电渣炉定向凝固超大截面钢锭的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置与方法，其装置主要由可移动炉体、假电极、石墨电极、短网、变压器、移动渣包、渣包液压缸、横臂升降系统装置、结晶器、轨道、移动炉体液压缸、横臂和横臂夹头构成，使用本装置及其发明专利技术的工艺方法能够实现超大截面钢锭定向凝固，降低生产成本，节约吨钢能耗，缩短作业时间，提高工作效率，提高了钢材质量，增加钢水收得率。

【技术实现步骤摘要】
所属领域本项专利技术为一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置与方法。超大截面钢锭是电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防工业等领域大型装备制造中 所需要的关键毛坯类原材料，其钢锭质量非常重要，要求钢锭成分要均匀一致、组织结构细 密，内部组织晶粒细小。为此在其制造过程中多采用电渣熔铸的方式进行生产，消耗的能源 较多，成本偏高。为了降低能耗人们专利技术了立式半连续铸造的方法进行生产，就是根据部件 的大小确定冶炼钢水的多少，将冶练合格的钢水倒入半连铸机内，通过结晶器逐步凝固拉成 钢锭铸件。这种一次成型的技术与电渣熔铸相比，既能明显提高设备冶炼的作业效率，又能 简化工序，而且显著降低了大型铸锻毛坯件的生产成本。尽管立式半连续铸造的方法可谓是生产大型铸锻件的一项技术进步，但也存在一定的问 题，主要表现在两个方面， 一是连铸结束后，钢水自然凝固，如同炼钢早期使用钢锭模铸锭 钢水凝固时必然出现的收縮凹面，使得钢水的收得率有所降低，成材率下降；二是铸锭的上 端结晶组织粗大，成分不均，严重影响了铸件的力学性能，尤其是连铸超大截面钢锭时，自 然凝固后的钢锭芯部往往产生组织疏松和縮孔，造成钢锭或铸件报废。目前，超大截面大型铸锻件市场处于供不应求的状况，采用半连铸工艺生产超大截面大 型铸锻件及钢锭可以明显提高作业效率，但必须釆用新的技术措施，克服上述的产品缺陷， 才能正常应用这项技术。为此专利技术了一种新的方法来克服这些缺点，这种方法便是在半连铸 工艺生产超大截面大型钢锭或铸件的基础上采用电渣熔铸的方法对其顶部进行加热，造成一 种自下而上的定向凝固的趋势，并在铸件或钢锭冒口处配以液态渣保温等手段，可以达到在 钢锭冷却过程中消除中间组织疏松、縮孔和外部出现凹陷现象的目的，生产出的超大截面钢 锭可以和电渣钢锭相媲美。
技术实现思路
本项专利技术的原理是当依靠立式连铸技术进行大截面钢锭浇铸结束之后，在钢锭顶部加入 适当成分的液态渣，并采用电渣冶金的方法对这些液态渣进行适度的加热，梗得钢锭顶部保 持一定的温度，并持续向下传导热能，让液态钢水能顺利地流向因四周不断冷却而在钢锭内 部产生的收縮空间，使钢锭或铸件内部质量和组织结构得到明显改善，从而避免了钢锭中间 组织疏松和縮孔现象的发生，同时连铸水冷拉锭机构可吸收相当的热能，形成一种自下而上 的凝固趋势，随着冷却和凝固的进展，钢锭凝固层不断升高，当达到工艺要求所确定的高度 后便可停止对液态渣的加热，钢锭开始自行冷却，直到完全凝固为止。根据上述专利技术原理，本项申请包括电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置和工艺方 法两个方面1、电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置用于电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置如附图1和附图2所示。该装置是由多个部件组成，包括可移动炉体l、假电极2、石墨电极3、短网4、变压器5、移动渣包6、 渣包液压缸7、横臂升降系统装置8、结晶器IO、炉体轨道12、可移动炉体液压缸14、横臂 15和横臂夹头16，其中(1) 短网的一端同变压器的输出端相接，另一端与横臂夹头相接，横臂夹头夹持着假电 极，假电极连接着石墨电极，以此构成导电电路，工作时，电流自变压器经由短网、横臂夹 头，再通过横臂夹头、假电极、石墨电极流向因电阻较大而溶化的液态电渣层，够成传导电 路，继续产生热能，并与连铸水冷拉锭机构配合是大截面钢锭形成自下而上的凝固趋势，达 到热补縮并使其定向凝固的目的；(2) 横臂和横臂升降系统装置和普通电渣炉所使用的同种装置相同，即横臂通过横臂导 轮被相对固定在由可移动炉体立柱形成的滑道上，横臂升降系统装置则由快速电机、慢速调 整减速电机、离合器、联轴器、蜗轮减速机和丝杠副组成，在减速机和丝杆副的作用下驱动 横臂及其横臂夹头沿着可移动炉体立柱作上下移动，进而调整石墨电极的高低，以此适应经 常调节石墨电极垂直高度的工艺要求，横臂升降系统装置的快速移动速度为:2000 3000mm/min;慢速调整速度为5 100mm/min;(3) 可移动炉体和可移动炉体液压缸相连接，可移动炉体坐落在炉体轨道之上，工作时 可移动炉体在可移动炉体液压缸的作用下在炉体轨道上作往复运动；移动渣包同样坐落在炉 体轨道之上，在外力作用下移动渣包也可沿炉体轨道来回滑动，以满足不同工位的需要，其 中附图中由图1和图2所表示的两个工位是最主要的工位，第一个工位为移动渣包的工作工 位，在此工位时移动渣包内的渣料在石墨电极的加热下，实现溶化；第二个工位为电渣补偿 加热的工作工位，此时的移动渣包处于闲置工位。