一种电渣重熔制备大型发电机护环用空心钢锭的方法技术

一种电渣重熔制备大型发电机护环用空心钢锭的方法，按以下步骤进行：（1）准备自耗电极组；（2）将渣料熔化成液态熔渣；（3）将自耗电极组插入电渣重熔空心锭结晶器中；（4）开启两个变压器；（5）液态熔渣注入到电渣重熔空心锭结晶器中；（6）自耗电极组接触到液态熔渣时，假电极、自耗电极组和底水箱之间形成通电回路；（7）液态熔渣接触到上段时，上段和底水箱以及与其连接的变压器之间形成回路；（8）调节两个变压器的输出电流和电压；（9）金属熔体接触到钢水液面检测装置时，启动抽锭装置进行抽锭；（10）进行自耗电极组交换；（11）将后续自耗电极组插入液态熔渣，重复步骤（8）-（10），直至完成抽锭。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，按以下步骤进行：（1）准备自耗电极组；（2）将渣料熔化成液态熔渣；（3）将自耗电极组插入电渣重熔空心锭结晶器中；（4）开启两个变压器；（5）液态熔渣注入到电渣重熔空心锭结晶器中；（6）自耗电极组接触到液态熔渣时，假电极、自耗电极组和底水箱之间形成通电回路；（7）液态熔渣接触到上段时，上段和底水箱以及与其连接的变压器之间形成回路；（8）调节两个变压器的输出电流和电压；（9）金属熔体接触到钢水液面检测装置时，启动抽锭装置进行抽锭；（10）进行自耗电极组交换；（11）将后续自耗电极组插入液态熔渣，重复步骤（8）-（10），直至完成抽锭。【专利说明】
本专利技术属于冶金
，特别涉及。
技术介绍
我国一次能源构成决定了燃煤电厂占据主导地位，这也是我国控制温室气体排放面临的最大挑战，因此少用煤多发电和煤的清洁高效利用已成为关系我国国民经济可持续发展的战略性问题，其中最重要的途径之一就是发展大容量高参数超临界和超超临界发电机组，提高发电机组的热效率；汽轮发电机护环是火力发电机上的一个关键构件，是用来紧固发电机转子两端绕组线圈的环型锻件，其作用是保护驱动电机转子两端的线圈在离心力的作用下不向外飞出，护环在高速度、高应力、腐蚀和强磁场的环境条件下工作，因此护环的质量直接关系到整个机组的安全运行，是汽轮发电机组的最关键部件之一；同时，发电机组的容量越大，所需的护环尺寸越大。 护环的传统制备方法是以实心钢锭为锻造原料，需先将实心钢锭加工成空心钢锭，其制备工艺流程为采用电炉冶炼+电渣重熔的冶炼工艺制备出实心钢锭，加热至可锻温度区间，经万吨级自由锻水压机进行镦粗及冲孔，将实心钢锭制成有一定内径的中空钢锭，将芯棒插入中空钢锭中，边扩孔边拔长，为保证钢锭的内部质量，每次的锻造变形量需很小；然而钢锭在多火次小变形自由锻造过程中，极易产生裂纹，一旦发现产生裂纹，必须随时停锻，待冷却后方可清除裂纹，清除裂纹后的钢锭需再重新加热至可锻温度区间后才能继续进行锻造，直至内外直径均达到要求尺寸后完成空心钢锭的制备。 采用传统方法制备护环用空心钢锭，其工序复杂，锻造收得率低，冲孔工序造成大量的材料浪费；多次加热、多工序变形，容易改变钢锭内部组织结构，且容易产生锻造裂纹而又难于去除，反复降温后重新加热严重影响了产品的质量，难于加工超大型护环用空心钢锭，无法保证产品的精度和材质的均匀性。
技术实现思路
