組合式電渣爐結晶器的製作方法
2023-09-24 05:13:50 1
專利名稱：組合式電渣爐結晶器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電渣爐技術領域，尤其涉及一種用於電渣爐生產的結晶器。
背景技術：
電渣重熔是一種二次精煉技術，集鋼水二次精煉與定向凝固相結合的綜合冶金鑄 造過程。其原理是電流通過液態渣池渣阻熱，將金屬電極熔化，熔化的金屬匯集成熔滴，滴 落時穿過渣層進入金屬熔池，然後於水冷結晶器中結晶凝固成鋼錠。在電極端頭液滴形成 階段，以及液滴穿過渣池滴落階段，鋼-渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。鋼 中有害元素(硫、鉛、銻、鉍、錫)通過鋼-渣反應和高溫氣化比較有效地去除。液態金屬在 渣池覆蓋下，基本上避免了再氧化。因為是在銅製水冷結晶器內熔化、精煉、凝固的，這就 杜絕了耐火材料對鋼的汙染。鋼錠凝固前，在它的上端有金屬熔池和渣池，起保溫和補縮 作用，保證鋼錠的緻密性。上升的渣池在結晶器內壁上形成一層薄渣殼，不僅使鋼錠表面光 潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導，有利於鋼錠自下而上的定向結晶。由 於以上原因，電渣重熔生產的鋼錠的質量和性能得到改進，合金鋼的低溫、室溫和高溫下的 塑性和衝擊韌性增強，鋼材使用壽命延長。 電渣冶金行業習慣上把40t錠以上的結晶器稱為大型結晶器。公知的結晶器一般 為單件式結構，所謂單件式結構的結晶器是這樣一種結構，它與鋼錠的形狀相適配而且為 整體式。這種結構對於小型結晶器來說，缺點並不突出，但對於大型結晶器來說，從設備配 套、工藝操作、結晶器製造等方面存在一系列的問題。 (1)電渣爐配套方面使用單件式大型結晶器煉鋼時，要使電渣爐滿足生產，在結 晶器底部初始煉鋼階段，電極和假電極要很長，並且電渣爐橫臂的上下有效行程要很大，爐 體立柱很高，立柱橫臂的穩定性變差，這樣增加了電渣爐的技術難度。 (2)鋼錠製造成本方面假電極長度增加後，電渣爐的輸出電壓和爐口電壓壓降 增大，無功損耗加大，從而提高了生產成本。 (3)結晶器製造方面受材料規格限制，以240t錠電渣重熔結晶器為例，此結 晶器需用銅板規格為5050 X 9708mm，單件重量17. 621 ，而國內生產銅板的最大規格為 3000X6000mm，單件重量不得超過6. 5t，因此單件式結構難以實現。 作為本申請的發明人，長期致力於電渣爐結晶器的設計和製造，擁有豐富的實踐 經驗，經過發明人的潛心研究，創造性地克服了大型電渣爐結晶器所存在的上述技術缺陷。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種組合式電渣爐結晶器，該結晶器在 利用現有規格銅板的情況下可以與大型鋼錠相適配，且可以有效縮短電極和假電極的長 度，從而減小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩定性，減少功率損耗，降低電渣 爐的製造和使用成本。 為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是組合式電渣爐結晶器，包括至少兩個單體，所述的單體在使用時自下而上逐個疊放在一起，所述的每一個單體包括一個銅 質的內筒體；一個鋼質的外筒體；兩個鋼質的法蘭盤，其中，一個法蘭盤分別與所述內筒體 的一個端部和外筒體的一個端部固定連接，另一個法蘭盤分別與所述內筒體的另一個端部 和外筒體的另一個端部固定連接；所述的內筒體、外筒體和法蘭盤共同圍成了一個密閉的 冷卻水腔。 作為一種改進，所述的每一個單體還包括兩個鋼質的過渡環，其中，一個過渡環焊 接於所述內筒體的一個端部外周面與法蘭盤的內周面之間，另一個過渡環焊接於所述內筒 體的另一個端部外周面和另一個法蘭盤的內周面之間。 作為一種改進，所述過渡環的外端面與所述內筒體的一個端面平齊；與其它單體 鄰接的法蘭盤的外端面與相應的過渡環的外端面有一個高度差。 