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一种细长型自耗电极坯的制作方法

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种细长型自耗电极坯的制作方法

技术领域

本发明属于特种冶金工程的技术领域,具体涉及一种细长型自耗电极坯的制作方法。

背景技术

电渣重熔技术是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法,其目的是提高金属纯度,改善铸锭结晶。传统的电渣重熔技术采用双支臂交换常压电渣炉,由于双支臂交换常压电渣炉存在磁场不对称、热效率低、损耗较大、元素烧损、成分、组织均匀性差以及在大气下重熔,自耗电极的熔化速度无法有效控制等缺点,容易造成电渣锭渣沟质量缺陷等问题。因此,现在的电渣重熔技术一般采用全密闭保护气氛电渣炉,使电渣重熔全过程所有的冶金反应参数,如渣温、渣成分、熔池深度和钢渣氧化性等始终保持不变,从而保证冶金反应和凝固条件恒定,获得成分均匀和洁净度高的钢锭。

如中国专利CN103602823B公开的一种自耗电极的电渣重熔方法及电渣炉,全密闭保护气氛电渣炉采用单支自耗电极坯重熔一支电渣锭的生产方式;为使电渣过程更为稳定,质量偏析小,一般选择锥度较小的自耗电极坯,但锥度较小的自耗电极坯难以直接采用钢锭模浇注制作,制作成功后的缩孔也较为严重;且为提高电渣锭的综合成材率,现多采用细长型电渣锭,细长型电渣锭所使用的细长型自耗电极坯的浇注制作更为困难;而采用锻造制作的周期较长、生产效率较低且成本较高。

发明内容

针对现有技术的上述不足,本发明的目的在于提供一种细长型自耗电极坯的制作方法,解决细长型自耗电极坯制作困难的技术问题,取得降低生产成本和提高生产效率的效果。

为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

一种细长型自耗电极坯的制作方法,包括如下步骤:

1)用钢锭模浇注成型两根电极坯段,所述电极坯段的一端面为斜面且倾斜角度为40~50°;

2)使两根电极坯段同轴,并使两根电极坯段上的两斜面平行正对;

3)将两根电极坯段上的两斜面贴合并焊接相连,得到细长型自耗电极坯。

进一步地,步骤1)中,所述电极坯段的外周面有锥度,电极坯段上所述斜面位于电极坯段的大径端。

进一步地,步骤1)中,电极坯段上靠近电极坯段上所述斜面的外周面上开设有两个对中槽,对中槽沿电极坯段的轴向延伸至电极坯段上所述斜面,两个对中槽分别位于斜面的顶端和底端。

进一步地,步骤2)包括如下子步骤:

21)将两根电极坯段置于自动对中焊接滚轮架上的水平焊接处,以使两根电极坯段同轴;

22)转动电极坯段,通过两根电极坯段上的对中槽,实现两根电极坯段的两斜面平行快速对正。

进一步地,步骤1)中所述钢锭模包括模身和成型模底座,模身内具有贯穿模身两端并呈柱状的模腔,成型模底座设于模腔一端,成型模底座朝向模身的面上沿模腔的轴向凸起形成有柱状的成型部,成型部延伸至模腔内,成型部的端面为斜面;成型模底座远离模身的面上开设有贯穿成型部的浇注孔。

进一步地,成型部的端面上沿模腔的轴向凸起形成有两个对中柱,两个对中柱分别位于端面的顶端和底端,对中柱位于成型部的端面边沿并与成型部的外周面有共面。

进一步地,浇注孔内匹配设有呈环柱状的耐火件,耐火件朝向模身的一端为斜面并与成型部的端面齐平。

进一步地,步骤1)中,电极坯段上所述斜面的倾斜角度为45°。

进一步地,步骤3)中,采用氩弧焊,且焊接用的焊材与电极坯段的材质相同。

进一步地,步骤3)中,所述细长型自耗电极坯的同轴度偏差不大于10mm。

相比现有技术,本发明具有如下有益效果:

