国G.K.Bhat和英国G.Hoyle加以引用。另外前苏联ΜΑΓ a p e B C κ η fi、前东 德W. Ric-hling等认为电渣重熔去除夹杂作用主要发生在熔滴穿过渣池阶段，主张细化熔 滴。西德El. Gammal、日本长谷川正义甚至研宄电流变频细化熔滴。我国电渣工作者认为电 渣重熔过程中氧化物夹杂的去除不是由于金属熔池内的浮升而是由于熔渣对夹杂物的吸 收和溶解，李正邦首先发现电渣重熔去除非金属夹杂物主要发生在电极熔化末端，他以金 相法统计电极末端熔化区以及铸锭中夹杂物面积及单位面积夹杂物个数为基础得出结论。 随后傅杰截取出重熔过程中的不同部位及尺寸金属熔滴，进一步提出电渣重熔钢中原始夹 杂物在熔滴阶段已基本去除或溶解，重熔钢中夹杂物主要是钢中熔解的氧与钢中元素反 应，形成的新生夹杂物，防止金属氧化和改善结晶条件，对重熔金属纯洁度起决定性作用。
[0003] 电渣浇注冶金技术相比与传统的电渣熔炼技术相比具有如下优点：一、电渣浇注 能够连续进行生产，而电渣熔炼是间歇式生产；二、电渣浇注相比于电渣熔炼耗能更少，节 约能源；三、电渣浇注生产周期短，生产效率高。基于以上原因，电渣浇注技术得到广泛的推 广和应用。
[0004] 例如申请号为201320005120. 1的发明专利公开了一种电渣液态浇注系统，电渣 液态浇注系统包括：电渣液态浇注炉；真空室，密封地固定到电渣液态浇注炉上方以将电 渣液态浇注炉的渣池暴露到真空室内；钢包，内部装有钢水；长水口，用于将钢包内的钢水 引导到渣池中，包括插入钢包内的钢水中的入口和位于真空室内的出口，长水口的出口位 于渣池上方。电渣液态浇注炉包括导电结晶器、绝缘层、外结晶器和外包层，绝缘层设置在 导电结晶器与外结晶器之间并与导电结晶器和外结晶器一起限定渣池和金属熔池，外包层 密封地包覆到导电结晶器、绝缘层和外结晶器的外部。真空室下部密封地固定到外包层上 并且具有暴露渣池的开口。真空室具有将真空室内的气体排出的排气孔。真空室的排气孔 与抽气装置相连通。长水口从真空室的顶部与渣池的液面垂直地进入真空室。长水口与真 空室的顶部气密性滑动连接。电渣液态浇注系统还包括与长水口连接以使长水口相对于真 空室上下移动的长水口升降装置。电渣液态浇注系统还包括使钢包上下移动的钢包升降装 置。真空室还具有进气孔。电渣液态浇注系统还包括设置在长水口的出口与渣池之间的坩 埚，坩埚的底部设置有多个出钢孔。
[0005] 然而，现有的电渣浇注装置存在着如下问题：由于电渣浇注过程中钢水与熔渣未 充分接触反应，同时钢水与空气接触导致钢水被氧化，使得现有的电渣浇注与传统的电渣 钢（电渣熔炼）的质量还具有很大差距。例如现有的电渣浇注轴承钢的疲劳寿命相对于电 炉轴承钢仅提高30%，而现有的电渣熔炼制成的轴承疲劳寿命约为电炉轴承钢的3倍。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有电渣浇注技术存在的质量差的问题，而提供一种采用钢水分流及气 体保护的电渣锭浇注装置，能够促进熔渣对钢中杂物的吸收和溶解，同时阻隔空气中的氧 与钢水的接触，降低钢中溶解氧的含量，减少钢锭中新杂物的形成，提高电渣钢的质量，使 得电渣浇注的电渣锭的质量能够与传统的电渣熔炼钢的质量媲美。
[0007] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0008] -种采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，包括结晶器和电极，所述结晶 器的下部为用于容纳钢水的金属池，所述结晶器的中部为悬浮渣料层，所述电极的下端延 伸入渣料中，其特征在于，所述结晶器配设有钢水分流器，所述钢水分流器的底端开设有用 于将钢水注入渣料的环形浇口；所述钢水分流器的上端经长水口连通有用于盛装钢水的中 间包。
[0009] 所述结晶器的顶端面上设有氩气保护圈，所述的与中间包连接的长水口穿过所述 氩气保护圈与钢水分流器连通；所述电极穿过所述氩气保护圈插入渣料中。
[0010] 所述钢水分流器设有卷边，所述钢水分流器经卷边挂设在结晶器的上端面。
[0011] 所述钢水分流器的卷边与结晶器的上断面之间设有绝缘圈。
[0012] 所述钢水分流器的底部开设有至少两道环形浇口。
[0013] 所述钢水分流器的底部开设有两道环形浇口。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0015] 本发明的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，包括结晶器和电极，所述 结晶器的下部为用于容纳钢水的金属池，中部为悬浮渣料层，所述电极的下端延伸入渣料 中，所述结晶器配设有浇注器，所述浇注器的底部开设有环形浇口，所述环形浇口的下端连 接有钢水分流管，所述钢水分流管的下端伸入渣料中；所述浇注器的上端经长水口连通有 用于盛装钢水的中间包。通过设置环形浇口以及钢水分流管，能够大幅提高钢水（钢流） 与渣料的接触面积，促使钢水中的夹杂物被熔渣吸收和溶解，提高电渣浇注钢的质量。
