一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法

摘要

一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法，装置包括环形保护气氛喷管、除氧喷管、气流缓冲罩及保护气氛导流器，环形保护气氛喷管位于水冷结晶器顶部，用以产生密封气幕；除氧喷管均布在自耗电极圆周侧，用以去除冶炼环境内氧气；气流缓冲罩安装在除氧喷管底部喷头外部，用以避免保护气氛直吹渣层；保护气氛导流器位于环形保护气氛喷管上方，用以促进保护气氛和烟尘定向流动。方法为：向水冷结晶器内加入引弧剂，调整自耗电极至指定高度；接通除氧喷管，向水冷结晶器内通入保护气氛进行除氧；接通电源完成起弧，调节流量，完成渣料填加，之后提高流量；接通环形保护气氛喷管，生成密封气幕；启动除尘，开设精炼；实时调整除氧喷管高度，直至精炼结束。

权利要求

1.一种电渣炉自耗电极防氧化装置，其特征在于：包括环形保护气氛喷管、转接法兰、第一电磁控制阀、除氧喷管、喷头、气流缓冲罩、保护气氛导流器、第二电磁控制阀及除氧喷管高度调节气缸；所述转接法兰固定卡装在水冷结晶器的顶部筒口处，所述环形保护气氛喷管同心固装在转接法兰上部，在环形保护气氛喷管的外壁面上开设有保护气氛进气口，保护气氛进气口通过第一电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；在所述环形保护气氛喷管的内壁面上开设有若干保护气氛出气孔，若干保护气氛出气孔沿环形保护气氛喷管圆周方向均布设置，保护气氛由保护气氛出气孔喷出并形成密封气幕；所述除氧喷管数量若干，若干除氧喷管竖直设置且均布在自耗电极圆周侧，除氧喷管下端延伸至水冷结晶器内部，所述喷头安装在除氧喷管下端管口，所述气流缓冲罩安装在喷头外部；所述除氧喷管上端通过第二电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；所述保护气氛导流器位于环形保护气氛喷管上方，且保护气氛导流器套装在除氧喷管外侧，保护气氛导流器通过导流器支架固定在环形保护气氛喷管外管壁上，保护气氛导流器内部分布有若干导流风扇；所述除氧喷管高度调节气缸位于环形保护气氛喷管上方，除氧喷管高度调节气缸的活塞杆通过传力架与除氧喷管相固连，通过活塞杆的伸缩对除氧喷管的高度位置进行调节；在所述水冷结晶器正上方设置有除尘罩；所述气流缓冲罩包括一级挡板和二级挡板，所述一级挡板采用圆弧形结构，一级挡板弧顶朝向且位于喷头正下方；所述二级挡板采用锥筒形结构，二级挡板套装在喷头外部且大径端朝下，所述一级挡板通过若干吊杆固连在二级挡板上，在二级挡板与一级挡板之间形成环向气流出口。

2.一种电渣炉自耗电极防氧化方法，采用了权利要求1所述的电渣炉自耗电极防氧化装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：向水冷结晶器内加入引弧剂，然后控制自耗电极下降至指定高度位置，使自耗电极底端与引弧剂上表面相距50mm～100mm；

步骤二：开启第二电磁控制阀，保护气氛依次通过第二电磁控制阀、除氧喷管及喷头流入水冷结晶器内，完成水冷结晶器内部的除氧，将保护气氛的气体流量控制在5～7L/min，除氧时间控制在5～8min；

步骤三：接通自耗电极与水冷结晶器之间的电源，完成起弧，然后调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在≤0.5L/min，同时从自耗电极四周向水冷结晶器内加入渣料；

步骤四：当渣料填加结束后，再次调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在2～3L/min；

步骤五：开启第一电磁控制阀，保护气氛依次通过第一电磁控制阀、保护气氛进气口、环形保护气氛喷管及保护气氛出气孔流出，并在环形保护气氛喷管与自耗电极之间形成密封气幕；

