減壓式動密封真空電渣爐的製作方法

2023-05-18 16:34:26

專利名稱：減壓式動密封真空電渣爐的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於真空冶金領域，具體涉及一種真空電渣爐。
背景技術：
真空冶金技術是在原來各種冶金技術的基礎上逐步發展起來的現代冶金技術，其特點是可以在冶金設備中製造一種真空氣氛，使得冶金熔體中的有害氣體雜質[0]、[N]、等在高真空度下不斷地從中蒸發出來，從而有效提高了鋼水的純潔度，冶煉出高質量的合金鋼。真空冶金髮展至今已經產生了多種方法，主要包括鋼液真空處理、真空感應熔煉、 真空自耗(電弧)熔煉和真空電子束熔煉等。然而截至目前，真空技術在電渣冶金工藝中尚未得到很好的應用。未能應用真空設備的普通電渣爐一般不能更加有效地去除鋼液中[N]、[H]、[0]、 [Pb]、[Sn]、[Sb]等有害元素，不能熔煉高Al、Ti等合金鋼種。可以預測，如果在現有的普通電渣設備上實現真空電渣重熔，不僅可以解決上述兩方面的問題，而且能消除真空自耗爐重熔鑄錠表面質量差、易產生白點等缺點。從長遠的角度看，真空電渣爐的使用會越來越廣泛。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足而提供一種真空電渣爐。根據本實用新型的實施例，提供了一種真空電渣爐，真空電渣爐的真空系統主要由電渣爐的動密封真空室(1)、真空表O)、防爆裝置(3)、除塵器0)、真空閥門(5、6、11、 12、13、14、1幻、真空過濾器(7、9)、溫度表(8、10)和真空機組(16、17)組成，其中，真空機組(16)和真空機組(17)相互獨立，真空機組(16)和真空機組(17)分別經真空閥門(14) 和真空閥門(15)通過管道並聯到一起，然後通過真空系統管道與出氣管道已經並聯在一起的真空過濾器(7)和真空過濾器(9)相通，真空過濾器(7)和真空過濾器(9)分別裝有溫度表8和10，真空過濾器(7)的進氣管道裝有真空閥門(5)，真空過濾器(7)的出氣管道裝有真空閥門(12)，真空過濾器(9)的進氣管道裝有真空閥門(6)，真空過濾器(9)的出氣管道裝有真空閥門(13)，真空過濾器(7)的進氣管道同真空過濾器(9)的進氣管道並聯在一起後與除塵器的出氣管道相連通，除塵器的進氣管道和防爆裝置(3)的出氣管相連通，防爆裝置(3)設有真空表O)，防爆裝置(3)的進氣管道同電渣爐的動密封真空室
(I)相通，並聯在一起的真空機組(16)和真空機組(17)還通過真空閥門(11)及管道同除塵器的出氣管道相連通。電渣爐的動密封真空室(1)的動密封真空裝置可以為如下四種動密封真空裝置中的任意一種減壓式動密封真空裝置，主要由假電極(18)、平面密封墊(19)、減壓密封罩 (20)、中間抽氣腔(21)、環形卡環(22)、密封圈(23)、真空罩(24)、外側減壓槽(25)、真空抽氣口( )、內側減壓槽(XT)相接密封而成，其中，減壓式動密封真空裝置在假電極(18)的外側設有平面密封墊(19)和減壓密封罩00)以及外側減壓槽0 和內側減壓槽(27)，環形卡環02)將減壓密封罩OO)同與結晶器相連的真空罩04)壓卡在一起，減壓密封罩 (20)同真空罩之間加有密封圈(23)，真空抽氣口 06)外接單獨的真空泵；套筒式真空罩石墨自潤滑動密封真空裝置，主要由假電極(18)、瓷板夾(四)、套筒式動密封上法蘭(30)、法蘭密封圈(31)、密封石墨塊(32)、上套筒(33)、套筒密封圈(34)、下套筒(35)、結晶器(36) 