採用了上述技術方案後，本實用新型的有益效果是由於結晶器包括至少兩個單 體，使用時，先將第一節單體放置於平臺上，當鋼錠冷凝成型充滿第一節單體後，再自下而 上疊放第二節單體，以此類推。採用這種結構的結晶器進行冶煉時，通過結晶器的"逐步增 高"，可以大大縮短電極和假電極的長度，從而減小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫 臂的穩定性，減少功率損耗，降低電渣爐的製造和使用成本。組合式結構對電渣爐的配套要 求低、冶煉工藝無需變動，並且對其中的單體進行靈活的組合從而進行不同噸位鋼錠的熔 煉，做到一機多用，降低了鋼錠的製造成本。 由於每一個單體還包括兩個鋼質的過渡環，在預熱狀態下，先將鋼質的過渡環焊 接到銅質的內筒體的端部上，然後再將鋼質的法蘭盤與鋼質的過渡環在冷狀態下焊接在一 起。這種結構是在充分考慮到如下的因素後，而做出的創造性改進l)銅質的內筒體與鋼 質的法蘭盤的厚度和面積都較大；2)銅、鋼線膨脹係數相差較大(銅為16.8，鐵為12)，若 直接將鋼質的法蘭盤焊接在銅質的內筒體上，焊後收縮應力極易將銅鋼連接處拉裂。過渡 環厚度較小，冷卻收縮過程中在焊縫的拉力作用下可相對收縮，產生的應力小，從而保證焊 縫不產生裂痕。此後，再將鋼質的法蘭盤與鋼質的過渡環焊接在一起，其焊縫便不會受到 銅、鋼線膨脹係數相差較大的影響，從而保證焊接質量。這種結構對大型電渣爐結晶器的制 造具有重要意義。 由於所述過渡環的外端面與所述內筒體的一個端面平齊；與其它單體鄰接的法蘭 盤的外端面與相應的過渡環的外端面有一個高度差。上述結構的作用體現在兩個方面1) 可以在兩個單體的連接端面處形成一個"迷宮式"密封結構，這樣，即便是熔渣越過內筒體 的結合端面，它也會在所述的高度差形成的環形縫隙內沉積，而不會直接從法蘭盤的接觸 端面之間的縫隙流出，從而提高密封效果，減少安全事故的發生。2)與其它單體鄰接的法蘭 盤的外端面與相應的過渡環的外端面有一個高度差，兩個單體上下疊放時，可起到徑向定 位的作用，而不用另設定位裝置。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型實施例的結構剖視圖； 圖2是
圖1中I處的放大圖； 圖中1、第一單體；11、第一內筒體；12、第一外筒體；13、第一過渡環；14、第一法蘭盤；2、第二單體；21、第二內筒體；22、第二外筒體；23、第二過渡環；24、第二法蘭盤；3、
第三單體。
具體實施方式
圖1公開了本實用新型公開了組合式一種大型電渣爐結晶器在上下疊放時的結
構剖視圖。如
圖1所示，該結晶器由第一單體1、第二單體2和第三單體3組成。 如
圖1和圖2共同所示，第一單體1包括一個銅質的第一內筒體11、一個鋼質的第
一外筒體12、兩個鋼質的第一過渡環13和兩個鋼質的第一法蘭盤14。 —個第一過渡環13焊接於所述第一內筒體11的一個端部的外周面和一個第一法
蘭盤14的內周面之間，另一個第一過渡環13焊接於所述第一內筒體11的另一個端部的外
周面和另一個第一法蘭盤的內周面14之間。所述的第一內筒體11、第二外筒體12、第三單
體3和第一法蘭盤14共同圍成了一個密閉的冷卻水腔。 第二單體2包括一個銅質的第二內筒體21、一個鋼質的第二外筒體22、兩個鋼質 的第二過渡環23和兩個第二法蘭盤24。第二單體2與第一單體1以及第三單體3的結構 完全相同。 如圖2所示，第一過渡環13的外端面與第一內筒體11的一個端面平齊，第二過渡 環23的外端面與第二內筒體21的一個端面平齊。第一法蘭盤14的外端面與第一過渡環 13的外端面有一個高度差，第二法蘭盤24的外端面與第二過渡環23的外端面也有一個高 度差，毫無疑問，這兩個高度差是相等的。所有單體中相鄰接的端部都使用圖2示出的結 構。 使用時，先將第一單體1放置於平臺上，當鋼錠冷凝成型充滿第一單體1後，再自 下而上疊放第節單體2，以此類推。