步骤六：启动保护气氛导流器和除尘罩，使保护气氛和烟尘的定向流向除尘罩，同时开始精炼；

步骤七：在精炼过程中，通过除氧喷管高度调节气缸匀速控制除氧喷管上移，并保证喷头与渣层上表面之间的距离始终保持在50mm～100mm，直至精炼结束。

说明书

一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于电渣重熔技术领域，特别是涉及一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法。

背景技术

[0002] 电渣重熔技术在20世纪50年代开始投入工业化生产，并已成为现代金属材料冶炼的重要手段之一。利用电渣重熔技术进行金属冶炼时，具体通过流经渣池的电流来产生的
渣阻热，以使自耗电极的端部逐渐熔化，而熔化后的金属液滴在重力的作用下通过熔融态
的渣层进入水冷结晶器中，并在水冷结晶器的强制冷却条件下形成钢锭，直至完成金属材
料的精炼。

[0003] 目前，大多数电渣重熔冶炼过程都是在大气环境下直接进行的，导致冶炼过程中存在自耗电极二次氧化的问题，同时还存在合金元素烧损严重、金属收得率低、冶炼后钢材
全氧质量分数过高等问题，并且在大气环境下冶炼时，对冶炼气氛难于控制，所得产品质量
波动较大。

[0004] 为此，申请号为201811315054.1的中国专利，公开了一种可防止活泼金属烧损的电渣炉，该电渣炉在自耗电极上固定有由合金化元素制成的吹气管，在冶炼过程中，由吹气
管内吹入保护性气体，在自耗电极熔化的同时，吹气管熔化进入渣池达到合金化的作用。但
是，由吹气管内吹入保护性气体容易造成渣池喷溅，而吹气管需要特殊加工，且需要焊接于
自耗电极上，导致生产成本较高，合金元素收得率也无法保证。

[0005] 另外，申请号为201610410331.1的中国专利，公开了一种带密封功能的电渣重熔炉，在水冷结晶器上部设有柔性材料制成密封保护罩，用以实现冶炼过程的相对密封。但
是，该电渣炉虽然能起到防止保护罩外的氧气进入电渣炉内，却无法彻底去除保护罩内的
氧气，也就无法确保稳定的冶炼环境，而产品质量的稳定性也不易保证。

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电渣炉自耗电极防氧化装置及方法，首次引入气幕密封方式，用以保证稳定的冶炼环境；增设了除氧喷管，可以有效将冶炼环境
内的氧气去除，提高产品质量的稳定性；除氧喷管底部的喷头外部增设有气流缓冲罩，有效
避免保护气氛直吹渣层，降低渣池喷溅和粉尘污染；密封气幕上方增设了保护气氛导流器，
用以在密封气幕上方形成微负压，既不影响气幕密封效果，又可以促进保护气氛和烟尘的
定向流动，更加便于除尘。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电渣炉自耗电极防氧化装置，包括环形保护气氛喷管、转接法兰、第一电磁控制阀、除氧喷管、喷头、气流缓冲罩、保护气
氛导流器、第二电磁控制阀及除氧喷管高度调节气缸；所述转接法兰固定卡装在水冷结晶
器的顶部筒口处，所述环形保护气氛喷管同心固装在转接法兰上部，在环形保护气氛喷管
的外壁面上开设有保护气氛进气口，保护气氛进气口通过第一电磁控制阀与保护气氛供气
源相连通；在所述环形保护气氛喷管的内壁面上开设有若干保护气氛出气孔，若干保护气
氛出气孔沿环形保护气氛喷管圆周方向均布设置，保护气氛由保护气氛出气孔喷出并形成
密封气幕；所述除氧喷管数量若干，若干除氧喷管竖直设置且均布在自耗电极圆周侧，除氧
喷管下端延伸至水冷结晶器内部，所述喷头安装在除氧喷管下端管口，所述气流缓冲罩安
装在喷头外部；所述除氧喷管上端通过第二电磁控制阀与保护气氛供气源相连通；所述保
护气氛导流器位于环形保护气氛喷管上方，且保护气氛导流器套装在除氧喷管外侧，保护
气氛导流器通过导流器支架固定在环形保护气氛喷管外管壁上，保护气氛导流器内部分布
有若干导流风扇；所述除氧喷管高度调节气缸位于环形保护气氛喷管上方，除氧喷管高度
调节气缸的活塞杆通过传力架与除氧喷管相固连，通过活塞杆的伸缩对除氧喷管的高度位
置进行调节；在所述水冷结晶器正上方设置有除尘罩。