相接密封而成，其中，套筒式動密封上法蘭(30)內加入有密封石墨塊(32)，套筒式動密封上法蘭(30)的上下兩面所加瓷板形成的瓷板夾09)使套筒式動密封上法蘭(30)和密封石墨塊(3 之間得以有效固定，套筒式動密封上法蘭(30)與上套筒(3 之間安有法蘭密封圈(31)，上套筒(33)和下套筒(35)之間安有套筒密封圈(34)，下套筒(35)和結晶器(36)之間依靠密封圈密封；滑片式膠木動密封真空裝置，主要由假電極(18)、膠木密封滑片(37)、彈簧(38)、滑片式動密封上法蘭(39)、真空罩(40)、密封帶(41)、結晶器密封圈 (42)、結晶器(36)相接密封而成，其中，滑片式動密封上法蘭(39)內鑲嵌有膠木密封滑片 (37)，滑片式動密封上法蘭(39)與膠木密封滑片(37)之間安有彈簧(38)，彈簧(38)的支撐使得膠木密封滑片(37)與假電極(18)密切接觸，真空罩00)內安有密封帶01)，真空罩GO)與結晶器(36)之間安有結晶器密封圈G2)；波紋管式動密封真空裝置，主要由假電極(18)、絕緣壓片(43)、波紋管式動密封上法蘭(44)、波紋管法蘭(45)、波紋管(46)、真空罩(47)、電木密封片(48)、密封圈(49)、結晶器密封圈02)、結晶器(36)相接密封而成， 其中，波紋管式動密封上法蘭G4)內嵌有電木密封片(48)，兩片絕緣壓片將波紋管式動密封上法蘭G4)和電木密封片08)夾在其中，波紋管式動密封上法蘭G4)和波紋管法蘭G5)之間加有密封圈(49)，波紋管06)同真空罩07)之間無縫連接，真空罩G7)同結晶器(36)之間安有結晶器密封圈02)。電渣爐的真空系統中的除塵器⑷可以為旋風式除塵器。電渣爐的真空系統中的真空過濾器(7、9)可以為金屬網除塵過濾器。電渣爐的真空系統中的防爆裝置(3)主要由進氣口(50)、防爆閥體法蘭盤(51)、 洩爆面板(52)、洩爆螺栓(53)、洩爆彈簧(M)、防爆閥體(55)、出氣口(56)組成，其中，多個具有固定螺帽的單頭洩爆螺栓(5 分別穿過洩爆彈簧(54)和洩爆面板(52)，擰緊固定在防爆閥體法蘭盤(51)上，洩爆彈簧(54)在洩爆螺栓(5 的螺帽和洩爆面板(5 之間處於受力狀態。防爆裝置(3)的進氣管道同電渣爐的動密封真空室⑴相通指防爆裝置(3)的進氣管道同電渣爐的動密封真空室(1)的任何一個合適開口部位相連通。本實用新型的真空電渣爐能使真空電渣爐的真空室在空載下30分鐘內抽到 lOOPa，真空室內的空載極限真空度可達lPa，使用時取得了顯著的冶金效果，對於電渣鋼質量的改善發揮了重要作用。

圖1為電渣爐真空系統的示意圖；圖2為減壓式動密封真空裝置的俯視圖；圖3為減壓式動密封真空裝置的沿圖2中的A-A線截取的剖視圖；圖4為套筒式真空罩石墨自潤滑動密封真空裝置的結構示意圖；圖5為滑片式膠木動密封真空裝置的結構示意圖；[0017]圖6為波紋管式動密封真空裝置的結構示意圖；圖7為真空系統防爆裝置示意圖。
具體實施方式
傳統電渣爐通常由三部分組成機械系統、供電系統、控制系統，機械系統包括電極升降立柱、電極橫臂、電極旋轉升降機構、電極夾頭、假電極、結晶器平臺、水冷結晶器、排煙除塵等設備；供電系統包括高壓電器櫃、變壓器、大電流線路、電流互感器、換向開關等； 控制系統包括高壓切換、低壓操作指令元件、電動機、電極升降及旋轉控制機構、面板指示儀表及信號燈等。本實用新型的設計目的是要在普通電渣爐的基礎上再增加一套真空系統，使得普通電渣爐能在真空氣氛中進行電渣重熔，冶煉出高品質合金產品。