專利名稱：一種渣金間外加電場熔渣脫氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼鐵冶煉裝置，尤其涉及一種用于鋼鐵冶煉過程中的脫氧裝置。
背景技術(shù)：
在鋼鐵冶煉過程中，鋼中的氧元素是有害元素，會(huì)對鋼的質(zhì)量造成不良影響。隨著人們對鋼潔凈度的要求越來越高，傳統(tǒng)的脫氧方法已無法滿足生產(chǎn)和質(zhì)量要求。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的脫氧方法以脫氧劑直接脫氧為主，由于脫氧反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物全部處在鋼液中，因此無法徹底地避免對鋼液的污染。針對傳統(tǒng)脫氧方法的缺點(diǎn)，目前在固體電解質(zhì)無污染脫氧的基礎(chǔ)上，提出了一種新的無污染脫氧方法——S金間外加直流電場脫氧法，即用爐渣代替固體電解質(zhì)，在渣金間施加電場來強(qiáng)化脫氧，通過控制氧離子在熔渣體系中的傳遞方向和速度，實(shí)現(xiàn)金屬液的無污染脫氧。渣金間外加直流電場脫氧法具有設(shè)備簡單、成本低、可連續(xù)作業(yè)、無需還原劑等優(yōu)點(diǎn)。然而該方法對于電極的要求比較苛刻，電極工作的環(huán)境往往是高溫和高腐蝕性介質(zhì)，現(xiàn)有的裝置具有種種缺點(diǎn)，制約了該技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其在渣金間外加直流電場脫氧法的基礎(chǔ)上，陽極采用自耗式陽極，從而改善陽極反應(yīng)，以進(jìn)一步提高脫氧效率。本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思是將需要進(jìn)一步精煉的金屬制成金屬自耗陽極，在渣金間外加直流電場作用下，自耗陽極熔化形成的液滴通過熔渣，對液滴進(jìn)行精煉，液滴在熔渣底部形成金屬熔池，同時(shí)在外加電場作用下再次對金屬熔池進(jìn)行脫氧精煉，精煉后熔池內(nèi)的金屬凝固成具有較高質(zhì)量的固態(tài)金屬。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供了一種渣金間外加電場熔渣脫氧裝置， 其包括一直流電源，所述直流電源的正極與一陽極連接，所述直流電源的負(fù)極與一陰極連接，一結(jié)晶器設(shè)于所述陽極和陰極之間，所述結(jié)晶器內(nèi)的上部設(shè)有一熔渣層，所述結(jié)晶器的下方設(shè)有一底座，所述陽極的下端插于所述熔渣層內(nèi)，所述陽極為待脫氧金屬制成的自耗陽極；所述渣金間外加電場熔渣脫氧裝置還包括一加熱裝置，緊鄰所述結(jié)晶器設(shè)于其外，對應(yīng)熔渣層的位置；一冷卻裝置，緊鄰所述結(jié)晶器設(shè)于其外，并設(shè)于結(jié)晶器的下部。本實(shí)用新型所述的脫氧裝置中，以熔渣作為電解質(zhì)，以待脫氧金屬作為自耗陽極， 以結(jié)晶器內(nèi)的經(jīng)過脫氧后的金屬為陰極，形成回路。結(jié)晶器上部對應(yīng)熔渣的位置設(shè)有的加熱設(shè)備，用于熔化熔渣和自耗電極，并保證熔渣下部的金屬熔池具有一定的深度；結(jié)晶器下部的冷卻設(shè)備能夠使熔池內(nèi)金屬液凝固。在脫氧過程中，外加電源在結(jié)晶器內(nèi)生成直流電場，自耗陽極受通電下熔渣層放出的熱量及加熱裝置的加熱而熔化，形成金屬小液滴，金屬小液滴通過熔渣層后形成金屬熔池，金屬熔池中的氧原子在外加電場的作用下，以離子態(tài)進(jìn)入熔渣層，然后傳遞至陽極，進(jìn)行陽極反應(yīng)，達(dá)到對熔池內(nèi)金屬脫氧精煉的目的，經(jīng)過脫氧精煉的液態(tài)金屬在冷卻裝置的冷卻作用下凝固形成固體。脫氧過程中氧的遷移過程分為如下步驟(1)金屬熔池中的氧向金屬熔池/熔渣界面擴(kuò)散 _3] (melt) - (melt/slag) (2)氧原子在金屬熔池/熔渣界面發(fā)生陰極反應(yīng)
_ 5] (melt/slag)+2e — (0” (melt/slag)(3)氧離子在熔渣層的渣體系中從金屬熔池/熔渣層界面向熔渣中遷移(02_) (melt/slag) — (O2)felag)(4)氧離子在熔渣層的渣體系中從熔渣向熔渣層/陽極界面遷移(02_)(slag) — (0” (―(5-1)在熔渣層/陽極接觸界面發(fā)生陽極反應(yīng)，氧氣向氣相中擴(kuò)散
i°2 )(slag/anode)^0^lag I anode) ^leO2 (slag/anode)—〇2 (gas)(5-2)氧離子在熔渣層/陽極接觸界面發(fā)生反應(yīng)，使得自耗電極不斷侵蝕而進(jìn)入熔渣。(02_) (slag/anode)+Fe — (FeO) +2e采用本實(shí)用新型所述的脫氧裝置，通過控制電源的電壓電流和熔渣層的成分，可以控制氧離子在熔渣層中的傳質(zhì)方向和速度，以及溶解氧在金屬熔池中的傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對金屬熔池的再次脫氧精煉。優(yōu)選地，所述熔渣層為堿性熔渣層。本實(shí)用新型中的熔渣層可以是酸性熔渣層，也可以是堿性熔渣層，但具有氧離子電導(dǎo)率的堿性熔渣效果更好。