專利名稱：一種帶有特殊真空系統的電渣爐的制作方法
技術領域：
本發明屬于真空冶金領域，具體涉及的是一種帶有真空系統的電渣爐。
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制造一種真空氣氛，使得冶金熔體中的有害氣體雜質
、[N]、 [H]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。真空冶金發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，真空技術在電渣熔鑄之類的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]、
、 [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爐上增加真空系統，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，發展真空電渣爐生產大有希望

發明內容
本發明提供了一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所設計的電渣爐真空系統是由電渣爐的動密封真空室(1)，真空表⑵，防爆裝置⑶，除塵器⑷、真空閥門(5)、(6)、 (11)、(12)、(13)、(14)、(15)，真空過濾器(7)和(9)，溫度表(8)和(10)，真空機組(16) 和(17)組成，其中真空機組(16)和(17)相互獨立，彼此分別經真空閥門(14)和(15)通過管道并聯到一起，然后通過真空系統管道同出氣管道已經并聯在一起的2個真空過濾器 (7)和(9)相通，真空過濾器(7)和(9)上各自分別裝有溫度表(8)和(10)，且真空過濾器 (7)的進氣管道上裝有真空閥門(5)，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)、出氣管道裝有真空閥門(13)，真空過濾器(7)同真空過濾器(9) 的進氣管道并聯在一起后與除塵器的出氣管相連通，除塵器的進氣管和防爆裝置 (3)的出氣管相連通，防爆裝置(3)上設有真空表O)，防爆裝置(3)的進氣管同電渣爐的動密封真空室(1)相通，并聯在一起的真空機組(16)和(17)還通過真空閥門(11)及管道同除塵器的出氣管直接相連通。根據本發明，帶有真空系統的電渣爐特征在于所述的電渣爐中動密封真空室(1) 的動密封裝置是指如下4種動密封裝置中的任意一種，其中，減壓式真空動密封，主要由為假電極(18)、平面密封墊(19)、減壓密封罩00)、 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)、空抽氣口 ( )、內側減壓槽(XT)相接密封而成，其中，減壓式真空動密封裝置在假電極(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)，利用環形卡環02)將減壓密封罩00)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)，真空抽氣口外接單獨的真空泵；套筒式真空罩石墨自潤滑真空動密封，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，其中在套筒式動密封上法蘭(30)內加入密封石墨塊，然后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( )，使得上法蘭(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(3 和下套筒(3 之間安有套筒密封圈(34)密封，下套筒(35)和結晶器(36)之間依靠密封圈密封；滑片式膠木真空動密封，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，其中在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)與有膠木密封滑片(37)之間安有彈簧(38)，在彈簧(38)的支撐下，使得膠木密封滑片(37)同假電極(18)間密切接觸，真空罩00)內安有密封帶，真空罩GO)與結晶器 (36)之間安有結晶器密封圈(42)；波紋管式真空密封，主要由為假電極(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(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)。根據本發明，帶有真空系統的電渣爐特征在于所述的電渣爐真空系統中除塵器 (4)是指旋風式除塵器，根據本發明，帶有真空系統的電渣爐特征在于所述的電渣爐真空系統中真空過濾器(7)和(9)是指金屬網除塵過濾器。根據本發明，帶有真空系統的電渣爐特征在于所述的電渣爐中真空系統中的防爆裝置由進氣口(50)、防爆閥體法蘭盤(51)、泄爆面板(52)、泄爆螺栓(53)、泄爆彈簧(M)、 防爆閥體(55)、出氣口(56)組成，其中多個有固定螺帽的單頭泄爆螺栓(5 分別穿過泄爆彈簧(54)和泄爆面板(52)，擰緊固定在防爆閥體法蘭(51)上，泄爆彈簧(54)在泄爆螺栓 (53)地螺帽和泄爆面板(5 之間處于受力狀態。根據本發明，帶有真空系統的電渣爐特征在于其中所述的防爆裝置(3)的進氣管同電渣爐的動密封真空室(1)相通是指可以在同電渣爐的動密封真空室(1)的任何一個合適的開口部位相連通。


附圖1為電渣爐真空系統結構示意圖；附圖2為減壓式真空動密封結構俯視示意圖A-A剖視示意圖；附圖3為減壓式真空動密封結構俯視示意圖；附圖4為套筒式真空罩石墨自潤滑真空動密封結構示意圖；附圖5為滑片式膠木真空動密封結構示意5
附圖6為波紋管式真空動密封結構示意圖；附圖7為真空系統防爆裝置示意圖。