用於電渣爐的真空系統與其他真空冶金設備的真空系統相比具有明顯的差別，這是因為電渣重熔過程中因爐渣熔化和化學反應，使爐體內放出大量的高溫氣體，而且高溫氣體中還包括具有一定粘性的灰塵，使真空系統的工作環境比較惡劣，這也給本實用新型帶來了相當的難度。另外，由於電渣爐需要經常裝卸被熔鋼錠(即，自耗電極)，使用的假電極表面還具有一定的粗糙度等，所以真空室和動密封都應具有相應的結構和措施來保證足夠的真空度。此外，利用真空電渣熔煉鈦、鋯合金時可能會引起爆炸，因此，真空系統還應設有具備防爆功能的相應裝置。考慮了上述因素，本實用新型公開了一種帶有真空系統的電渣爐，圖1為電渣爐真空系統的示意圖。圖1中的1為電渣爐的動密封真空室，2為真空表，3為防爆裝置，4為除塵器，5、6、11、12、13、14、15均為真空閥門，7和9為真空過濾器，8和10為溫度表，16和 17為真空機組。由圖1可見，在真空系統中共有2個真空機組16和17，真空機組16和17 相互獨立，彼此分別經真空閥門14和15通過管道並聯到一起，然後通過真空系統管道同出氣管道已經並聯在一起的2個真空過濾器7和9相通。真空過濾器7和9上分別裝有溫度表8和10，且真空過濾器7的進氣管道上裝有真空閥門5，空過濾器7的出氣管道裝有真空閥門12，真空過濾器9的進氣管道上裝有真空閥門6、真空過濾器9的出氣管道裝有真空閥門13，真空過濾器7的進氣管道同真空過濾器9的進氣管道並聯在一起後與除塵器4的出氣管道相連通，除塵器4的進氣管道和防爆裝置3的出氣管道相連通。防爆裝置3上設有真空表2，防爆裝置3的進氣管道同電渣爐的動密封真空室1相通。依據不同的電渣爐結構，動密封真空室1可以在任何一個合適的部位開口以實現同防爆裝置3進氣管道相連通。 另外，並聯在一起的真空機組16和17還通過真空閥門11和管道與除塵器4的出氣管道直接相連通。工作前所有管道的真空閥門均處於關閉狀態。工作時首先打開真空閥門11，然後打開真空閥門14，啟動真空機組16，也可打開真空閥門15，啟動真空機組17，對電渣爐的動密封真空室1實施抽真空，觀測壓力表2，等到真空度達到預定值時，打開真空閥門5和12， 或者打開真空閥門6和13，關閉真空閥門11，開始啟動電渣爐進行化渣熔煉。直到電渣冶金結束，關閉真空機組和所有閥門。在該真空系統中，真空表2用來測量和監控真空系統特別是動密封真空室1的真空度。溫度表8和10用於測量廢氣溫度，為了保證設備安全可靠，溫度表8和10所在的真空過濾器7和9的廢氣溫度要控制在60-70°C，如果高於此溫度範圍，則必須加大整個電渣冶金中各設備的冷卻強度，將廢氣溫度降低到70°C以下。在整個真空系統中，動密封真空室1是比較關鍵的設備裝置之一，其中動密封裝置的結構最重要，本實用新型採用減壓式動密封真空裝置。圖2為減壓式動密封真空裝置的俯視圖，圖3為減壓式動密封真空裝置的沿圖2中的A-A線截取的剖視圖。在圖3中，18 為假電極，19為平面密封墊，20為減壓密封罩，21為中間抽氣腔，22為環形卡環，23為密封 B, 24為真空罩，25為外側減壓槽，26為真空抽氣口，27為內側減壓槽，洲為自耗電極。由圖2和圖3可見，動密封的各個部件間均以密封式相接，其中減壓式動密封真空裝置在假電極18的外側設有平面密封墊19和減壓密封罩20以及外側減壓槽25和內側減壓槽27，利用環形卡環22將減壓密封罩20同與結晶器相連的真空罩M壓卡在一起，減壓密封罩20 同真空罩之間加有密封圈23，保證其具有良好的封閉性能，真空抽氣口 26外接單獨的真空泵，保證減壓密封和中間抽氣腔處具有足夠的真空度。