自耗電極的電渣重熔方法及電渣爐的制作方法
【專利摘要】自耗電極的電渣重熔方法，包括以下步驟：1）將熔煉后的若干個鑄件串聯(lián)焊接成一體，形成自耗電極；2）將所述自耗電極緩慢下降并插入電渣爐的爐渣中，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓和重熔電流；3）自耗電極的端部緩慢熔融，熔融的金屬聚集成金屬熔滴，從自耗電極端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池，在水冷結(jié)晶器的強制冷卻下形成鑄錠；4）脫落的金屬熔滴進行熔融時，未熔融的自耗電極暫停10～20s后再下降，且下降速度加速10%～20%；5）電渣重熔完成后所得的鑄錠經(jīng)退火處理后通過機加工得到成品。本發(fā)明還包括用于自耗電極電渣重熔的電渣爐。本發(fā)明節(jié)省了能源和原材料，提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)時間，得到了高純度鑄錠。
【專利說明】自耗電極的電渣重熔方法及電渣爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電渣冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及自耗電極的電渣重熔方法及電渣爐。 【背景技術(shù)】
[0002]電渣重熔是利用電流通過熔渣時產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進行熔煉的方法，其主要目的是提純金屬并獲得潔凈組織均勻致密的鑄錠?，F(xiàn)有的電渣重熔技術(shù)通常是將一根鑄件放入電渣爐進行電渣重熔，電渣完之后再放入第二根，如此逐根的進行電渣重熔，不僅浪費了能源和原材料，還降低了鑄錠的純度和密度，生產(chǎn)效率低；現(xiàn)有的電渣爐通常是按照傳統(tǒng)的操作流程進行設(shè)計，沒有暫停、調(diào)速和調(diào)節(jié)電流的功能。
[0003]CN 102094125B于2013年01月09日公開了電渣重熔制備鎂合金的工藝方法，該方法是將待制備的鎂合金熔煉后的鎂合金作為自耗電極棒，裝入電渣爐進行電渣熔煉，工作電壓為25~40V，工作電流為0.8~5kA，電渣熔煉后經(jīng)水冷結(jié)晶器快速凝固成鎂合金鑄錠；然而該方法只適用于用固定的電流對鎂合金進行逐根的電渣重熔，最后得到的鎂合金鑄錠的純度和密度較小，且增加了生產(chǎn)時間，浪費了能源和原材料。
[0004]CN 103173630A于2013年06月26日公開了一種電渣重熔爐，包括升降平臺及驅(qū)動升降平臺上下移動的平臺升降裝置，升降平臺上設(shè)置有機動平車，機動平車頂部設(shè)有結(jié)晶器，平臺升降裝置一旁設(shè)置有兩根立柱，每根立柱上部設(shè)有橫臂，橫臂的自由端設(shè)有用于夾持電極的夾頭，兩立柱間設(shè)有一臺三相變壓器，三相變壓器的引出線與諸電極夾連接；然而該電渣重熔爐不能隨時進行重熔電流的調(diào)節(jié)，不適 用于熔融過程中電流逐漸損耗的鑄件的電渣重熔方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種自耗電極的電渣重熔方法，該方法操作簡單，節(jié)省了能源和原材料，提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)時間，得到了高純度鑄錠。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是，提供一種實施上述方法的設(shè)備電渣爐。
[0007]本發(fā)明解決所述第一個技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:自耗電極的電渣重熔方法， 包括如下步驟:
1)將熔煉后的若干個鑄件串聯(lián)焊接成一體，形成自耗電極；
