CN1041301A - 电渣浇注空心锭的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种电渣浇注空心锭的方法及装置，属于钢铁冶金中的电渣精炼技术领域。用于生产高质量的空心锭。本方法通过将加热好的液渣倒入内外水冷结晶器组成的空腔中，用非自耗电极将其加热至某温度后，再将初炼炉熔化好的钢水注入该空腔中，然后用自耗或非自耗电极热补缩。本发明设计了组合式结晶器，它由内外结晶器和1～2个模形块组成，用于电渣浇注空心锭，使空心锭表面质量好，结晶组织细密，并使成本下降，投资减少，而本方法简便易行。

Description

本发明为一种电渣浇注空心锭的方法及其装置，属于钢铁冶金中的电渣精炼技术领域，用于生产高质量的空心锭。

电渣浇注方法兼有渣洗、液渣保护浇注和电渣精炼与凝固的特点，但目前只用于浇注实心锭。目前生产空心锭采用电渣重熔和普通浇注的方法，如US3721286，US3683997，GB1175982，GB1388644专利中所采用的方法，但是现有电渣重熔空心锭技术需要有高精度的液面监测***和抽锭机构，且容易出现芯棒卡死或拉速过快造成漏钢漏渣，而普通浇注的锭子质量较低。

为此，本发明采用电渣浇注技术生产空心锭，从而得到高质量、低成本的空心锭。

另外，若用以往的固定式结晶器进行电渣浇注空心锭，则每生产一根空心锭就要更换一个内结晶器，因而造成很大的浪费并使成本提高。为此，本发明设计出一种组合式结晶器，该结晶器由内、外水冷结晶器和1～2个楔形块组成，其内结晶器是可以拆卸的，这样，每浇注出一根空心锭后，可将内结晶器取出，并重复使用，从而降低了成本。

本发明的电渣浇注空心锭的方法为：

在化渣炉中将固渣加热至1700～1750℃，然后将其倒入内外水冷结晶器的空腔中，在内外水冷结晶器的空腔中用非自耗电极（如石墨、空心水冷金属电极）加热液态炉渣，待液渣被加热到所浇注的钢种熔点的200℃以上时，再将初炼炉（感应炉、电弧炉、有衬电渣炉等）熔化好的钢水注入内外水冷结晶器，此时也可使用惰性气体保护，避免钢液二次污染，然后空心锭在自耗或非自耗电极热补缩下凝固，凝固后便得到所需的空心锭。

本发明在用非自耗电极加热液态炉渣及用自耗或非自耗电极热补缩时采用环形电极夹持器，用多极串联方式供电，从而可保证不产生寄生电极。

如采用本发明的组合式结晶器时，待空心锭凝固后可取出内、外结晶器，以便再次使用。也可以采用以往的固定式内结晶器进行电渣浇注空心锭，固定式内结晶器械用比较简易的钢管焊接，每根空心锭消耗一根钢管。

本发明的电渣浇注空心锭方法最好采用如下工艺参数：

①电流密度：0.3～0.9A/mm²;

②钢水浇注前后的电压：小型电渣炉采用40～50V。

③渣系：采用AHφ-6或AHφ-6+8%～10%CaO渣系时，补缩效果和渣皮最佳，结晶器空腔中的液态渣厚度控制在80（小锭）～200（大锭）mm。

④热补缩时调节可控硅导通角使电流、电压按照同一斜率下降。

下面结合附图对本发明的电渣浇注空心锭的装置-组合式结晶器进行描述：

图1为组合式内结晶器的立体图。

图2为组合式结晶器内外结晶器的总装剖面图。

本发明的组合式结晶器由内、外水冷结晶器和1～2个楔形块组成，材质为钢质或铜质。外结晶器由两个水冷半园7组成，内结晶器由两个水冷园弧块6和1～2个楔形块3组成，采用一个楔形块时，在每个园弧块与楔形块相配合的一侧开有两个以上的槽4，楔形块的两侧分别有与槽4作相应配合的键5，键和槽均向里倾斜成一个角度α，楔形块与两个园弧块通过键5与槽4的配合而组装成一个内结晶器，在两个园弧块互相配合的另一侧有一个角度8，该角度保证当楔形块撤出后，能使两个园弧块朝里合拢，从而使内结晶器能容易地从空心锭中取出。角度8最好为5°～15°，楔形块的锥度最好为20～22°，键、槽倾斜的角度α最好为55～65°。当浇注小的空心锭时，内结晶器只用一个楔形块即可，而且楔形块不用水冷;当浇注大的空心锭时，此时内结晶器应采用两个楔形块，以便更容易从空心锭中取出，即将两个园弧块相互配合处安装第二个楔形块，角度8不再存在，而且楔形块最好采用水冷。图中内结晶器的园弧块上有内结晶器进水管1和内结晶器出水管2，用来水冷。

下面以400Kg的空心锭为例，对电渣浇注空心锭的方法和组合式结晶器的使用进行详细描述：

在化渣炉中将固态渣加热至1700～1750℃，渣系一般为AHφ-6或AHφ-6加8%～10%CaO，将液渣注入安装好的组合式结晶器的内、外水冷结晶器的空腔10中，用多极串联的环形电极夹持器夹持的非自耗电极加热20～30分钟，使液渣温度为所浇注的钢种熔点的200℃以上;将初炼炉的1600℃的钢水在2～3分钟内注入液渣之中，在钢水浇注前后，电压稳定在40～50V，电流3500～5000A;钢水注入后，用多极串联的环形电极夹持器夹持的自耗或非自耗电极热补缩25～30分钟，热补缩结束前5～10分钟时电流降至2500～1500A，调解可控硅导通角使电流、电压按照同一斜率下降。

