專利名稱：組合式電渣爐結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電渣爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電淦爐生產(chǎn)的結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
電渣重熔是一種二次精煉技術(shù)，集鋼水二次精煉與定向凝固相結(jié)合的綜合 冶金鑄造過(guò)程。其原理是電流通過(guò)液態(tài)渣池渣阻熱，將金屬電極熔化，熔化的
^屬匯集成熔滴，滴落時(shí)穿過(guò)渣層ii7v金屬熔池，然后于水冷結(jié)晶器中結(jié)晶凝
固成鋼錠。在電極端頭液滴形成階段，以及液滴穿過(guò)渣池滴落階段，鋼-渣充分 接觸，鋼中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。鋼中有害元素(疏、鉛、銻、鉍、錫) 通過(guò)鋼-渣反應(yīng)和高溫氣化比較有效地去除。液態(tài)^屬在渣池覆蓋下，基本上避 免了再氧化。因?yàn)槭窃阢~制水冷結(jié)晶器內(nèi)熔化、精煉、凝固的，這就杜絕了耐 火材料對(duì)鋼的污染。鋼錠凝固前，在它的上端有金屬熔池和渣池，起保溫和補(bǔ) 縮作用，保證鋼錠的致密性。上升的渣池在結(jié)晶器內(nèi)壁上形成一層薄渣殼，不 僅使鋼錠表面光潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導(dǎo)，有利于鋼 錠自下而上的定向結(jié)晶。由于以上原因，電渣重熔生產(chǎn)的鋼錠的質(zhì)量和性能得
到改進(jìn)，合^r鋼的低溫、室溫和高溫下的塑性和沖擊韌性增強(qiáng)，鋼材4吏用壽命 延長(zhǎng)。
電渣冶金行業(yè)習(xí)慣上把40t錠以上的結(jié)晶器稱為大型結(jié)晶器。公知的結(jié)晶 器一般為單件式結(jié)構(gòu)，所謂單件式結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器是這樣一種結(jié)構(gòu)，它與鋼錠的 形狀相適配而且為整體式。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于小型結(jié)晶器來(lái)說(shuō)，缺點(diǎn)并不突出，但 對(duì)于大型結(jié)晶器來(lái)說(shuō)，從設(shè)備配套、工藝操作、結(jié)晶器制造等方面存在一系列 的問(wèn)題。
(1)電渣爐配套方面使用單件式大型結(jié)晶器煉鋼時(shí)，要使電渣爐滿足 生產(chǎn)，在結(jié)晶器底部初始煉鋼階段，電極和假電極要很長(zhǎng)，并且電渣爐橫臂的 上下有效行程要很大，爐體立柱很高，立柱橫臂的穩(wěn)定性變差，這樣增加了電渣爐的技術(shù)難度。
(2) 鋼錠制造成本方面假電極長(zhǎng)度增加后，電渣爐的輸出電壓和爐口 電壓壓降增大，無(wú)功損耗加大，從而提高了生產(chǎn)成本。
(3) 結(jié)晶器制造方面受材料規(guī)格限制，以240t錠電渣重熔結(jié)晶器為例， 此結(jié)晶器需用銅板規(guī)格為5050 x 9708mm，單件重量17. 62t，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)銅板的 最大規(guī)格為3000 x 6000咖，單件重量不得超過(guò)6. 5t，因此單件式結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。
作為本申請(qǐng)的發(fā)明人，長(zhǎng)期致力于電渣爐結(jié)晶器的設(shè)計(jì)和制造，擁有豐富 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)發(fā)明人的潛心研究，創(chuàng)造性地克服了大型電渣爐結(jié)晶器所存 在的上述技術(shù)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種組合式電渣爐結(jié)晶器，該結(jié)晶器 在利用現(xiàn)有g(shù)銅板的情況下可以與大型鋼錠相適配，且可以有效縮短電極和 假電極的長(zhǎng)度，從而減小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩(wěn)定性， 減少功率損耗，降低電渣爐的制造和使用成本。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是組合式電渣爐結(jié)晶器，包括 至少兩個(gè)單體，所述的單體在使用時(shí)自下而上逐個(gè)疊放在一起，所述的每一個(gè) 單體包括一個(gè)銅質(zhì)的內(nèi)筒體； 一個(gè)鋼質(zhì)的外筒體；兩個(gè)鋼質(zhì)的法蘭盤，其中， 一個(gè)法蘭盤分別與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端部和外筒體的一個(gè)端部固定連接，另一 個(gè)法蘭盤分別與所述內(nèi)筒體的另 一個(gè)端部和外筒體的另 一個(gè)端部固定連接；所 述的內(nèi)筒體、外筒體和法蘭盤共同圍成了一個(gè)密閉的冷卻水腔。