本實用新型所揭示的結晶器不局限於單體的數量，也可 以是兩節或三節以上，其發明構思主要體現在將原本整體式的結晶器分解成多個可上下疊 放的單體結構，採用這種結構的結晶器進行冶煉時，通過結晶器的"逐步增高"，可以大大縮 短電極和假電極的長度，從而減小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩定性，減少 功率損耗，降低電渣爐的製造和使用成本。組合式結構對電渣爐的配套要求低、冶煉工藝無 需變動，並且對其中的單體進行靈活的組合從而進行不同噸位鋼錠的熔煉，做到一機多用， 降低了鋼錠的製造成本。 由於每一個單體還包括兩個鋼質的過渡環，在預熱狀態下，先將鋼質的過渡環焊 接到銅質的內筒體的端部上，然後再將鋼質的法蘭盤與鋼質的過渡環在冷狀態下焊接在一 起。這種結構是在充分考慮到如下的因素後，而做出的創造性改進l)銅質的內筒體與鋼 質的法蘭盤的厚度和面積都較大；2)銅、鋼線膨脹係數相差較大(銅為16.8，鐵為12)，若 直接將鋼質的法蘭盤焊接在銅質的內筒體上，焊後收縮應力極易將銅鋼連接處拉裂。過渡 環厚度較小，冷卻收縮過程中在焊縫的拉力作用下可相對收縮，產生的應力小，從而保證焊 縫不產生裂痕。此後，再將鋼質的法蘭盤與鋼質的過渡環焊接在一起，其焊縫便不會受到 銅、鋼線膨脹係數相差較大的影響，從而保證焊接質量。這種結構對大型電渣爐結晶器的制 造具有重要意義。 由於所述過渡環的外端面與所述內筒體的一個端面平齊；與其它單體鄰接的法蘭 盤的外端面與相應的過渡環的外端面有一個高度差。上述結構的作用體現在兩個方面1)可以在兩個單體的連接端面處形成一個"迷宮式"密封結構，這樣，即便是熔渣越過內筒體 的結合端面，它也會在所述的高度差形成的環形縫隙內沉積，而不會直接從法蘭盤的接觸 端面之間的縫隙流出，從而提高密封效果，減少安全事故的發生。2)用於上下疊放的法蘭盤 的外端面與相應的過渡環的外端面有一個高度差，兩個單體上下疊放時，可起到徑向定位 的作用，而不用另設定位裝置。
權利要求組合式電渣爐結晶器，其特徵在於包括至少兩個單體，所述的單體在使用時自下而上逐個疊放在一起，所述的每一個單體包括一個銅質的內筒體；一個鋼質的外筒體；兩個鋼質的法蘭盤，其中，一個法蘭盤分別與所述內筒體的一個端部和外筒體的一個端部固定連接，另一個法蘭盤分別與所述內筒體的另一個端部和外筒體的另一個端部固定連接；所述的內筒體、外筒體和法蘭盤共同圍成了一個密閉的冷卻水腔。
2. 如權利要求1所述的組合式電渣爐結晶器，其特徵在於所述的每一個單體還包括 兩個鋼質的過渡環，其中，一個過渡環焊接於所述內筒體的一個端部外周面與法蘭盤的內 周面之間，另一個過渡環焊接於所述內筒體的另一個端部外周面和另一個法蘭盤的內周面 之間。
3. 如權利要求2所述的組合式電渣爐結晶器，其特徵在於所述過渡環的外端面與所 述內筒體的一個端面平齊；與其它單體鄰接的法蘭盤的外端面與相應的過渡環的外端面有 一個高度差。
4. 如權利要求3所述的組合式電渣爐結晶器，其特徵在於所述單體的數量是3個。
專利摘要本實用新型揭示了一種組合式電渣爐結晶器，包括至少兩個單體，所述的單體在使用時自下而上逐個疊放在一起，所述的每一個單體包括一個銅質的內筒體；一個鋼質的外筒體；兩個鋼質的法蘭盤，其中，一個法蘭盤分別與所述內筒體的一個端部和外筒體的一個端部固定連接，另一個法蘭盤分別與所述內筒體的另一個端部和外筒體的另一個端部固定連接；所述的內筒體、外筒體和法蘭盤共同圍成了一個密閉的冷卻水腔。本實用新型將原本整體式的結晶器分解成多個可上下疊放的單體結構。採用這種結構的結晶器進行冶煉時，可以大大縮短電極和假電極的長度，從而減小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩定性，減少功率損耗，降低電渣爐的製造和使用成本。
文檔編號C22B9/193GK201442971SQ20092002615
公開日2010年4月28日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者張培榮 申請人:濰坊亞東冶金設備有限公