一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的制作方法

1.本技术涉及冶金技术领域，尤其涉及一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构。


背景技术：

2.现有技术中，电渣重熔熔炼铁铬铝和镍铬等电热合金产品所使用的渣主要为固态和液态渣两种，使用的渣系多为二元或三元氟化物及氧化物渣系，使用液渣进行合金熔炼时，必须使用熔炼炉对所配置好的生渣或预熔渣进行化渣，保证液渣的使用温度和成分的均匀性，现有的技术方案如下：
3.(1)对所用的渣料按照氟化物-氧化物渣系配比要求进行配比，并使用搅拌机对渣料进行连续搅拌，直至渣料混匀；
4.(2)混合均匀的渣料放置于烘烤箱内按照其烘烤温度要求在相应温度和时间下进行烘烤，烘烤的渣料采取随取随用的原则使用单相非自耗熔渣炉进行化渣，熔炼液渣；
5.(3)采用的单相非自耗熔炼熔主要的组成为：钢制立柱、升降小车、电极卡头、非自耗电极(石墨材质)、水冷钢制或铜制导电坩埚含导电撑杆及炉体支架；
6.(4)液渣给电熔炼开始前，操作人员在钢制坩埚底部先加金属原料，随后加入配制好的渣料，待全部准备完毕后，进行手动调整电极下降，使电极与底部金属接触产生高温电弧，通过高温电弧熔化加入的渣料，待渣料全部熔化后调整电极位置进行埋弧操作，并分批次向坩埚中加入渣料，此时渣料冶炼由高温电弧熔炼转为电阻热熔炼，逐步熔化加入的渣料，待渣料全部熔清后形成成分均匀和温度合适的液渣。
7.(5)熔炼好的液渣通过倾动从流渣嘴倒入渣勺盛取后倒入冶炼炉。
8.现有的电渣重熔液渣冶炼工艺具有以下缺陷：
9.(1)使用的单相非自耗电极熔炼炉采用的钢制导电水冷坩埚，在进行液渣熔炼起弧时由于电极与底部产生打弧造成钢制坩埚底部击穿出现漏水或老化漏水的情况，导致液渣熔炼进水后大量吸氢的同时也会导致高温液渣极冷出现爆炸，存在严重的安全隐患。
10.(2)使用的熔渣炉多为铜制或钢制水冷坩埚，液渣熔炼过程中需要使用冷却水对坩埚进行水冷，由于液渣中含有低熔点的氧化物，遇到冷的坩埚壁会首先结晶析出使熔炼液渣组分出现严重的不均匀，同时由于水冷却的存在使得坩埚各部分温度梯度较大，从底部至上部温度梯度差为60～80℃左右，中心和边部温度温度梯度差在100℃以上。
11.(3)钢制或铜制坩埚使用冷却水进行冷却，熔炼液渣过程中大量的热量会被冷却水带走，为了能够保证液渣冶炼的均匀一致性和使用温度，会使得熔炼液渣的电耗增加，经过统计平均吨钢用电为1889kw
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h/吨，同时因采用水冷，会造成一部分用水消耗。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构，具有可以提高熔炉冶炼过程中的导电稳定性，同时可以有效地规避因起弧过程中造成的打弧击穿坩埚造成高温液渣与水接触出现爆炸的安全风险，可以取消水冷，能够保证液渣的均匀一致性，可以
有效地提高熔炼冶炼温度，减少电能和水的消耗的有益效果，以解决上述背景技术中提出的问题。
13.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
14.一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构，包括：
15.石墨坩埚，石墨坩埚外侧设有钢套，钢套与石墨坩埚连接；
16.石墨电极，石墨电极一端伸入石墨坩埚，并用于对石墨坩埚内的渣料加热；
17.石墨芯，石墨芯设于钢套与石墨坩埚之间，并设于钢套内，石墨芯与石墨坩埚之间具有间隙；
18.导电部，导电部设有若干个，导电部设于钢套一侧，并与钢套连接；
19.导线，导电部一端与钢套连接，另一端与导线连接。
20.作为本发明再进一步的方案：所述石墨坩埚呈梯形，所述石墨坩埚的壁厚为20～30mm。
21.作为本发明再进一步的方案：所述石墨电极呈圆柱形，且一端伸入石墨坩埚内。
22.作为本发明再进一步的方案：所述导电部为导电支臂，导电支臂一端与石墨坩埚连接，另一端与导线连接。
23.作为本发明再进一步的方案：所述导电支臂设有两个，并对称设置，导电支臂一端与石墨坩埚连接，另一端与导线连接。
24.作为本发明再进一步的方案：所述石墨芯与石墨坩埚之间具有间隙，所述间隙的大小为1～10mm。
25.作为本发明再进一步的方案：所述钢套上连接有底托，所述石墨芯设于底托与石墨坩埚之间，并设于底托上。
26.作为本发明再进一步的方案：所述导电支臂上设有支撑部，支撑部设于导电支臂一侧，并与导电支臂连接。
27.作为本发明再进一步的方案：所述支撑部为支撑架，支撑架设于导电支臂一侧，并与导电支臂连接。
28.作为本发明再进一步的方案：所述石墨坩埚上端面设有流渣嘴，流渣嘴呈弧形。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.1、本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的石墨坩埚具有良好的导电性，可以提高熔炉冶炼过程中的导电稳定性，同时可以有效地规避因起弧过程中造成的打弧击穿坩埚造成高温液渣与水接触出现爆炸的安全风险；
31.2、本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构使用石墨坩埚后可以取消水冷，能够防止因水冷带走的热量，可以保证液渣冶炼温度达到1550～1600℃，液渣在坩埚各部分的温度梯度基本一致，液渣中的低熔点氧化物不会因为与冷的坩埚壁接触出现先结晶析出的问题，能够保证液渣的均匀一致性；
32.3、本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构使用石墨坩埚在取消水冷却的情况，可以有效地提高熔炼冶炼温度，减少电能和水的消耗。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
35.图1为本技术实施例提供的一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的结构示意图。