[0008] 所述气流缓冲罩包括一级挡板和二级挡板，所述一级挡板采用圆弧形结构，一级挡板弧顶朝向且位于喷头正下方；所述二级挡板采用锥筒形结构，二级挡板套装在喷头外
部且大径端朝下，所述一级挡板通过若干吊杆固连在二级挡板上，在二级挡板与一级挡板
之间形成环向气流出口。

[0009] 一种电渣炉自耗电极防氧化方法，采用了所述的电渣炉自耗电极防氧化装置，包括如下步骤：

[0010] 步骤一：向水冷结晶器内加入引弧剂，然后控制自耗电极下降至指定高度位置，使自耗电极底端与引弧剂上表面相距50mm～100mm；

[0011] 步骤二：开启第二电磁控制阀，保护气氛依次通过第二电磁控制阀、除氧喷管及喷头流入水冷结晶器内，完成水冷结晶器内部的除氧，将保护气氛的气体流量控制在5～7L/
min，除氧时间控制在5～8min；

[0012] 步骤三：接通自耗电极与水冷结晶器之间的电源，完成起弧，然后调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在≤0.5L/min，同时从自耗电极四周向水冷结晶器
内加入渣料；

[0013] 步骤四：当渣料填加结束后，再次调整第二电磁控制阀开度，将保护气氛的气体流量控制在2～3L/min；

[0014] 步骤五：开启第一电磁控制阀，保护气氛依次通过第一电磁控制阀、保护气氛进气口、环形保护气氛喷管及保护气氛出气孔流出，并在环形保护气氛喷管与自耗电极之间形
成密封气幕；

[0015] 步骤六：启动保护气氛导流器和除尘罩，使保护气氛和烟尘的定向流向除尘罩，同时开始精炼；

[0016] 步骤七：在精炼过程中，通过除氧喷管高度调节气缸匀速控制除氧喷管上移，并保证喷头与渣层上表面之间的距离始终保持在50mm～100mm，直至精炼结束。

[0017] 本发明的有益效果：

[0018] 本发明的电渣炉自耗电极防氧化装置及方法，首次引入气幕密封方式，用以保证稳定的冶炼环境；增设了除氧喷管，可以有效将冶炼环境内的氧气去除，提高产品质量的稳
定性；除氧喷管底部的喷头外部增设有气流缓冲罩，有效避免保护气氛直吹渣层，降低渣池
喷溅和粉尘污染；密封气幕上方增设了保护气氛导流器，用以在密封气幕上方形成微负压，
既不影响气幕密封效果，又可以促进保护气氛和烟尘的定向流动，更加便于除尘。