2)將所述自耗電極緩慢下降并插入電渣爐的爐渣中，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓和重熔電流；
3)自耗電極的端部緩慢熔融，熔融的金屬聚集成金屬熔滴，從自耗電極端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池，在水冷結(jié)晶器的強制冷卻下形成鑄錠；
4)脫落的金屬熔滴進行熔融時，未熔融的自耗電極暫停10~20s后再下降，且下降速度加速10%~20% ；
5)電渣重熔完成后所得的鑄錠經(jīng)退火處理后通過機加工得到成品。[0008]進一步，所述重熔電壓為40~65V，重熔電流為2500~15000A。
[0009]進一步，在自耗電極熔融過程中，通過電流調(diào)節(jié)開關(guān)進行重熔電流的調(diào)節(jié)，以彌補自耗電極熔融過程中的電流損耗。
[0010]進一步，所述形成自耗電極的鑄件焊接數(shù)量< 6個。
[0011]進一步，所述自耗電極的頭部和尾部的直徑小于自耗電極中間部分的直徑。
[0012]本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，包括爐體，所述爐體中央上側(cè)設(shè)有自耗電極，所述自耗電極下端依次設(shè)有渣池、金屬熔池和底水箱；所述爐體的側(cè)壁設(shè)有水冷結(jié)晶器；所述爐體外側(cè)設(shè)有通過升降臂與自耗電極連接的電極升降機構(gòu)；所述升降臂的下端設(shè)有夾持機構(gòu)；所述爐體外側(cè)設(shè)有主控柜， 主控柜內(nèi)包括變壓器，控制器和調(diào)壓器，主控柜上設(shè)有電流調(diào)節(jié)開關(guān)和暫停開關(guān)，所述變壓器通過短網(wǎng)導線經(jīng)調(diào)壓器與自耗電極和底水箱相連，所述電流調(diào)節(jié)開關(guān)和暫停開關(guān)與控制器的輸入端相連。
[0013]進一步，所述控制器與調(diào)壓器的控制端相連，調(diào)壓器的輸出端與自耗電極相連，通過改變電流調(diào)節(jié)開關(guān)狀態(tài)調(diào)節(jié)自耗電極的重熔電流大小。
[0014]進一步，所述電極升降機構(gòu)通過交流電機驅(qū)動，所述控制器的輸出端與交流電機相連，控制器通過調(diào)節(jié)交流電機轉(zhuǎn)速控制電極升降機構(gòu)的升降速度。
[0015]進一步，所述調(diào)壓器為磁性調(diào)壓器，所述控制器為可編程控制器。
[0016]進一步，所述夾持機構(gòu)為夾持爪。
[0017]本發(fā)明適用于不同鑄件的電渣重熔，將多個鑄件串聯(lián)焊接成一體進行電渣重熔， 與放入一根鑄件時相比，既節(jié)約了能源和原材料，又提高了重熔后的鑄錠純度和密度，降低了生產(chǎn)時間；通過電流調(diào)節(jié)開關(guān)隨時進行重熔電流的調(diào)節(jié)，有效解決了自耗電極在熔融過程中的電流損耗問題；通過暫停開關(guān)控制自耗電極的降停，避免了自耗電極端面邊緣形成凸起；通過控制自耗電極在暫停后加速下降，有效避免了爐渣內(nèi)出現(xiàn)凹洞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明電渣爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明主控柜的電氣控制框圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]實施例1