通常將減壓密封罩20設計成對開式的，以便能夠有利於自耗電極觀的安裝和拆卸。除了上述的減壓式動密封真空裝置之外，還有3種動密封裝置可供選擇，分別為套筒式真空罩石墨自潤滑動密封真空裝置、滑片式膠木動密封真空裝置和波紋管式動密封真空裝置。3種動密封裝置如圖4、圖5、圖6所示。圖4為套筒式真空罩石墨自潤滑動密封真空裝置的結構示意圖。在圖4中，18為假電極，四為瓷板夾，30為套筒式動密封上法蘭，31為法蘭密封圈，32為密封石墨塊，33為上套筒，34為套筒密封圈，35為下套筒，36為結晶器，觀為自耗電極。由圖4可見，此種動密封的各個部件間均以密封式相接。其中，在套筒式動密封上法蘭30內加入密封石墨塊32， 然後依靠套筒式動密封上法蘭30的上下兩面所加瓷板形成的瓷板夾四，使得上法蘭30和密封石墨塊32之間得以有效固定。考慮到假電極18和自耗電極觀的裝卸，可以將套筒分為上套筒33和下套筒35。套筒式動密封上法蘭30與上套筒33之間安有法蘭密封圈31， 上套筒33和下套筒35之間安有套筒密封圈34，下套筒35和結晶器36之間依然依靠密封圈密封。套筒(即，上套筒33和下套筒3 可以降落到結晶器36上沿以下，降落時下套筒 ；35可以滑入到上套筒33之中。圖5為滑片式膠木動密封真空裝置的結構示意圖。在圖5中，18為假電極，37為膠木密封滑片，38為彈簧，39為滑片式動密封上法蘭，40為真空罩，41為密封帶，觀為自耗電極，42為結晶器密封圈，36為結晶器。如圖5所示，此種動密封是在滑片式動密封上法蘭 39內鑲嵌膠木密封滑片37，滑片式動密封上法蘭39與膠木密封滑片37之間安有彈簧38， 在彈簧38的支撐下，膠木密封滑片37同假電極18間密切接觸。真空罩40內安有密封帶 41，真空罩40與結晶器36之間安有結晶器密封圈42。圖6為波紋管式動密封真空裝置的結構示意圖。在圖6中，18為假電極，43為絕緣壓片，44為波紋管式動密封上法蘭，45為波紋管法蘭，46為波紋管，47為真空罩，48為電木密封片，49為密封圈，28為自耗電極，42為結晶器密封圈，36為結晶器。由圖6可見，此種結構的動密封採用了波紋管構件，各部件之間仍然以密封方式相接。其中，波紋管式動密封上法蘭44內嵌有電木密封片48，兩片絕緣壓片43將波紋管式動密封上法蘭44和電木密封片48夾在其中。波紋管式動密封上法蘭44和波紋管法蘭45之間加有密封圈49，波紋管 46同真空罩47之間無縫連接，真空罩47同結晶器36之間安有結晶器密封圈42。由於電渣爐在化渣熔煉過程中會產生一定數量的廢氣和粉塵，為此在本實用新型的真空系統中設有1個除塵器4，通常選用旋風式除塵器為宜。為了保證真空機組的工作安全，本真空系統中還設有真空過濾器7和9，以對從除塵器4中出來的廢氣進行二次過濾和降溫，使之進一步淨化，以達到真空機組對所吸氣體的工作標準。通常有兩種類型的過濾設備供設計者選擇，第一種為水冷布袋除塵過濾器，第二種為金屬網除塵過濾器。電渣爐冶煉熔鑄過程中偶爾因操作失誤會出現輕微氣體瞬間膨脹現象，安裝上本實用新型的真空系統之後在電渣爐整個熔煉過程中經抽真空便形成了一個密閉系統，一旦發生氣體瞬間膨脹如不能得到有效放散洩爆，則很可能損壞設備，並危害操作人員的人身安全，故在系統中設立了一防爆裝置3。該裝置如圖7所示，圖7中50為進氣口、51為防爆閥體法蘭盤、52為洩爆面板、53為洩爆螺栓、54為洩爆彈簧、55為防爆閥體、56為出氣口。 其中，多個具有固定螺帽的單頭洩爆螺栓53分別穿過洩爆彈簧M和洩爆面板52，擰緊固定在防爆閥體法蘭盤51上，此時洩爆彈簧M在洩爆螺栓53的螺帽和洩爆面板52的夾壓下處於受力狀態。