作為一種改進(jìn)，所述的每一個(gè)單體還包括兩個(gè)鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)，其中， 一個(gè) 過(guò)渡環(huán)焊接于所述內(nèi)筒體的一個(gè)端部外周面與法蘭盤的內(nèi)周面之間，另 一個(gè)過(guò) 渡環(huán)焊接于所迷內(nèi)筒體的另 一個(gè)端部外周面和另 一個(gè)法蘭盤的內(nèi)周面之間。
作為一種改進(jìn)，所述過(guò)渡環(huán)的外端面與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端面平齊；與其 它單體鄰接的法蘭盤的外端面與相應(yīng)的過(guò)渡環(huán)的外端面有一個(gè)高度差。
采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是由于結(jié)晶器包括至少兩個(gè) 單體，使用時(shí)，先將第一節(jié)單體放置于平臺(tái)上，當(dāng)鋼錠冷凝成型充滿第一節(jié)單體后，再自下而上疊放第二節(jié)單體，以此類推。采用這種結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器進(jìn)行冶 煉時(shí)，通過(guò)結(jié)晶器的"逐步增高"，可以大大縮短電極和假電極的長(zhǎng)度，從而減 小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩(wěn)定性，減少功率損耗，降低電 渣爐的制造和使用成本。組合式結(jié)構(gòu)對(duì)電渣爐的配套要求低、冶煉工藝無(wú)需變 動(dòng)，并且對(duì)其中的單體進(jìn)行靈活的組合從而進(jìn)行不同-屯位鋼錠的熔煉，做到一 機(jī)多用，降低了鋼錠的制造成本。
由于每一個(gè)單體還包括兩個(gè)鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)，在預(yù)熱狀態(tài)下，先將鋼質(zhì)的過(guò) 渡環(huán)焊接到銅質(zhì)的內(nèi)筒體的端部上，然后再將鋼質(zhì)的法蘭盤與鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)在 冷狀態(tài)下焊接在一起。這種結(jié)構(gòu)是在充分考慮到如下的因素后，而做出的創(chuàng)造
性改進(jìn)1)銅質(zhì)的內(nèi)筒體與鋼質(zhì)的法蘭盤的厚度和面積都較大；2)銅、鋼線 膨脹系數(shù)相差較大(銅為16, 8，鐵為12),若直接將鋼質(zhì)的法蘭盤焊接在銅質(zhì) 的內(nèi)筒體上，焊后收縮應(yīng)力極易將銅鋼連接處拉裂。過(guò)渡環(huán)厚度較小，冷卻收 縮過(guò)程中在焊縫的拉力作用下可相對(duì)收縮，產(chǎn)生的應(yīng)力小，從而保證焊縫不產(chǎn) 生裂痕。此后，再將鋼質(zhì)的法蘭盤與鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)焊接在一起，其焊縫便不會(huì) 受到銅、鋼線膨脹系數(shù)相差較大的影響，從而保證焊接質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)對(duì)大型 電渣爐結(jié)晶器的制造具有重要意義。
由于所述過(guò)渡環(huán)的外端面與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端面平齊；與其它單體鄰接 的法蘭盤的外端面與相應(yīng)的過(guò)渡環(huán)的外端面有一個(gè)高度差。上述結(jié)構(gòu)的作用體 現(xiàn)在兩個(gè)方面1 )可以在兩個(gè)單體的連接端面處形成一個(gè)"迷宮式"密封結(jié)構(gòu)， 這樣，即便是熔渣越過(guò)內(nèi)筒體的結(jié)合端面，它也會(huì)在所述的高度差形成的環(huán)形 縫隙內(nèi)沉積，而不會(huì)直接從法蘭盤的接觸端面之間的縫隙流出，從而提高密封 效果，減少安全事故的發(fā)生。2)與其它單體鄰接的法蘭盤的外端面與相應(yīng)的過(guò) 渡環(huán)的外端面有一個(gè)高度差，兩個(gè)單體上下疊放時(shí)，可起到徑向定位的作用， 而不用另設(shè)定位裝置。 附困說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是