移动渣包的侧面安装有一个能够使其倾翻 的渣包液压缸，移动渣包前侧的轮轴为定轴，移动渣包在渣包液压缸的支撑作用下可绕定轴 做单向倾翻运动，以利于加热溶化的渣液能够顺利倾倒到结晶器中的钢液之上，完成倒渣功能；(3)变压器选用的是电渣炉用单项或T型交流特种变压器，是由专业生产特种变压 器的厂家按国家相关标准制造的产品； 2、工艺方法超大截面连铸钢锭定向凝固和热补縮主要工艺方法和过程包括渣料准备、石墨电极准备、 渣包准备、化渣、定向凝固和热补缩工艺过程，具体内容如下-(1)，准备渣料和渣料烘烤，渣料成份按重量百分比见表1表l<table>table see original document page 4</column></row><table>渣料烘烤。渣料必须装在渣料烘烤箱内， 一般要求在60(TC时烘烤4小时以上,现用现取， 使用时尽可能縮短与空气接触的时间。以减少渣料从空气中吸入的水份，避免浇铸后的钢锭 在定向凝固和热补縮过程中增氢或增氧。使用的渣量应保证渣液高度在160 300mm之间。(2) 、准备渣包、渣包砌筑和渣包烘烤。渣包在每次使用前都要重新按要求砌筑，砌筑 前应先进行清理；砌筑后对其进行烘烤，彻底烘干后方可进行下面的操作。(3) 、准备石墨电极。应选用优质冶金用石墨电极，规格应符合工艺要求，导电能力不 低于0.17A/mm2。(4) 、化渣。将渣料加入到移动渣包内，装夹石墨电极，调整移动渣包和可移动炉体， 使石墨电极处于移动渣包的中间位置，下降石墨电极到渣面以下一定深度，保证电极能够起 弧即可，通电化渣。彻底将渣熔化后再保持10 20min，使渣温达到1650 1730°C。将石墨 电极升起到渣包以上。(5) 、定向凝固和热补縮。启动移动渣包到刚完成浇注后的结晶器上方，将熔渣倒入结 晶器内，移走移动渣包，同时启动可移动炉体到结晶器上方正中位置，下降石墨电极到渣面 下起弧深度，通电加热，按工艺要求调整电流和冷却强度，对熔渣和液态钢水进行定向凝固 和热补偿操作。当钢锭下部凝固层上升到距钢液面不足钢锭直径的高度时，应逐渐降低电流 强度，最终停止加热，从而完成定向凝固和热补缩过程。待钢锭冷却到30(TC以下时，停止冷却水对结晶器的供应，并迅速下降钢锭使其离开结 晶器。钢锭再经缓冷、吊运、保温、退火、检验后入库。在上述过程中，作好各项准备工作是十分重要的，这其中包括渣料准备、石墨电极准备、 准备渣包、渣包砌筑与烘烤等工作必需有计划地同时进行，以满足电渣定向凝固及热补縮工 艺的时间要求。 附图说明附图中的图1为使用本项专利技术装置时的造渣过程示意图，图2为定向凝固及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置，该装置由可移动炉体、假电极、石墨电极、短网、变压器、移动渣包、渣包液压缸、横臂升降系统装置、结晶器、炉体轨道、移动炉体液压缸、横臂和横臂夹头构成，其特征在于可移动炉体和可移动炉体液压缸相连接，可移动炉体和移动渣包都坐落在炉体轨道之上，移动渣包的侧面安装有一个能够使其倾翻的渣包液压缸，移动渣包前侧的轮轴为定轴，渣包液压缸支撑移动渣包绕定轴做单向倾翻运动。

【技术特征摘要】
1、一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置，该装置由可移动炉体、假电极、石墨电极、短网、变压器、移动渣包、渣包液压缸、横臂升降系统装置、结晶器、炉体轨道、移动炉体液压缸、横臂和横臂夹头构成，其特征在于可移动炉体和可移动炉体液压缸相连接，可移动炉体和移动渣包都坐落在炉体轨道之上，移动渣包的侧面安装有一个能够使其倾翻的渣包液压缸，移动渣包前侧的轮轴为定轴，渣包液压缸支撑移动渣包绕定轴做单向倾翻运动。2、 根据权利要求l所说的一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置，其特征在于 装置中的变压器选用的是电渣炉用单项或T型交流特种变压器。3、 根据权利要求l所说的一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的装置，其特征在于 装置中的石墨电极的导电能力不低于0.17A/mm2。4、 一种电渣炉定向凝固超大截面钢锭所使用的方法，该方法包括渣料准备、石墨电极准 备、渣包准备、化渣、定向凝固和热补縮工艺过程，其特征是工艺中所用渣料成份按重量百 分比为-25%《CaF2《35%，， 36%《A1203《47% ，13%《CaO《17%， 4%《M...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘喜海，刘联群，董书通，张铃恩，
申请(专利权)人：沈阳东大兴科冶金技术有限公司，武汉大西洋连铸设备工程有限责任公司，郑州永通特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：89[]