针对现有护环用空心钢锭在制备技术上存在的上述问题，本专利技术提供，采用由双电源、内外水冷式T型结晶器与电极升降装置组成电渣重熔装置，调整抽锭式电渣重熔渣系的配比，通过控制电渣重熔的操作，制成成分均匀，外表面质量良好的大型发电机护环用空心钢锭。 本专利技术的电渣重熔制备大型发电机护环用空心钢锭的方法按以下步骤进行:(1)准备多个自耗电极组，每个自耗电极组由尺寸相同的两个部分组成；(2)将渣料加入到化渣炉内，通电将渣料熔化成液态熔渣；(3 )熔渣浇注前，通过自耗电极升降装置将自耗电极组下降并插入电渣重熔空心锭结晶器中；所述的电渣重熔空心锭结晶器由T型外结晶器和内结晶器组成；内结晶器由水冷套筒及其顶部的横梁组成，横梁固定在T型外结晶器的上法兰上，水冷套筒内设有冷却水腔用于通冷却水；τ型外结晶器包括上段和下段，两段之间设有绝缘垫，并且两段分别设有水冷装置；其中绝缘垫位于液态熔渣液面以下；Τ型外结晶器的下段还设有钢水液面检测装置；熔渣浇注前、电渣重熔过程以及脱锭前的整个过程中，水冷套筒的冷却水腔内通有冷却水，T型外结晶器的上段和下段的水冷装置内通有冷却水；(4)将假电极和底水箱分别与一个变压器的两极连接；将T型外结晶器的上段和底水箱分别与另一个变压器的两极连接；开启两个变压器；(5)当液态熔渣被加热至165(Tl680°C时，注入到电渣重熔空心锭结晶器中；(6)随着熔渣的浇注渣液面上升，当自耗电极组接触到液态熔渣时，假电极、自耗电极组和底水箱之间形成通电回路，当电流达到8、kA时，停止注入液态熔渣；(7)液态熔渣浇注到电渣重熔空心锭结晶器内后，当液态熔渣接触到上段时，上段和底水箱以及与其连接的变压器之间形成回路，电流随着液态熔渣的注入以及渣温的提高逐渐增加；(8)调节两个变压器的输出电流和电压达到工艺设定值；其中与假电极和底水箱连接的变压器的电流通过电极升降调节到工艺设定值，该变压器的电压通过饱和电抗器进行调节达到工艺设定值；同时，当另一个变压器的电流达到5飞kA时，通过调节变压器的输出电压使该变压器的电流保持在8~10kA范围内；(9)自耗电极组在液态熔渣内逐渐熔化并滴落，形成的金属熔滴逐渐聚集到结晶器和底水箱之间的空间内 ，进而金属熔体的液面逐渐上涨；当金属熔体的液面接触到钢水液面检测装置时，钢水液面检测装置获得检测信号，此时启动抽锭装置，驱动底水箱下降，进行抽锭；(10)当一个自耗电极组的自耗电极剩余部分的高度在5(T80mm时，进行自耗电极组交换；通过自耗电极升降装置提升剩余的自耗电极组脱离液态熔渣，假电极和底水箱之间的电流被断开，此时T型外结晶器的上段和底水箱之间持续通电，维持液态熔渣的温度与电渣重熔时熔渣的温度相差<30°C，避免断电导致的液态熔渣温度快速下降而发生炉渣凝固的现象；(11)通过自耗电极升降装置将后续一个自耗电极组插入到电渣重熔空心锭结晶器内的液态熔渣中，插入深度按假电极、自耗电极组和底水箱之间形成通电回路电流达到8、kA时停止下降，然后重复步骤(8)- (10)，直至完成抽锭，获得大型发电机护环用大尺寸的空心钢锭。 上述方法中，钢水液面检测装置、自耗电极升降装置和抽锭装置通过计算机控制系统控制；开始抽锭时，通过控制自耗电极的下降速度和抽锭速度的匹配来控制液面位置，当金属熔体液面高过钢水液面检测装置时，加快抽锭速度；当金属熔体液面低于钢水液面检测装置时，降低抽锭速度；控制金属熔体液面处于钢水液面检测装置所在的位置。 上述方法中，自耗电极组的尺寸相同的两个部分，对称并联分布在横梁两侧。 上述的渣料的成分按重量百分比含CaF2 35~40%，CaO 30~35%，Al203l(Tl5%，MgO1~5%, Si0210~15%。 上述方法中，T型外结晶器的上段和底水箱通电是将T型外结晶器的上段和底水箱通过铜排分别与一个变压器的二次输出端的两极连接，同时连接处采用软连接，构成一个大电流导体回路；电极和底水箱通过铜排分别与另一个变压器的两极连接，同时连接处采用软连接，构成另一个大电流导体回路。 上述方法制备的大型发电机护环用空心钢锭的外径在Φ650-900πιπι，内径在Φ450~500mmo 上述的自耗电极升降装置是固定在框架车上，当需要更换自耗电极组时，将前一个自耗电极升降装置用一个框架车从电渣重熔工位移走，再用下一个装载自耗电极升降装置的框架车移动至电渣重熔工位，进行下一个自耗电极组的电渣重熔。 