[01232420]一种高速、低夹杂物的电渣重熔装置及其重熔方法

1. 课题来源与背景 随着机械行业的发展,人们对钢品质的要求越来越高。提高钢的品质主要从以下两个方面：（1）、降低溶解在钢中气体和夹杂物的含量,从而获得洁净度较高的钢;（2）、降低在钢液的凝固过程中所产生的成分偏析、组织不均匀、缩孔和疏松等缺陷,从而获得致密均匀的结晶组织。 电渣重熔法是目前常用的应用于优质钢生产的一种重熔工艺。由于在重熔过程中金属液滴是一滴一滴通过一定厚度的熔渣层,金属液滴的比表面积大,因此增大了钢- 渣界面积,熔渣吸附金属液滴中的非金属杂质和其他夹杂的能力大大增加,起到了渣洗的作用,用一般的方法冶炼的钢,经过重熔处理后可以去除80％～ 90％的非金属夹杂物;同时由于结晶器与水冷却板的强冷却作用,电渣重熔过程的冷却速度很大,使固相和液相中的充分扩散受到抑制,减少了成分偏析,改善了钢锭的结晶组织。而且,电渣重熔法对产品的化学成分、夹杂物的形态、结晶方向、枝晶间距、显微偏析等均可以在不同程度上予以控制,电渣重熔技术在现代工业生产中有着不可替代的作用。电渣重熔作为一种特种冶金方法,集精炼和凝固于一体,经过电渣重熔后的材料具有纯净度高、凝固组织致密等优点,因而这一方法在生产高品质材料方面占据重要地位。 然而电渣重熔方法还存在一些问题：一方面生产效率低、电耗高。目前很多电渣炉特别是小型电渣炉电耗高达1700～1900KW·h/t,熔化速率过低,不仅影响了生产效率,耗能增加,极大的影响了企业的经济效益; 另一方面,尽管电渣重熔过程有利于夹杂物的去除,但是在工艺参数控制不当的情况下仍然可能产生较大颗粒的夹杂物。最新研究表明,利用超声波所固有的特性,将超声波作为外场对金属液的脱气、凝固组织的细化以及防止偏析等有很好的促进作用。但现有技术中,对于如何有效的在电渣重熔过程中施加超声波,从而提高冶炼钢种质量一直是困扰冶金行业多年的一个难题。因此,如何高效率、高质量的进行钢冶炼,是冶金领域的一大难题。 2. 技术原理及性能指标 本技术的电渣重熔装置包括自耗电极、结晶器、超声波发生装置和电极驱动机构,电极驱动机构中的假电极一端与自耗电极固连,假电极另一端与固定装置上的轴承相连,并通过调速电机控制假电极转动,变压器一端通过电刷与假电极电连接,因此在重熔过程中,自耗电极在不断转动,同时受到来自底部的超声波影响。基于本技术的重熔装置所采取的重熔方法加快了自耗电极熔炼,减少能耗,而且所制备的电渣锭组织均匀、夹杂物少,具有较好的品质。 性能指标：采用本技术与传统电渣重熔技术相比,在不降低电渣锭质量的前提下电耗降低10%,重熔效率增加15%。 3. 技术的创造性与先进性 与现有技术相比,本技术具有如下创造性与先进性： （1）本技术的高速、低夹杂物的电渣重熔装置,把自耗电极与假电极连接,假电极通过轴承连接在横臂上,并通过调速电机驱动自耗电极转动,在自耗电极的旋转作用下,液态金属受到渣池的摩擦力和重力的作用快速向自耗电极锥形头部汇聚成小液滴,从而提高了生产效率,降低了能耗; （2）本技术的高速、低夹杂物的电渣重熔方法,把电渣重熔技术与超声波技术相结合,旋转作用能够加快自耗电极液滴的汇聚,然后在超声波的振动作用下再滴落穿过渣池进入金属熔池,因而金属液滴滴落时其体积比传统工艺中液滴的体积小,夹杂物的尺寸大于液态金属膜厚度时将会裸露出来与熔渣接触,从而使夹杂物被熔渣吸附,提高了所生产电渣锭的纯度; 4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术经过2年时间研发,在实验室经过大量的试验验证,技术比较成熟,安全可靠,适用于电渣重熔过程特种钢的质量提升及节能降耗。 5. 应用情况及存在的问题 该技术经过实验室测试,效果良好。存在的问题：需要对现有的电渣设备进行改造,费用在30-50万之间。