在本实施例中，渣系采用AHφ-6或加入8%～10%CaO的AHφ-6渣系时补缩效果和渣皮最佳，结晶器空腔中液态渣厚度控制在80～100mm，渣量为锭重的4～6%左右。

在钢水凝固后，将楔形块3沿键槽倾斜方向向下打出或压出，楔形块3落入内结晶器的空腔9中，由于内结晶器上有角度8，在凝固的空心锭压力下，两个园弧块向里合拢，从而缩小了内结晶器的直径，因而很容易地将其从凝固的空心锭中取出，最好将外结晶器取出，用取出的内外结晶器进行下一个空心锭的浇注。

本发明的电渣浇注空心锭具有以下优点：

1.由于本发明采用内外水冷结晶器，因而空心锭的结晶组织细密;同时，由于内外结晶器没有像热穿孔时的相对移动，因而锭子内外表面质量好，锭子的内外径同心度高。

2.由于电渣浇注过程耗电明显低于电渣重熔过程，电渣浇注的耗电量仅为电渣重熔的1/3左右，因而用本发明方法生产的空心锭成本低。

3.由于采用了组合式结晶器，内结晶器可重复使用，因而减少了内结晶器的浪费，使成本下降。

4.由于采用组合式结晶器，因而不用采用液面监测***和抽锭结构，从而减少设备投资并使工艺简便易行。

5.用本发明方法生产的空心锭质量优于普通浇注锭，接近电渣重熔的空心锭。例如40Cr钢电渣浇注空心锭，二次板晶臂间距平均为222μn，电耗为550度/吨钢。（空心锭外径500mm，内径160mm）。

Claims (10)

1、一种电渣浇注空心锭的方法，其特征在于在化渣炉中将固渣加热至1700～1750℃，然后将其倒入内外水冷结晶器的空腔中，在该空腔中用非自耗电极加热液态炉渣，待液渣被加热到所浇注的钢种熔点的200℃以上时，再将初炼炉熔化好的钢水注入内外水冷结晶器，然后空心锭在自耗或非自耗电极热补缩下凝固成空心锭。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于在用非自耗电极加热液态炉渣以及用自耗或非自耗电极热补缩时采用环形电极夹持器，用多极串联方式供电。

3、如权利要求1、2所述的方法，其特征在于所说的固态渣渣系为AHφ-6或AHφ-6+8%～10%CaO，结晶器空腔中的液态渣厚度控制在：80～200mm，热补缩时调节可控硅导通角使电流、电压按照同一斜率下降。

4、如权利要求1、2所述的方法，其将征在于在将初炼炉熔化好的钢水注入内外水冷结晶器时，使用惰性气体保护。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于在将初炼炉熔化好的钢水注入内外水冷结晶器时，使用惰性气体保护。

6、一种用于电渣浇注空心锭的组合式结晶器，其特征在于所说的结晶器由内、外结晶器和1～2个楔形块组成，该结晶器材质为钢质或铜质，所说的外结晶器由两了水冷半园组成，内结晶器由两个水冷园弧块和1～2个楔形块组成，采用一个楔形块时，在每个园弧块与楔形块相配合的一侧开有两个以上的槽，楔形块的两侧分别有与槽作相应配合的键，键和槽向里倾斜一个角度α，楔形块与两个园弧块通过键和槽的配合而组装成一个内结晶器，在两个园弧块互相配合的另一侧有一个夹角，当内结晶器采用两个楔形块时，则两个园弧块互相配合的另一侧不再有夹角，而安装第2个楔形块。

7、如权利要求6所述的结晶器，其特征在于所说的楔形块的锥度为20～22℃，键和槽的斜角α为55～65°，两个园弧块之间的夹角为5～15°。

8、如权利要求6、7所述的结晶器，其特征在于所说的楔形块为水冷楔形块。

9、如权利要求1、6、7所述的电渣浇注空心锭的方法，其特征在于在化渣炉中将固态渣加热至1700～1750℃，渣系为AHφ-6或AHφ-6+8%～10%CaO，将液渣注入安装好的组合式结晶器的内、外水冷结晶器的空腔中，用多极串联的环形电极夹持器夹持的非自耗电极将液渣加热到所用钢种熔点的200℃以上，将初炼炉的1600℃的钢水在2～3分钟内注入液渣之中，在钢水浇注前后，电压稳定在40～50V，电流3500～5000A，钢水注入后，用多极串联的环形电极夹持器夹持的自耗或非自耗电极热补缩25～30分钟，热补缩结束前5～10分钟时电流降至2500～1500A，调解可控硅导通角使电流电压按照同一斜率下降，在钢水凝固后，将楔形块沿键，槽倾斜方向向下打出或压出，使其落入内结晶器的空腔中。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于所说的结晶器空腔中的液态渣厚度控制在80～100mm，渣量为锭重的50%。

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