36.图2为本技术实施例提供的一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构中石墨坩埚的结构示意图。
37.图3为图1中a的局部放大图。
38.图中标识：
39.1、石墨坩埚；2、石墨电极；3、石墨芯；4、导电支臂；5、导线；6、支撑架；7、流渣嘴；8、底托；9、钢套。
具体实施方式
40.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.请参考附图1～3，本技术实施例提供一种用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构，包括：
42.石墨坩埚1，石墨坩埚1外侧设有钢套9，钢套9与石墨坩埚1固定连接；
43.石墨电极2，石墨电极2一端伸入石墨坩埚1，并用于对石墨坩埚1内的渣料加热；
44.石墨芯3，石墨芯3设于钢套9与石墨坩埚1之间，并设于钢套9内，石墨芯3与石墨坩埚1之间具有间隙；
45.导电部，导电部设有若干个，导电部设于钢套9一侧，并与钢套9固定连接；
46.导线5，导电部一端与钢套9连接，另一端与导线5连接；导线5与电源接通后，导电支臂4将电流传送到钢套9及底托8，然后底托8将电流传送给石墨芯3，石墨芯3进一步将电流传送给钢套9，钢套9将电流传送给钢套9内的金属渣料，进而金属渣料将电流传送给石墨电极2，石墨电极2接通电流后，激发电弧，形成高温条件，并将石墨坩埚1内的金属渣料进行高温加热，形成金属液渣；
47.由于石墨的熔点可以达到2500℃，且具有良好的导电性能，液渣的冶炼温度需要达到1550～1600℃，因此使用石墨坩埚1代替单相非自耗电极化渣炉使用的钢制或铜制坩埚，可用于铁铬铝及镍铬类液渣熔炼；
48.因石墨坩埚1一定的脆性，且无法直接作为单一炉体使用，所以将现用钢制坩埚结构与石墨坩埚1相结合，按照钢制坩埚尺寸设计整体加厚的石墨坩埚1，并在所制备石墨坩埚1外侧加装钢套9，保证能够达到现用钢制坩埚的全部功能标准要求，能够实现倾动倒渣，同时在一定条件下能够完全取消水冷。
49.本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的石墨坩埚1具有良好的导电性，可以提高熔炉冶炼过程中的导电稳定性，同时可以有效地规避因起弧过程中造成的打弧击穿坩
埚造成高温液渣与水接触出现爆炸的安全风险；本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的石墨坩埚1具有高熔点的物理性能，能够提高使用寿命和降低制造成本；本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构使用石墨坩埚1后可以取消水冷，能够防止因水冷带走的热量，可以保证液渣冶炼温度达到1550～1600℃，液渣在坩埚各部分的温度梯度基本一致，液渣中的低熔点氧化物不会因为与冷的坩埚壁接触出现先结晶析出的问题，能够保证液渣的均匀一致性；本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构使用石墨坩埚1在取消水冷却的情况，可以有效地提高熔炼冶炼温度，减少电能和水的消耗，经统计吨钢电耗可降低100kw
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h/吨。
50.本发明中一个较佳的实施例，石墨坩埚1呈梯形，石墨坩埚1的壁厚为20～30mm，优选地为25mm；进一步地，石墨坩埚1上端面设有流渣嘴7，流渣嘴7呈弧形，熔炼好的液渣通过倾动从流渣嘴7倒入渣勺盛取后倒入冶炼炉。
51.本发明中一个较佳的实施例，石墨电极2呈圆柱形，且一端伸入石墨坩埚1内，石墨电极2通电后，形成高温电弧，并形成加热条件，将石墨坩埚1内的金属渣料加热。
52.本发明中一个较佳的实施例，导电部为导电支臂4，导电支臂4一端与石墨坩埚1固定连接，另一端与导线5连接；进一步地，导电支臂4设有两个，并对称设置，导电支臂4一端与石墨坩埚1固定连接，另一端与导线5电连接。
53.本发明中一个较佳的实施例，石墨芯3与石墨坩埚1之间具有间隙，间隙的大小为1～10mm，优选地为5mm；进一步地，钢套9上固定连接有底托8，石墨芯3设于底托8与石墨坩埚1之间，并设于底托8上。
54.本发明中一个较佳的实施例，导电支臂4上设有支撑部，支撑部设于导电支臂4一侧，并与导电支臂4固定连接；进一步地，支撑部为支撑架6，支撑架6设于导电支臂4一侧，并与导电支臂4固定连接。
55.本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的石墨坩埚1具有良好的导电性，可以提高熔炉冶炼过程中的导电稳定性，同时可以有效地规避因起弧过程中造成的打弧击穿坩埚造成高温液渣与水接触出现爆炸的安全风险；本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构的石墨坩埚1具有高熔点的物理性能，能够提高使用寿命和降低制造成本；本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构使用石墨坩埚1后可以取消水冷，能够防止因水冷带走的热量，可以保证液渣冶炼温度达到1550～1600℃，液渣在坩埚各部分的温度梯度基本一致，液渣中的低熔点氧化物不会因为与冷的坩埚壁接触出现先结晶析出的问题，能够保证液渣的均匀一致性；本技术用于电渣重熔液渣冶炼的坩埚结构使用石墨坩埚1在取消水冷却的情况，可以有效地提高熔炼冶炼温度，减少电能和水的消耗，经统计吨钢电耗可降低100kw
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h/吨。
56.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
57.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
58.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。