具體實施例方式傳統電渣爐通常有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柜、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。本項發明的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。用于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，這也給本項發明帶來了相當的難度。另外，由于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，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，還有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有防爆功能得相應裝置。考慮了上述因素，本發明首先設計出了一種帶有真空系統的電渣爐，其中所設計的電渣爐真空系統結構示意圖如附圖1所示，圖中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。由圖可見，在本套真空系統中共有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通過管道并聯到一起，然后通過真空系統管道同出氣管道已經并聯在一起的2個真空過濾器7和9相通，真空過濾器 7和9上各自分別裝有溫度表8和10，且真空過濾器7的進氣管道上裝有真空閥門5，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、出氣管道裝有真空閥門 13，真空過濾器7同真空過濾器9的進氣管道并聯在一起后與除塵器4的出氣管相連通，除塵器4的進氣管和防爆裝置3的出氣管相連通，防爆裝置3上設有真空表2，防爆裝置3的進氣管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實現同防爆裝置3進氣管相連通，另外并聯在一起的真空機組16和 17還通過真空閥門11及管道同除塵器4的出氣管直接相連通。工作前所有管道的真空閥門均處于關閉狀態。工作時首先打開真空閥門11，然后打開真空閥門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。直到電渣熔鑄結束，關閉真空機組和所有閥門。在該真空系統裝置中，真空表2是用來測量和監控真空系統特別是動密封真空室的真空度的。溫度表8和10用于測量廢氣溫度，為了保證設備安全可靠，溫度表所在的真空過濾器7和9的廢氣溫度要控制在60-70°C為宜，如果高于此溫度范圍，則必須加大整個電渣熔鑄中各設備的冷卻強度，將廢氣溫度降低到70°C以下。
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，本項發明共給出了 4種動密封形式，即減壓式真空動密封、套筒式真空罩石墨自潤滑真空動密封、滑片式膠木真空動密封和波紋管式真空密封。4種動密封裝置如附圖 2、3、4、5、6所示。其中附圖3是減壓式真空動密封裝置的俯視圖，而附圖2所示的為減壓式真空動密封裝置俯視圖3的A-A剖面結構的示意圖。在附圖2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為密封圈，M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，觀為自耗電極。由附圖2和附圖3可見動密封的各個部件間均以密封式相接，其中減壓式真空動密封裝置在假電極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。通常將減壓密封罩設計成對開式的，即從減壓密封罩正中分開，將以便能夠有利于自耗電極的安裝和拆卸。附圖4為套筒式真空罩石墨自潤滑真空動密封結構示意圖，在附圖4中18為假電極，29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，28為自耗電極。由附圖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，然后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密封，下套筒35和結晶器36之間依然依靠密封圈密封，上套筒33和下套筒35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。附圖5為滑片式膠木真空動密封結構示意圖，在附圖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。如附圖5所示，此種動密封是在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與有膠木密封滑片37之間安有彈簧 38，在彈簧38的支撐下，使得膠木密封滑片37同假電極18間密切接觸，真空罩40內安有密封帶，真空罩與結晶器36之間安有結晶器密封圈42。附圖6為波紋管式真空密封結構示意圖，在附圖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。由附圖6可見，此種結構的動密封采用了波紋管構件，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。由于電渣爐在其化渣熔煉過程中會產生一定量的廢氣和粉塵，為此在本項發明的真空系統中設有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，目的是要對于除塵器中出來的廢氣進行二次過濾和降溫，使之進一步凈化以達到真空機組對于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，安裝上本項發明的真空系統之后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泄爆，則很可能要損壞設備，并危害操作人員的人身安全，故在系統中設立了一防爆裝置。該裝置如附圖7所示，圖中50為進氣口、51為防爆閥體法蘭盤、52為泄爆面板、53為泄爆螺栓、54為泄爆彈簧、55為防爆閥體、56為出氣口，其中多個有固定螺帽的單頭泄爆螺栓53分別穿過泄爆彈簧M和泄爆面板52，擰緊固定在防爆閥體法蘭51上，此時泄爆彈簧M在泄爆螺栓53地螺帽和泄爆面板52的夾壓下處于受力狀態。電渣爐正常工作時泄爆面板52在真空系統產生的負壓和泄爆彈簧M的聯合作用下，緊緊貼在防爆閥體法蘭51上，一旦發生氣體瞬間膨脹，超過了泄爆彈簧M所產生的正壓力，泄爆面板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。根據前述的發明方案，進行了具體實施，其中除塵器選用的是旋風除塵器，同真空室連接的方式選擇的是減壓式真空動密封裝置，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，在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。本項發明提出的真空系統，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。本發明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。依據本項發明申請的真空系統，因為有多個真空閥門及管道，可根據實際需要進行使用，可單個真空機組作業，也可2個機組一同作業，可以單個真空過濾器工作，也可一起工作。可通過過濾機組，也可不通過過濾機組直接抽真空。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。本發明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。并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、銅等有色金屬合金。