參照圖1和圖2，用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，包括爐體I，爐體I中央上側(cè)設(shè)有自耗電極2，自耗電極2下端依次設(shè)有渣池3、金屬熔池4和底水箱5 ;爐體I的側(cè)壁設(shè)有水冷結(jié)晶器6 ;爐體I外側(cè)設(shè)有通過升降臂71與自耗電極2連接的電極升降機構(gòu)7，升降臂71 的下端設(shè)有夾持機構(gòu)711，夾持機構(gòu)711為一對夾持爪；爐體I外側(cè)設(shè)有主控柜8，主控柜8 內(nèi)包括變壓器81，控制器82和調(diào)壓器83，主控柜8上設(shè)有電流調(diào)節(jié)開關(guān)84和暫停開關(guān)85， 電流調(diào)節(jié)開關(guān)84用于調(diào)節(jié)重熔電流的大小，暫停開關(guān)85用于控制電極升降機構(gòu)7的啟停； 電流調(diào)節(jié)開關(guān)84與控制器82的輸入端相連，控制器82與調(diào)壓器83的控制端相連，調(diào)壓器 83的輸出端與自耗電極2相連，變壓器81通過短網(wǎng)導線9經(jīng)調(diào)壓器83與自耗電極2和底水箱5相連，操作人員通過改變電流調(diào)節(jié)開關(guān)84，將該電流信息值發(fā)送給控制器82，控制器 82讀取該信息值，并根據(jù)該信息值控制調(diào)壓器83調(diào)節(jié)變壓器81來實現(xiàn)自耗電極2重熔電流大小的自動調(diào)節(jié)。
[0021]電極升降機構(gòu)7通過交流電機72驅(qū)動，控制器82的輸出端與交流電機72相連， 控制器82通過調(diào)節(jié)交流電機72轉(zhuǎn)速控制電極升降機構(gòu)7的升降速度；暫停開關(guān)85與控制器82的輸入端相連，操作人員通過按下暫停開關(guān)85，將該開關(guān)信息值發(fā)送給控制器82，控制器82根據(jù)該信息值控制電極升降機構(gòu)7停止運動，再按下暫停開關(guān)85后，控制器82控制電極升降機構(gòu)7開始運動并加速10%~20%。
[0022]本實施例的調(diào)壓器83為磁性調(diào)壓器，控制器82為可編程控制器。
[0023]工作時，由升降臂71下端的夾持機構(gòu)711夾持自耗電極2并插入爐渣中，自耗電極2同爐渣和底水箱5通過短網(wǎng)9與變壓器81形成供電回路，有電流從變壓器81輸出，通過液態(tài)熔渣，熔渣產(chǎn)生的電阻熱使渣池的溫度遠大于金屬的溫度，從而使自耗電極2的端部逐漸熔化，熔化的金屬聚集成金屬熔滴，在重力作用下金屬熔滴從自耗電極2端頭脫落， 穿過渣池3進入金屬熔池4，在水冷結(jié)晶器6的強制冷卻下形成鑄錠；通過暫停開關(guān)85控制電極升降機構(gòu)7實現(xiàn)自耗電極2的下降、暫?；蚣铀伲挥捎谧院碾姌O2在熔融過程中重熔電流逐漸減小，通過電流調(diào)節(jié)開關(guān)84控制自耗電極2的重熔電流大小。
[0024]實施例2
電渣爐如實施例1。
[0025]鋼鑄的電渣重熔方法，包括如下步驟:
1)將經(jīng)電弧爐熔煉后的3根鋼鑄串聯(lián)焊接成一體，形成自耗電極2，每根鋼鑄的尺寸為 ①200mmX280mm，重量為650公斤，焊接形成自耗電極2后，自耗電極2的頭部直徑和尾部直徑為140mm,中間部分的直徑為200mm。
[0026]2)，將自耗電極2緩慢下降并插入電渣爐的爐渣中進行二次電渣，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓為57~61V，重熔電流為6000~6500A，其中爐渣的組成重量百分比為70%CaF2 +30%A1203 ；
3)自耗電極2的端部緩慢熔融，熔融的金屬聚集成金屬熔滴，從自耗電極2端頭脫落， 穿過渣池3進入金屬熔池4，在水冷結(jié)晶器6的強制冷卻下形成鋼錠；
4)由于金屬熔滴下落后使爐渣熔點降低，導致下落的金屬不易熔融，易黏在自耗電極 2端面邊緣形成凸起，在脫落的金屬熔滴進行熔融時，未熔融的自耗電極2暫停15s后再下落，下落時加速10% ；