電渣爐正常工作時，洩爆面板52在真空系統產生的負壓和洩爆彈簧M的聯合作用下，緊緊貼在防爆閥體法蘭盤51上。一旦發生氣體瞬間膨脹，超過了洩爆彈簧M 所產生的正壓力，洩爆面板52和防爆閥體法蘭盤51之間便出現很大的縫隙，高壓氣體自縫隙中溢出，系統安全便得到了相應的有效保護。在一個示例性實施例中，除塵器選用旋風除塵器，同真空室連接的方式選擇減壓式動密封真空裝置，選用金屬網除塵過濾器作為真空過濾器，其他元器件均為帶有真空性能的零部件構成，包括真空閥門、真空管道、真空儀表等，對組成的真空系統進行通導能力、 有效抽速和抽氣時間進行調試、實測，完全滿足了真空電渣冶煉的各項要求。本實用新型提出的真空系統，能使真空電渣爐真空室在空載下30分鐘內抽到 IOOPa,達到真空電渣爐開始熔煉壓力，真空室內的空載極限真空度可達lPa。本實用新型提出的真空系統能抽出高溫、含有灰塵的被抽氣體，使真空電渣爐正常工作，冶煉出高質量的冶金產品。本實用新型提出的真空系統能長期工作，成本低，運轉費用少，操作方便，能實現節能環保。本實用新型提出的真空系統可以實現智能化控制、可視化操作、遠距離自動監測， 保證真空電熔煉的正常運行，並具有防爆裝置和功能。真空電渣重熔綜合了電渣爐和真空自耗爐的優點。可以生產的鋼種主要有優質合金鋼、高溫合金鋼、精密合金、耐蝕合金，還有鋁、銅、鈦等有色金屬的合金。
權利要求1.一種真空電渣爐，其特徵在於，真空電渣爐的真空系統主要由電渣爐的動密封真空室(1)、真空表O)、防爆裝置(3)、除塵器0)、真空閥門(5、6、11、12、13、14、15)、真空過濾器(7、9)、溫度表(8、10)和真空機組(16、17)組成，其中，真空機組(16)和真空機組(17) 相互獨立，真空機組(16)和真空機組(17)分別經真空閥門(14)和真空閥門(15)通過管道並聯到一起，然後通過真空系統管道與出氣管道已經並聯在一起的真空過濾器(7)和真空過濾器(9)相通，真空過濾器(7)和真空過濾器(9)分別裝有溫度表(8、10)，真空過濾器 (7)的進氣管道裝有真空閥門(5)，真空過濾器(7)的出氣管道裝有真空閥門(12)，真空過濾器(9)的進氣管道裝有真空閥門(6)，真空過濾器(9)的出氣管道裝有真空閥門(13)，真空過濾器(7)的進氣管道同真空過濾器(9)的進氣管道並聯在一起後與除塵器(4)的出氣管道相連通，除塵器(4)的進氣管道和防爆裝置C3)的出氣管相連通，防爆裝置C3)設有真空表O)，防爆裝置(3)的進氣管道同電渣爐的動密封真空室(1)相通，並聯在一起的真空機組(16)和真空機組(17)還通過真空閥門(11)及管道同除塵器(4)的出氣管道相連通。
2.根據權利要求1所述的真空電渣爐，其特徵在於，電渣爐的動密封真空室(1)的動密封真空裝置為如下四種動密封真空裝置中的任意一種減壓式動密封真空裝置，主要由假電極(18)、平面密封墊(19)、減壓密封罩(20)、中間抽氣腔(21)、環形卡環(22)、密封圈(23)、真空罩(M)、外側減壓槽(25)、真空抽氣口 06)、內側減壓槽(XT)相接密封而成，其中，減壓式動密封真空裝置在假電極(18)的外側設有平面密封墊(19)和減壓密封罩00)以及外側減壓槽0 和內側減壓槽(27)，環形卡環02)將減壓密封罩OO)同與結晶器相連的真空罩04)壓卡在一起，減壓密封罩OO) 同真空罩之間加有密封圈(23)，真空抽氣口 