權利要求
1.一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所設計的電渣爐真空系統是由電渣爐的動密封真空室(1)，真空表⑵，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)和(9)，溫度表(8)和(10)，真空機組(16)和(17)組成， 其中真空機組(16)和(17)相互獨立，彼此分別經真空閥門(14)和(15)通過管道并聯到一起，然后通過真空系統管道同出氣管道已經并聯在一起的2個真空過濾器(7)和(9)相通，真空過濾器(7)和(9)上各自分別裝有溫度表⑶和(10)，且真空過濾器(7)的進氣管道上裝有真空閥門(5)，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)、出氣管道裝有真空閥門(13)，真空過濾器(7)同真空過濾器(9)的進氣管道并聯在一起后與除塵器的出氣管相連通，除塵器的進氣管和防爆裝置(3)的出氣管相連通，防爆裝置(3)上設有真空表O)，防爆裝置(3)的進氣管同電渣爐的動密封真空室 ⑴相通，并聯在一起的真空機組(16)和(17)還通過真空閥門(11)及管道同除塵器⑷ 的出氣管直接相連通。
2.根據權利要求1所述的一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所述的電渣爐中動密封真空室(1)的動密封裝置是指如下4種動密封裝置中的任意一種，其中，減壓式真空動密封，主要由為假電極(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)、空抽氣口⑶、內側減壓槽(XT)相接密封而成，其中，減壓式真空動密封裝置在假電極(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)，利用環形卡環 (22)將減壓密封罩00)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)，真空抽氣口外接單獨的真空泵；套筒式真空罩石墨自潤滑真空動密封，主要由假電極(18)、瓷板夾( )、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，其中在套筒式動密封上法蘭(30)內加入密封石墨塊， 然后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( )，使得上法蘭 (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(3 之間安有套筒密封圈(34)密封，下套筒 (35)和結晶器(36)之間依靠密封圈密封；滑片式膠木真空動密封，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，其中在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)與有膠木密封滑片(37)之間安有彈簧(38)，在彈簧(38)的支撐下，使得膠木密封滑片(37)同假電極(18)間密切接觸，真空罩00)內安有密封帶，真空罩GO)與結晶器(36) 之間安有結晶器密封圈G2)；波紋管式真空密封，主要由為假電極(18)、絕緣壓片(43)、波紋管式動密封上法蘭 (44)、波紋管法蘭05)、波紋管06)、真空罩07)、電木密封片08)、密封圈09)、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 (47)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所述的一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所述的電渣爐真空系統中除塵器(4)是指旋風式除塵器。
4.根據權利要求1所述的一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所述的電渣爐真空系統中真空過濾器(7)和(9)是指金屬網除塵過濾器。
5.根據權利要求1所述的一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所述的電渣爐中真空系統中的防爆裝置由進氣口(50)、防爆閥體法蘭盤(51)、泄爆面板(52)、泄爆螺栓(53)、 泄爆彈簧(M)、防爆閥體(5 、出氣口(56)組成，其中多個有固定螺帽的單頭泄爆螺栓 (53)分別穿過泄爆彈簧(54)和泄爆面板(52)，擰緊固定在防爆閥體法蘭(51)上，泄爆彈簧(54)在泄爆螺栓(5 地螺帽和泄爆面板(5 之間處于受力狀態。
6.根據權利要求1所述的一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于其中所述的防爆裝置(3)的進氣管同電渣爐的動密封真空室(1)相通是指可以在同電渣爐的動密封真空室 (1)的任何一個合適的開口部位相連通。
全文摘要
本發明為一種帶有真空系統的電渣爐，其特征在于所設計的電渣爐具有獨立的真空系統，真空系統中的動密封可以選擇減壓式真空動密封、套筒式真空罩石墨自潤滑真空動密封、滑片式膠木真空動密封和波紋管式真空密封中的任意一種形式，選擇旋風式除塵器作為除塵設備，選擇金屬網除塵過濾器作為真空過濾設備，真空系統還設有防爆裝置。本發明方案實施后能使真空電渣爐真空室在空載下30分鐘內抽到100Pa，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1Pa，其使用時取得了顯著的冶金效果，對于電渣鋼質量的改善發揮了重要作用，適于在市場上盡快推廣應用。
文檔編號C22B9/187GK102304625SQ201110266989
公開日2012年1月4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:沈陽東大興科冶金技術有限公司