5)由于電流從自耗電極2進入渣池3后，要通過金屬熔池4和凝固鋼錠再由底水箱5 和短網(wǎng)9返回變壓器81，因此隨著鋼錠的增多，自耗電極2在熔融過程中熔融電流會逐漸減小，調(diào)整電流調(diào)節(jié)開關(guān)84對變壓器81的各檔電流進行調(diào)節(jié)，每隔10~15分鐘可手動調(diào)整電流調(diào)節(jié)開關(guān)84進行熔融電流的調(diào)節(jié)；
6)電渣重熔完成后所得的鋼錠經(jīng)退火處理后通過機加工得到成品。
[0027]所得成品與一根鋼鑄電渣重熔后制得的成品的鍛比為2.5:1。
[0028]實施例3
電渣爐如實施例1。
[0029]鐵鑄的電渣重熔方法，包括如下步驟:I)將經(jīng)電弧爐熔煉后的4根鐵鑄串聯(lián)焊接成一體，形成自耗電極2，每根鐵鑄的尺寸為 ①120mmX180mm，重量為300公斤，焊接形成自耗電極2后，自耗電極2的頭部直徑和尾部直徑為70mm，中間部分的直徑為120mm。
[0030]2)，將自耗電極2緩慢下降并插入電渣爐的爐渣中進行二次電渣，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓為55~59V，重熔電流為4000~4500A，其中爐渣的組成重量百分比為40%CaF2 + 35%A1203+ 25%Ca0 ；
3)自耗電極2的端部緩慢熔融，熔融的金屬聚集成金屬熔滴，從自耗電極2端頭脫落， 穿過渣池3進入金屬熔池4，在水冷結(jié)晶器6的強制冷卻下形成鐵錠；
4)由于金屬熔滴下落后使爐渣熔點降低，導致下落的金屬不易熔融，易黏在自耗電極 2端面邊緣形成凸起，在脫落的金屬熔滴進行熔融時，未熔融的自耗電極2暫停12s后再下落，下落時加速15% ；
5)由于電流從自耗電極2進入渣池3后，要通過金屬熔池4和凝固鐵錠再由底水箱5 和短網(wǎng)9返回變壓器81，因此隨著鐵錠的增多，自耗電極2在熔融過程中熔融電流會逐漸減小，調(diào)整電流調(diào)節(jié)開關(guān)84對變壓器81的各檔電流進行調(diào)節(jié)，一根鐵鑄熔融完成后，可手動調(diào)整電流調(diào)節(jié)開關(guān)84將電流調(diào)至4500~5000A后繼續(xù)熔融；
6)電渣重熔完成后所得的鐵錠經(jīng)退火處理后通過機加工得到成品。
[0031]所得成品與一根鐵鑄電渣重熔后制得的成品的鍛比為2.2:1。
[0032]實施例4
電渣爐如實施例1。
[0033]銅鑄的電渣重熔方法，包括如下步驟:
I)將經(jīng)電弧爐熔煉后的5根銅鑄串聯(lián)焊接成一體，形成自耗電極2，每根銅鑄的尺寸為 O80mmX 150mm,重量為100公斤，焊接形成自耗電極2后，自耗電極2的頭部直徑和尾部直徑為40mm,中間部分的直徑為80mm。
[0034]2)，將自耗電極2緩慢下降并插入電渣爐的爐渣中進行二次電渣，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓為54~58V，重熔電流為3000~3500A，其中爐渣的組成重量百分比為45%CaF2 + 25%A1203+ 20%Ca0 ；
3)自耗電極2的端部緩慢熔融，熔融的金屬聚集成金屬熔滴，從自耗電極2端頭脫落， 穿過渣池3進入金屬熔池4，在水冷結(jié)晶器6的強制冷卻下形成銅錠；
4)由于金屬熔滴下落后使爐渣熔點降低，導致下落的金屬不易熔融，易黏在自耗電極2 端面邊緣形成凸起，在脫落的金屬熔滴進行熔融時，未熔融的自耗電極2暫停8s后再下落， 下落時加速20% ；
5)由于電流從自耗電極2進入渣池3后，要通過金屬熔池4和凝固銅錠再由底水箱5 和短網(wǎng)9返回變壓器81，因此隨著銅錠的增多，自耗電極2在熔融過程中熔融電流會逐漸減小，調(diào)整電流調(diào)節(jié)開關(guān)84對變壓器81的各檔電流進行調(diào)節(jié)，兩根銅鑄熔融完成后，可手動調(diào)整電流調(diào)節(jié)開關(guān)84將電流調(diào)至3500~4000A后繼續(xù)熔融；