06)外接單獨的真空泵；套筒式真空罩石墨自潤滑動密封真空裝置，主要由假電極(18)、瓷板夾(四)、套筒式動密封上法蘭(30)、法蘭密封圈(31)、密封石墨塊(32)、上套筒(33)、套筒密封圈(34)、下套筒(35)、結晶器(36)相接密封而成，其中，套筒式動密封上法蘭(30)內加入有密封石墨塊(32)，套筒式動密封上法蘭(30)的上下兩面所加瓷板形成的瓷板夾09)使套筒式動密封上法蘭(30)和密封石墨塊(3 之間得以有效固定，套筒式動密封上法蘭(30)與上套筒 (33)之間安有法蘭密封圈(31)，上套筒(33)和下套筒(35)之間安有套筒密封圈(34), T 套筒(35)和結晶器(36)之間依靠密封圈密封；滑片式膠木動密封真空裝置，主要由假電極(18)、膠木密封滑片(37)、彈簧(38)、滑片式動密封上法蘭(39)、真空罩(40)、密封帶(41)、結晶器密封圈(42)、結晶器(36)相接密封而成，其中，滑片式動密封上法蘭(39)內鑲嵌有膠木密封滑片(37)，滑片式動密封上法蘭(39)與膠木密封滑片(37)之間安有彈簧(38)，彈簧(38)的支撐使得膠木密封滑片(37) 與假電極(18)密切接觸，真空罩GO)內安有密封帶(41)，真空罩00)與結晶器(36)之間安有結晶器密封圈G2)；波紋管式動密封真空裝置，主要由假電極(18)、絕緣壓片(43)、波紋管式動密封上法蘭(44)、波紋管法蘭(45)、波紋管(46)、真空罩07)、電木密封片(48)、密封圈(49)、結晶器密封圈(42)、結晶器(36)相接密封而成，其中，波紋管式動密封上法蘭G4)內嵌有電木密封片(48)，兩片絕緣壓片將波紋管式動密封上法蘭G4)和電木密封片08)夾在其中，波紋管式動密封上法蘭G4)和波紋管法蘭0 之間加有密封圈(49)，波紋管06)同真空罩G7)之間無縫連接，真空罩G7)同結晶器(36)之間安有結晶器密封圈02)。
3.根據權利要求1所述的真空電渣爐，其特徵在於，電渣爐的真空系統中的除塵器(4) 為旋風式除塵器。
4.根據權利要求1所述的真空電渣爐，其特徵在於，電渣爐的真空系統中的真空過濾器(7、9)為金屬網除塵過濾器。
5.根據權利要求1所述的真空電渣爐，其特徵在於，電渣爐的真空系統中的防爆裝置 (3)主要由進氣口(50)、防爆閥體法蘭盤(51)、洩爆面板(52)、洩爆螺栓(53)、洩爆彈簧 (M)、防爆閥體(55)、出氣口(56)組成，其中，多個具有固定螺帽的單頭洩爆螺栓(53)分別穿過洩爆彈簧(54)和洩爆面板(52)，擰緊固定在防爆閥體法蘭盤(51)上，洩爆彈簧(54) 在洩爆螺栓(5 的螺帽和洩爆面板(5 之間處於受力狀態。
6.根據權利要求1所述的真空電渣爐，其特徵在於，防爆裝置(3)的進氣管道同電渣爐的動密封真空室(1)相通指防爆裝置(3)的進氣管道同電渣爐的動密封真空室(1)的任何一個合適開口部位相連通。
專利摘要本實用新型公開了一種減壓式動密封真空電渣爐。真空電渣爐的真空系統主要由電渣爐的動密封真空室(1)、真空表(2)、防爆裝置(3)、除塵器(4)、真空閥門(5、6、11、12、13、14、15)、真空過濾器(7、9)、溫度表(8、10)和真空機組(16、17)組成。本實用新型能使真空電渣爐的真空室在空載下30分鐘內抽到100Pa，真空室內的空載極限真空度可達1Pa，使用時取得了顯著的冶金效果，對於電渣鋼質量的改善發揮了重要作用。
文檔編號C22B9/187GK202246802SQ20112033809
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者劉喜海, 劉敬遠, 單丹陽, 徐成海, 郝學卓 申請人:瀋陽東大興科冶金技術有限公司