圖1中I處的放大圖中1、第一單體；11、第一內(nèi)筒體；12、第一外筒體；13、第一過(guò)渡環(huán)； 14、第一法蘭盤；2、第二單體；21、第二內(nèi)筒體；22、第二外筒體；23、第二 過(guò)渡環(huán)；24、笫二法蘭盤；3、第三單體。 *^實(shí)施方式
圖1公開(kāi)了本發(fā)明公開(kāi)了組合式一種大型電渣爐結(jié)晶器在上下疊放時(shí)的結(jié) 構(gòu)剖^見(jiàn)圖。如圖l所示，該結(jié)晶器由第一單體l、第二單體2和第三單體3組 成。
如圖1和圖2共同所示，第一單體l包括一個(gè)銅質(zhì)的第一內(nèi)筒體ll、 一個(gè) 鋼質(zhì)的第一外筒體12、兩個(gè)鋼質(zhì)的第一過(guò)渡環(huán)13和兩個(gè)鋼質(zhì)的第一法蘭盤14。
一個(gè)第一過(guò)渡環(huán)13焊接于所述第一內(nèi)筒體11的一個(gè)端部的外周面和一個(gè) 第 一法蘭盤14的內(nèi)周面之間，另 一個(gè)第一過(guò)渡環(huán)13焊接于所述第一 內(nèi)筒體11 的另一個(gè)端部的外周面和另一個(gè)第一法蘭盤的內(nèi)周面14之間。所述的第一內(nèi)筒 體ll、第二外筒體12、第三單體3和第一法蘭盤14共同圍成了一個(gè)密閉的冷 卻水腔。
第二單體2包括一個(gè)銅質(zhì)的第二內(nèi)筒體21、 一個(gè)鋼質(zhì)的第二外筒體22、兩 個(gè)鋼質(zhì)的第二過(guò)渡環(huán)23和兩個(gè)第二法蘭盤24。第二單體2與第一單體1以及 第三單體3的結(jié)構(gòu)完全相同。
如圖2所示，第一過(guò)渡環(huán)13的外端面與第一內(nèi)筒體11的一個(gè)端面平齊， 第二過(guò)渡環(huán)23的外端面與第二內(nèi)筒體21的一個(gè)端面平齊。第一法蘭盤14的外 端面與第一過(guò)渡環(huán)13的外端面有一個(gè)高度差，第二法蘭盤24的外端面與第二 過(guò)渡環(huán)23的外端面也有一個(gè)高度差，毫無(wú)疑問(wèn)，這兩個(gè)高度差是相等的。所有 單體中相鄰接的端部都使用圖2示出的結(jié)構(gòu)。
使用時(shí)，先將第一單體l放置于平臺(tái)上，當(dāng)鋼錠冷凝成型充滿第一單體l 后，再自下而上疊放第節(jié)單體2，以此類推。本發(fā)明所揭示的結(jié)晶器不局限于 單體的數(shù)量，也可以是兩節(jié)或三節(jié)以上，其發(fā)明構(gòu)思主要體現(xiàn)在將原本整體式 的結(jié)晶器分解成多個(gè)可上下疊放的單體結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器進(jìn)4亍冶煉
6時(shí)，通過(guò)結(jié)晶器的"逐步增高"，可以大大縮短電極和假電極的長(zhǎng)度，從而減小 電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩(wěn)定性，減少功率損耗，降低電渣 爐的制造和使用成本。組合式結(jié)構(gòu)對(duì)電渣爐的配套要求低、冶煉工藝無(wú)需變動(dòng)， 并且對(duì)其中的單體進(jìn)行靈活的組合從而進(jìn)行不同噸位鋼錠的熔煉，做到一機(jī)多 用，降低了鋼錠的制造成本。
由于每一個(gè)單體還包括兩個(gè)鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)，在預(yù)熱狀態(tài)下，先將鋼質(zhì)的過(guò) 渡環(huán)焊接到銅質(zhì)的內(nèi)筒體的端部上，然后再將鋼質(zhì)的法蘭盤與鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)在 冷狀態(tài)下焊接在一起。這種結(jié)構(gòu)是在充分考慮到如下的因素后，而做出的創(chuàng)造