6)電渣重熔完成后所得的銅錠經(jīng)退火處理后通過機加工得到成品。
[0035]所得成品與一根銅鑄電渣重熔后制得的成品的鍛比為2:1。
【權(quán)利要求】
1.自耗電極的電渣重熔方法，其特征在于，包括如下步驟:1)將熔煉后的若干個鑄件串聯(lián)焊接成一體，形成自耗電極；2)將所述自耗電極緩慢下降并插入電渣爐的爐渣中，通電起弧后，調(diào)整重熔電壓和重熔電流；3)自耗電極的端部緩慢熔融，熔融的金屬聚集成金屬熔滴，從自耗電極端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池，在水冷結(jié)晶器的強制冷卻下形成鑄錠；4)脫落的金屬熔滴進行熔融時，未熔融的自耗電極暫停10~20s后再下降，且下降速度加速10%~20% ；5)電渣重熔完成后所得的鑄錠經(jīng)退火處理后通過機加工得到成品。
2.如權(quán)利要求1所述自耗電極的電渣重熔方法，其特征在于，所述重熔電壓為40~ 65V，重熔電流為2500~15000A。
3.如權(quán)利要求1或2所述自耗電極的電渣重熔方法，其特征在于，在自耗電極熔融過程中，通過電流調(diào)節(jié)開關(guān)進行重熔電流的調(diào)節(jié)，以彌補自耗電極熔融過程中的電流損耗。
4.如權(quán)利要求1或2所述自耗電極的電渣重熔方法，其特征在于，所述形成自耗電極的鑄件焊接數(shù)量<6個。
5.如權(quán)利要求1或2所述自耗電極的電渣重熔方法，其特征在于，所述自耗電極的頭部和尾部的直徑小于自耗電極中間部分的直徑。
6.用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，包括爐體，所述爐體中央上側(cè)設(shè)有自耗電極，所述自耗電極下端依次設(shè)有渣池、金屬熔池和底水箱；所述爐體的側(cè)壁設(shè)有水冷結(jié)晶器；所述爐體外側(cè)設(shè)有通過升降臂與自耗電極連接的電極升降機構(gòu)，其特征在于，所述升降臂的下端設(shè)有夾持機構(gòu)，所述爐體外側(cè)設(shè)有主控柜，主控柜內(nèi)包括變壓器，控制器和調(diào)壓器，主控柜上設(shè)有電流調(diào)節(jié)開關(guān)和暫停開關(guān)，所述變壓器通過短網(wǎng)導線經(jīng)調(diào)壓器與自耗電極和底水箱相連，所述電流調(diào)節(jié)開關(guān)和暫停開關(guān)與控制器的輸入端相連。
7.如權(quán)利要求6所述用于 自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述控制器與調(diào)壓器的控制端相連，調(diào)壓器的輸出端與自耗電極相連，通過改變電流調(diào)節(jié)開關(guān)狀態(tài)調(diào)節(jié)自耗電極的重熔電流大小。
8.如權(quán)利要求6或7所述用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述電極升降機構(gòu)通過交流電機驅(qū)動，所述控制器的輸出端與交流電機相連，控制器通過調(diào)節(jié)交流電機轉(zhuǎn)速控制電極升降機構(gòu)的升降速度。
9.如權(quán)利要求6或7所述用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述調(diào)壓器為磁性調(diào)壓器，所述控制器為可編程控制器。
10.如權(quán)利要求6或7所述用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述夾持機構(gòu)為夾持爪。
【文檔編號】C22B9/187GK103602823SQ201310642784
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】彭龍生 申請人:彭龍生