附图说明

[0019] 图1为本发明的一种电渣炉自耗电极防氧化装置的结构示意图；

[0020] 图2为图1中I部放大图；

[0021] 图中，1—环形保护气氛喷管，2—转接法兰，3—第一电磁控制阀，4—除氧喷管，5—喷头，6—气流缓冲罩，7—保护气氛导流器，8—第二电磁控制阀，9—除氧喷管高度调节
气缸，10—水冷结晶器，11—保护气氛进气口，12—保护气氛出气孔，13—自耗电极，14—导
流器支架，15—传力架，16—除尘罩，17—一级挡板，18—二级挡板，19—吊杆，20—渣层。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0023] 如图1、2所示，一种电渣炉自耗电极防氧化装置，包括环形保护气氛喷管1、转接法兰2、第一电磁控制阀3、除氧喷管4、喷头5、气流缓冲罩6、保护气氛导流器7、第二电磁控制
阀8及除氧喷管高度调节气缸9；所述转接法兰2固定卡装在水冷结晶器10的顶部筒口处，所
述环形保护气氛喷管1同心固装在转接法兰2上部，在环形保护气氛喷管1的外壁面上开设
有保护气氛进气口11，保护气氛进气口11通过第一电磁控制阀3与保护气氛供气源相连通；
在所述环形保护气氛喷管1的内壁面上开设有若干保护气氛出气孔12，若干保护气氛出气
孔12沿环形保护气氛喷管1圆周方向均布设置，保护气氛由保护气氛出气孔12喷出并形成
密封气幕；所述除氧喷管4数量若干，若干除氧喷管4竖直设置且均布在自耗电极13圆周侧，
除氧喷管4下端延伸至水冷结晶器10内部，所述喷头5安装在除氧喷管4下端管口，所述气流
缓冲罩6安装在喷头5外部；所述除氧喷管4上端通过第二电磁控制阀8与保护气氛供气源相
连通；所述保护气氛导流器7位于环形保护气氛喷管1上方，且保护气氛导流器7套装在除氧
喷管4外侧，保护气氛导流器7通过导流器支架14固定在环形保护气氛喷管1外管壁上，保护
气氛导流器7内部分布有若干导流风扇；所述除氧喷管高度调节气缸9位于环形保护气氛喷
管1上方，除氧喷管高度调节气缸9的活塞杆通过传力架15与除氧喷管4相固连，通过活塞杆
的伸缩对除氧喷管4的高度位置进行调节；在所述水冷结晶器10正上方设置有除尘罩16。

[0024] 所述气流缓冲罩6包括一级挡板17和二级挡板18，所述一级挡板17采用圆弧形结构，一级挡板17弧顶朝向且位于喷头5正下方；所述二级挡板18采用锥筒形结构，二级挡板
18套装在喷头5外部且大径端朝下，所述一级挡板17通过若干吊杆19固连在二级挡板18上，
在二级挡板18与一级挡板17之间形成环向气流出口。

[0025] 一种电渣炉自耗电极防氧化方法，采用了所述的电渣炉自耗电极防氧化装置，包括如下步骤：

[0026] 步骤一：向水冷结晶器10内加入引弧剂，然后控制自耗电极13下降至指定高度位置，使自耗电极13底端与引弧剂上表面相距69mm；

[0027] 步骤二：开启第二电磁控制阀8，保护气氛(本实施例中的保护气氛为氩气)依次通过第二电磁控制阀8、除氧喷管4及喷头5流入水冷结晶器10内，完成水冷结晶器10内部的除
氧，将保护气氛的气体流量控制在6L/min，除氧时间控制在7min；

[0028] 步骤三：接通自耗电极13与水冷结晶器10之间的电源，完成起弧，然后调整第二电磁控制阀8开度，将保护气氛的气体流量控制在0.35L/min，同时从自耗电极13四周向水冷
结晶器10内加入渣料；

[0029] 步骤四：当渣料填加结束后，再次调整第二电磁控制阀8开度，将保护气氛的气体流量控制在2.5L/min；

[0030] 步骤五：开启第一电磁控制阀3，保护气氛依次通过第一电磁控制阀3、保护气氛进气口11、环形保护气氛喷管1及保护气氛出气孔12流出，并在环形保护气氛喷管1与自耗电
极13之间形成密封气幕；

[0031] 步骤六：启动保护气氛导流器7和除尘罩16，使保护气氛和烟尘的定向流向除尘罩16，同时开始精炼；

[0032] 步骤七：在精炼过程中，通过除氧喷管高度调节气缸9匀速控制除氧喷管4上移，并保证喷头5与渣层20上表面之间的距离始终保持在76mm，直至精炼结束。

[0033] 实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。