上述的控制系统采用PLC和工控机组成的两级计算机控制系统。 本专利技术是在传统电渣重熔技术基础上，创新性地采用了导电的T型结晶器、双电源加热供电、双水冷内外式结晶器、车载式电极升降机构、钢水液面检测装置关键技术和工艺，直接通过电渣重熔方法制备出空心钢锭；本专利技术的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电渣重熔制备大型发电机护环用空心钢锭的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）准备多个自耗电极组，每个自耗电极组由尺寸相同的两个部分组成；（2）将渣料加入到化渣炉内，通电将渣料熔化成液态熔渣；（3）熔渣浇注前，通过自耗电极升降装置将自耗电极组下降并插入电渣重熔空心锭结晶器中；所述的电渣重熔空心锭结晶器由T型外结晶器和内结晶器组成；内结晶器由水冷套筒及其顶部的横梁组成，横梁固定在T型外结晶器的上法兰上，水冷套筒内设有冷却水腔用于通冷却水；T型外结晶器包括上段和下段，两段之间设有绝缘垫，并且两段分别设有水冷装置；其中绝缘垫位于液态熔渣液面以下；T型外结晶器的下段还设有钢水液面检测装置；熔渣浇注前、电渣重熔过程以及脱锭前的整个过程中，水冷套筒的冷却水腔内通有冷却水，T型外结晶器的上段和下段的水冷装置内通有冷却水；（4）将假电极和底水箱分别与一个变压器的两极连接；将T型外结晶器的上段和底水箱分别与另一个变压器的两极连接；开启两个变压器；（5）当液态熔渣被加热至1650~1680℃时，注入到电渣重熔空心锭结晶器中；（6）随着熔渣的浇注渣液面上升，当自耗电极组接触到液态熔渣时，假电极、自耗电极组和底水箱之间形成通电回路，当电流达到8~9kA时，停止注入液态熔渣；（7）液态熔渣浇注到电渣重熔空心锭结晶器内后，当液态熔渣接触到上段时，上段和底水箱以及与其连接的变压器之间形成回路，电流随着液态熔渣的注入以及渣温的提高逐渐增加；（8）调节两个变压器的输出电流和电压达到工艺设定值；其中与假电极和底水箱连接的变压器的电流通过电极升降调节到电流的工艺设定值，该变压器的电压通过饱和电抗器进行调节达到电压的工艺设定值；同时，当另一个变压器的电流达到5~6kA时，通过调节变压器的输出电压使该变压器的电流保持在8~10kA范围内；（9）自耗电极组在液态熔渣内逐渐熔化并滴落，形成的金属熔滴逐渐聚集到结晶器和底水箱之间的空间内，进而金属熔体的液面逐渐上涨；当金属熔体的液面接触到钢水液面检测装置时，钢水液面检测装置获得检测信号，此时启动抽锭装置，驱动底水箱下降，进行抽锭； （10）当一个自耗电极组的自耗电极剩余部分的高度在50~80mm时，进行自耗电极组交换；通过自耗电极升降装置提升剩余的自耗电极组脱离液态熔渣，假电极和底水箱之间的电流被断开，此时T型外结晶器的上段和底水箱之间持续通电，维持液态熔渣的温度与电渣重熔时熔渣的温度相差≤30℃，避免断电导致的液态熔渣温度快速下降而发生炉渣凝固的现象；（11）通过自耗电极升降装置将后续一个自耗电极组插入到电渣重熔空心锭结晶器内的液态熔渣中，插入深度按假电极、自耗电极组和底水箱之间形成通电回路电流达到8~9kA时停止下降，然后重复步骤（8）‑（10），直至完成抽锭，获得大型发电机护环用大尺寸的空心钢锭。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜周华，刘福斌，陈旭，李花兵，臧喜民，邓鑫，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21