性改進(jìn)1)銅質(zhì)的內(nèi)筒體與鋼質(zhì)的法蘭盤的厚度和面積都較大；2)銅、鋼線 膨脹系數(shù)相差較大(銅為16.8，鐵為12),若直接將鋼質(zhì)的法蘭盤焊接在銅質(zhì) 的內(nèi)筒體上，焊后收縮應(yīng)力極易將銅鋼連接處拉裂。過(guò)渡環(huán)厚度較小，冷卻收 縮過(guò)程中在焊縫的拉力作用下可相對(duì)收縮，產(chǎn)生的應(yīng)力小，從而保證焊縫不產(chǎn) 生裂痕。此后，再將鋼質(zhì)的法蘭盤與鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)焊接在一起，其焊縫^f更不會(huì) 受到銅、鋼線膨脹系數(shù)相差較大的影響，從而保證焊接質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)對(duì)大型 電渣爐結(jié)晶器的制造具有重要意義。
由于所述過(guò)渡環(huán)的外端面與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端面平齊；與其它單體鄰接 的法蘭盤的外端面與相應(yīng)的過(guò)渡環(huán)的外端面有一個(gè)高度差。上述結(jié)構(gòu)的作用體 現(xiàn)在兩個(gè)方面l)可以在兩個(gè)單體的連接端面處形成一個(gè)"迷宮式"密封結(jié)構(gòu)， 這樣，即便是熔渣越過(guò)內(nèi)筒體的結(jié)合端面，它也會(huì)在所迷的高度差形成的環(huán)形 縫隙內(nèi)沉積，而不會(huì)直接從法蘭盤的接觸端面之間的縫隙流出，從而提高密封 效果，減少安全事故的發(fā)生。2)用于上下疊放的法蘭盤的外端面與相應(yīng)的過(guò)渡 環(huán)的外端面有一個(gè)高度差，兩個(gè)單體上下疊放時(shí)，可起到徑向定位的作用，而 不用另設(shè)定位裝置。
權(quán)利要求
1.組合式電渣爐結(jié)晶器，其特征在于包括至少兩個(gè)單體，所述的單體在使用時(shí)自下而上逐個(gè)疊放在一起，所述的每一個(gè)單體包括一個(gè)銅質(zhì)的內(nèi)筒體；一個(gè)鋼質(zhì)的外筒體；兩個(gè)鋼質(zhì)的法蘭盤，其中，一個(gè)法蘭盤分別與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端部和外筒體的一個(gè)端部固定連接，另一個(gè)法蘭盤分別與所述內(nèi)筒體的另一個(gè)端部和外筒體的另一個(gè)端部固定連接；所述的內(nèi)筒體、外筒體和法蘭盤共同圍成了一個(gè)密閉的冷卻水腔。
2. 如權(quán)利要求l所述的組合式電渣爐結(jié)晶器，其特征在于所述的每一個(gè)單體 還包括兩個(gè)鋼質(zhì)的過(guò)渡環(huán)，其中， 一個(gè)過(guò)渡環(huán)焊接于所述內(nèi)筒體的一個(gè)端部外 周面與法蘭盤的內(nèi)周面之間，另 一個(gè)過(guò)渡環(huán)焊接于所述內(nèi)筒體的另 一個(gè)端部外 周面和另 一個(gè)法蘭盤的內(nèi)周面之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的組合式電渣爐結(jié)晶器，其特征在于所述過(guò)渡環(huán)的外端 面與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端面平齊；與其它單體鄰接的法蘭盤的外端面與相應(yīng)的 過(guò)渡環(huán)的外端面有一個(gè)高度差。
4. 如權(quán)利要求3所述的組合式電渣爐結(jié)晶器，其特征在于所述單體的數(shù)量是 3個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種組合式電渣爐結(jié)晶器，包括至少兩個(gè)單體，所述的單體在使用時(shí)自下而上逐個(gè)疊放在一起，所述的每一個(gè)單體包括一個(gè)銅質(zhì)的內(nèi)筒體；一個(gè)鋼質(zhì)的外筒體；兩個(gè)鋼質(zhì)的法蘭盤，其中，一個(gè)法蘭盤分別與所述內(nèi)筒體的一個(gè)端部和外筒體的一個(gè)端部固定連接，另一個(gè)法蘭盤分別與所述內(nèi)筒體的另一個(gè)端部和外筒體的另一個(gè)端部固定連接；所述的內(nèi)筒體、外筒體和法蘭盤共同圍成了一個(gè)密閉的冷卻水腔。本發(fā)明將原本整體式的結(jié)晶器分解成多個(gè)可上下疊放的單體結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器進(jìn)行冶煉時(shí)，可以大大縮短電極和假電極的長(zhǎng)度，從而減小電渣爐橫臂的上下行程，提高電渣爐橫臂的穩(wěn)定性，減少功率損耗，降低電渣爐的制造和使用成本。
文檔編號(hào)C22B9/193GK101555553SQ200910015200
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者張培榮 申請(qǐng)人:濰坊亞?wèn)|冶金設(shè)備有限公司