[0016] 同时本发明通过设置氩气保护圈，减少电渣浇注过程中钢水与空气的接触，减少 钢中的溶解氧，减少钢锭中新杂物的形成，提高电渣钢的质量。
[0017] 经实验表明，本发明的电渣浇注的电渣钢的质量能够与传统的电渣熔炼钢的质量 相当，从而使得本发明在保证电渣钢质量的同时，节约了能源和提高了生产效率。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的结构示意图；
[0019] 图中标记：1、结晶器，2、悬浮渣料层，3、绝缘圈，4、氩气保护圈，5、中间包，6、电极， 7、钢水分流器，8、环形浇口，9、金属池，10、钢锭（电渣钢）。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分 实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出 创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
[0021] 结合附图，本发明的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，包括结晶器1 和电极6,所述结晶器1下部为用于容纳钢水的金属池9,中部为悬浮渣料层2,所述电极6 的下端延伸入渣料2中，所述结晶器1配设有钢水分流器7,所述钢水分流器7的底端开设 有用于将钢水注入渣料2的环形浇口 8 ;所述钢水分流器7的上端经长水口连通有用于盛 装钢水的中间包5。结晶器和中间包都属于现有技术，本领域的技术人员都能明白和理解， 在此不再赘述。
[0022] 作为本发明一种优选的方式，结晶器1的顶端面上设有氩气保护圈4,所述的与中 间包5连接的长水口穿过所述氩气保护圈4与钢水分流器7连通；所述电极6穿过所述氩 气保护圈4插入渣料2中。
[0023] 本发明的工作原理是：用氩气驱赶结晶器内的空气并进行气体保护，然后转入电 极（石墨电极、也可以是与电渣浇注材料一致的金属电极）化渣；待渣温达到工艺要求时， 注入经EBT初炼、LF精炼和VD真空脱气的钢水，在氩气的保护下，钢水溶解氧大大降低；然 后钢水分流器将钢水分流成多注细流后流入渣料与渣反应，此时钢水母液里的夹杂物与熔 渣反应，部分夹杂物被熔渣溶解或吸收，钢锭（电渣钢）10结晶在金属池的底部，从而使得 钢的纯净度大大提高。
[0024] 本发明的实验数据表格如下：
[0025] 表1 :电渣锭及电渣轧材的氮、氢、氧数据分析
【主权项】
1. 一种采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，包括结晶器和电极，所述结晶器 下部为用于容纳钢水的金属池，所述结晶器的中部为悬浮渣料层，所述电极的下端延伸入 渣料中，其特征在于，所述结晶器配设有钢水分流器，所述钢水分流器的底端开设有用于将 钢水注入渣料的环形浇口；所述钢水分流器的上端经长水口连通有用于盛装钢水的中间 包。
2. 根据权利要求1所述的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，其特征在于， 所述结晶器的顶端面上设有氩气保护圈，所述的与中间包连接的长水口穿过所述氩气保护 圈与钢水分流器连通；所述电极穿过所述氩气保护圈插入渣料中。
3. 根据权利要求1或2所述的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，其特征在 于，所述钢水分流器设有卷边，所述钢水分流器经卷边挂设在结晶器的上端面。
4. 根据权利要求3所述的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，其特征在于， 所述钢水分流器的卷边与结晶器的上断面之间设有绝缘圈。
5. 根据权利要求4所述的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，其特征在于， 所述钢水分流器的底部开设有至少两道环形浇口。
6. 根据权利要求5所述的采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，其特征在于， 所述钢水分流器的底部开设有两道环形浇口。
【专利摘要】本发明属于电渣冶金技术领域，公开了一种采用钢水分流及气体保护的电渣锭浇注装置，用于为了解决现有电渣浇注技术存在的质量差的问题。本发明包括结晶器和电极，所述结晶器下部用于容纳钢水的金属池，中部为悬浮渣料层，所述电极的下端延伸入渣料中，其特征在于，所述结晶器配设有钢水分流器，所述钢水分流器的底端开设有用于将钢水注入渣料的环形浇口，所述钢水分流器的上端经长水口连通有用于盛装钢水的中间包。本发明通过设置环形浇口以及钢水分流管，能够大幅提高钢水（钢流）与渣料的接触面积，促使钢水中的夹杂物被熔渣吸收和溶解，提高电渣浇注钢的质量。
【IPC分类】C22B9-187
【公开号】CN104878214
【申请号】CN201510248788
【发明人】陈康胤, 万岷江, 李广, 谢伟斌
【申请人】浙江天马轴承有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月14日