優(yōu)選地，所述渣金間外加電場熔渣脫氧裝置還包括一陽極升降機(jī)構(gòu)，所述自耗陽極固定設(shè)于陽極升降機(jī)構(gòu)上。優(yōu)選地，所述渣金間外加電場熔渣脫氧裝置還包括一拉坯機(jī)構(gòu)，其與所述底座固定連接。該拉坯機(jī)構(gòu)可以將經(jīng)過精煉脫氧的固體金屬直接從結(jié)晶器中拉出。本實(shí)用新型通過采用上述技術(shù)方案，使其具有下述優(yōu)點(diǎn)1.采用該脫氧裝置進(jìn)行渣金間脫氧，不需要加入常規(guī)的金屬或復(fù)合合金脫氧劑， 脫氧過程不會(huì)生成任何脫氧夾雜，能夠改善環(huán)境污染。2.采用本實(shí)用新型所述的脫氧裝置，避免了渣金間方法對電極苛刻的要求，同時(shí)熔渣層對金屬液滴起到精煉的目的，提高了固態(tài)金屬的質(zhì)量。3.與電渣重熔方法相比，采用本實(shí)用新型所述的脫氧裝置，可以在提純金屬、改善固態(tài)金屬組織的情況下，通過對金屬熔池的再次電化學(xué)精煉，進(jìn)一步提高固態(tài)金屬質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。4.本實(shí)用新型中加熱裝置的設(shè)置，改善了直流電渣重熔中熔渣熔化困難的問題，
4使得熔渣熔化均勻，溫度穩(wěn)定，同時(shí)通過對金屬熔池的加熱，增加了熔池深度，提高了液滴在金屬熔池的停留時(shí)間，使得金屬熔池中金屬能夠再次進(jìn)行電化學(xué)精煉，提高了脫氧效率。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來對本實(shí)用新型所述的脫氧裝置做進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型所述的脫氧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，該脫氧裝置包括直流電源8，直流電源8的正極與待脫氧金屬制的的自耗陽極2連接，作為陰極的固態(tài)金屬6通過導(dǎo)線12與直流電源8的陰極連接，自耗陽極固定設(shè)置在陽極升降機(jī)構(gòu)1上。結(jié)晶器3位于自耗陽極2的下方，熔渣層4鋪設(shè)于結(jié)晶器3的內(nèi)部上部，自耗陽極2的下端插于熔渣層4中。結(jié)晶器3的外側(cè)上部設(shè)有加熱裝置 9，結(jié)晶器3的外側(cè)下部設(shè)有冷卻裝置11，底座設(shè)于結(jié)晶器3的下方，拉坯機(jī)構(gòu)7與底座固定連接。熔化的自耗陽極2的下端端頭形成液滴10，穿過熔渣層4后形成金屬熔池5，固態(tài)金屬6便是液態(tài)金屬受到冷卻裝置11的冷卻作用而凝固形成的，固態(tài)金屬6在拉坯機(jī)構(gòu)7的牽引下緩慢拉坯。本實(shí)施例中控制直流電源的電壓為0. 1 50V。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其包括一直流電源，所述直流電源的正極與一陽極連接，所述直流電源的負(fù)極與一陰極連接，一結(jié)晶器設(shè)于所述陽極和陰極之間，所述結(jié)晶器內(nèi)的上部設(shè)有一熔渣層，所述結(jié)晶器的下方設(shè)有一底座，所述陽極的下端插于所述熔渣層內(nèi)，其特征在于，所述陽極為待脫氧金屬制成的自耗陽極；所述渣金間外加電場熔渣脫氧裝置還包括一加熱裝置，緊鄰所述結(jié)晶器設(shè)于其外，對應(yīng)熔渣層的位置；一冷卻裝置，緊鄰所述結(jié)晶器設(shè)于其外，并設(shè)于結(jié)晶器的下部。
2.如權(quán)利要求1所述的渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其特征在于，所述熔渣層為堿性熔渣層。
3.如權(quán)利要求2所述的渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其特征在于，還包括一陽極升降機(jī)構(gòu)，所述自耗陽極固定設(shè)于陽極升降機(jī)構(gòu)上。
4.如權(quán)利要求3所述的渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其特征在于，還包括一拉坯機(jī)構(gòu)，其與所述底座固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其包括一直流電源，所述電源的正極與一陽極連接，所述電源的負(fù)極與一陰極連接，一結(jié)晶器設(shè)于所述陽極和陰極之間，所述結(jié)晶器內(nèi)的上部設(shè)有一熔渣層，所述結(jié)晶器的下方設(shè)有一底座，所述陽極的下端插于所述熔渣層內(nèi)，所述陽極為待脫氧金屬制成的自耗陽極；所述渣金間外加電場熔渣脫氧裝置還包括一加熱裝置，緊鄰所述結(jié)晶器設(shè)于其外，對應(yīng)熔渣層的位置；一冷卻裝置，緊鄰所述結(jié)晶器設(shè)于其外，并設(shè)于結(jié)晶器的下部。
文檔編號(hào)C21C7/00GK202007246SQ20112003925
公開日2011年10月12日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者張捷宇, 揭暢, 沈建國, 胡漢濤, 許繼芳, 阮飛, 陳兆平, 黃宗澤 申請人:上海大學(xué), 寶山鋼鐵股份有限公司