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退火處理后通過機加工得到成品。本發明還包括用于自耗電極電渣重熔的電渣爐。本發明節省了能源和原材料，提高了生產效率，縮短了生產時間，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
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電渣冶金【技術領域】，特別是涉及自耗電極的電渣重熔方法及電渣爐。 【背景技術】
[0002]電渣重熔是利用電流通過熔渣時產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。現有的電渣重熔技術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，生產效率低；現有的電渣爐通常是按照傳統的操作流程進行設計，沒有暫停、調速和調節電流的功能。
[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，電渣熔煉后經水冷結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，包括升降平臺及驅動升降平臺上下移動的平臺升降裝置，升降平臺上設置有機動平車，機動平車頂部設有結晶器，平臺升降裝置一旁設置有兩根立柱，每根立柱上部設有橫臂，橫臂的自由端設有用于夾持電極的夾頭，兩立柱間設有一臺三相變壓器，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節，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。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的第一個技術問題是，克服現有技術的上述不足，提供一種自耗電極的電渣重熔方法，該方法操作簡單，節省了能源和原材料，提高了生產效率，縮短了生產時間，得到了高純度鑄錠。
[0006]本發明所要解決的第二個技術問題是，提供一種實施上述方法的設備電渣爐。
[0007]本發明解決所述第一個技術問題采用的技術方案是: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，通過電流調節開關進行重熔電流的調節，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]本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案是:用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，包括爐體，所述爐體中央上側設有自耗電極，所述自耗電極下端依次設有渣池、金屬熔池和底水箱；所述爐體的側壁設有水冷結晶器；所述爐體外側設有通過升降臂與自耗電極連接的電極升降機構；所述升降臂的下端設有夾持機構；所述爐體外側設有主控柜， 主控柜內包括變壓器，控制器和調壓器，主控柜上設有電流調節開關和暫停開關，所述變壓器通過短網導線經調壓器與自耗電極和底水箱相連，所述電流調節開關和暫停開關與控制器的輸入端相連。
[0013]進一步，所述控制器與調壓器的控制端相連，調壓器的輸出端與自耗電極相連，通過改變電流調節開關狀態調節自耗電極的重熔電流大小。
[0014]進一步，所述電極升降機構通過交流電機驅動，所述控制器的輸出端與交流電機相連，控制器通過調節交流電機轉速控制電極升降機構的升降速度。
[0015]進一步，所述調壓器為磁性調壓器，所述控制器為可編程控制器。
[0016]進一步，所述夾持機構為夾持爪。
[0017]本發明適用于不同鑄件的電渣重熔，將多個鑄件串聯焊接成一體進行電渣重熔， 與放入一根鑄件時相比，既節約了能源和原材料，又提高了重熔后的鑄錠純度和密度，降低了生產時間；通過電流調節開關隨時進行重熔電流的調節，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，有效避免了爐渣內出現凹洞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發明電渣爐的結構示意圖；
圖2為本發明主控柜的電氣控制框圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發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中央上側設有自耗電極2，自耗電極2下端依次設有渣池3、金屬熔池4和底水箱5 ;爐體I的側壁設有水冷結晶器6 ;爐體I外側設有通過升降臂71與自耗電極2連接的電極升降機構7，升降臂71 的下端設有夾持機構711，夾持機構711為一對夾持爪；爐體I外側設有主控柜8，主控柜8 內包括變壓器81，控制器82和調壓器83，主控柜8上設有電流調節開關84和暫停開關85， 電流調節開關84用于調節重熔電流的大小，暫停開關85用于控制電極升降機構7的啟停； 電流調節開關84與控制器82的輸入端相連，控制器82與調壓器83的控制端相連，調壓器 83的輸出端與自耗電極2相連，變壓器81通過短網導線9經調壓器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節開關84，將該電流信息值發送給控制器82，控制器 82讀取該信息值，并根據該信息值控制調壓器83調節變壓器81來實現自耗電極2重熔電流大小的自動調節。
[0021]電極升降機構7通過交流電機72驅動，控制器82的輸出端與交流電機72相連， 控制器82通過調節交流電機72轉速控制電極升降機構7的升降速度；暫停開關85與控制器82的輸入端相連，操作人員通過按下暫停開關85，將該開關信息值發送給控制器82，控制器82根據該信息值控制電極升降機構7停止運動，再按下暫停開關85后，控制器82控制電極升降機構7開始運動并加速10%~20%。
[0022]本實施例的調壓器83為磁性調壓器，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，通過液態熔渣，熔渣產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，在水冷結晶器6的強制冷卻下形成鑄錠；通過暫停開關85控制電極升降機構7實現自耗電極2的下降、暫停或加速；由于自耗電極2在熔融過程中重熔電流逐漸減小，通過電流調節開關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)將經電弧爐熔煉后的3根鋼鑄串聯焊接成一體，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，調整電流調節開關84對變壓器81的各檔電流進行調節，每隔10~15分鐘可手動調整電流調節開關84進行熔融電流的調節；
6)電渣重熔完成后所得的鋼錠經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)將經電弧爐熔煉后的4根鐵鑄串聯焊接成一體，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，調整電流調節開關84對變壓器81的各檔電流進行調節，一根鐵鑄熔融完成后，可手動調整電流調節開關84將電流調至4500~5000A后繼續熔融；
6)電渣重熔完成后所得的鐵錠經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)將經電弧爐熔煉后的5根銅鑄串聯焊接成一體，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，調整電流調節開關84對變壓器81的各檔電流進行調節，兩根銅鑄熔融完成后，可手動調整電流調節開關84將電流調至3500~4000A后繼續熔融；
6)電渣重熔完成后所得的銅錠經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退火處理后通過機加工得到成品。
2.如權利要求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，通過電流調節開關進行重熔電流的調節，以彌補自耗電極熔融過程中的電流損耗。
4.如權利要求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量<6個。
5.如權利要求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，所述爐體中央上側設有自耗電極，所述自耗電極下端依次設有渣池、金屬熔池和底水箱；所述爐體的側壁設有水冷結晶器；所述爐體外側設有通過升降臂與自耗電極連接的電極升降機構，其特征在于，所述升降臂的下端設有夾持機構，所述爐體外側設有主控柜，主控柜內包括變壓器，控制器和調壓器，主控柜上設有電流調節開關和暫停開關，所述變壓器通過短網導線經調壓器與自耗電極和底水箱相連，所述電流調節開關和暫停開關與控制器的輸入端相連。
7.如權利要求6所述用于 自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述控制器與調壓器的控制端相連，調壓器的輸出端與自耗電極相連，通過改變電流調節開關狀態調節自耗電極的重熔電流大小。
8.如權利要求6或7所述用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述電極升降機構通過交流電機驅動，所述控制器的輸出端與交流電機相連，控制器通過調節交流電機轉速控制電極升降機構的升降速度。
9.如權利要求6或7所述用于自耗電極電渣重熔的電渣爐，其特征在于，所述調壓器為磁性調壓器，所述控制器為可編程控制器。
10.如權利要求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 優先權日:2013年12月5日
【發明者】彭龍生 申請人:彭龍生