1、本发明所述一种细长型自耗电极坯的制作方法,将细长型自耗电极坯拆分成两段进行浇注,浇注两根较短的电极坯段相较于直接浇注制作细长型自耗电极坯的难度较低,将两根电极坯段沿轴向叠焊连接即可得到细长型自耗电极坯,该方法成材率高,可有效提高细长型自耗电极坯的制作效率,降低制作成本;可有效解决细长型自耗电极坯制作困难的技术问题,取得降低生产成本和提高生产效率的效果。

2、本发明将电极坯段用于焊接相连的一端设计成斜面,并电极坯段用于焊接斜面的角度限定在45°,这样,在电渣重熔过程中,当自耗电极熔化并接近焊接处时,处于下端的自耗电极斜面的顶端最后熔化,从而避免采用两根电极坯段叠焊时,处于下端的自耗电极,在焊接处发生掉块现象,有利于保证冶金质量;另外,斜面焊接还可以增加焊接面积,从而提高焊接强度。

3、本发明提供了制作所述电极坯段的钢锭模,并采用模身和成型模底座组合的形式,便于在细长型自耗电极坯的生产制作过程中对模身进行维护和修理;可单独更换模身和成型模底座,避免整个制作模具一起报废,可有效降低细长型自耗电极坯的生产制作成本。

附图说明

图1为实施例中所述自耗电极与电渣锭位置关系的示意图;

图2为实施例中所述电极坯段的俯视图;

图3为实施例中所述电极坯段的立体图;

图4为实施例中所述细长型自耗电极坯的立体图;

图5为实施例中所述钢锭模的径向截面图;

图6为实施例中所述模身的径向截面图;

图7为实施例中所述模身的侧视图;

图8为实施例中所述成型模底座的立体图;

图9为实施例中所述耐火件的径向截面图;

其中,电渣锭1,金属熔池2,自耗电极端头3,液态渣池4,自耗电极5;电极坯段6,对中槽7;模身8,成型模底座9,模腔10,成型部11,浇注孔12,对中柱13,耐火件14。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例:

请参见图2、图3和图4,一种细长型自耗电极坯的制作方法,包括如下步骤:

1)用钢锭模浇注两根电极坯段6,所述电极坯段6的一端面为斜面且倾斜角度为40~50°;本实施例中,为降低电极坯段6上所述斜面浇注成型的难度,所选取电极坯段6上所述斜面的倾斜角度为45°,45°为最佳的一个倾斜角度,便于焊接操作,且可以避免在电渣重熔过程中于焊接处发生掉块现象。

2)使两根电极坯段6同轴,并使两根电极坯段6上的两斜面平行正对;本实施例中,采用氩弧焊,且焊接用的焊材与电极坯段6的材质相同,以防止两电极坯段6焊接处的化学成分的变化;

3)将两根电极坯段6上的两斜面贴合并焊接相连,得到细长型自耗电极坯;本实施例中,要求所述细长型自耗电极坯的同轴度偏差小于或等于10mm,以防止自耗电极在熔炼过程中产生偏离中心而与结晶器相碰,造成电源短路或将结晶器击穿。

本发明所述一种细长型自耗电极坯的制作方法,将细长型自耗电极坯拆分成两段进行浇注,浇注两根较短的电极坯段6相较于直接浇注制作细长型自耗电极坯的难度较低,将两根电极坯段6沿轴向叠焊连接即可得到细长型自耗电极坯,该方法成材率高,可有效提高细长型自耗电极坯的制作效率,降低制作成本;可有效解决细长型自耗电极坯制作困难的技术问题,取得降低生产成本和提高生产效率的效果。

另外,请参见图1,电渣锭1被电渣重熔的一端形成金属熔池2,其斜度角度一般不超过45°,金属熔池2与自耗电极端头3之间为液态渣池4,大多数自耗电极5熔化端面,即自耗电极端头3与液态渣池4的角度不超过30°;若采用两段自耗电极坯平焊对接而成的细长型自耗电极坯,在电渣重熔过程中,当自耗电极融化并接近焊接处时,处于下端的自耗电极表面焊接处先熔化,焊接材料熔化后处于心部未熔化的电极坯就会掉落,即焊接处下方剩余的部分自耗电极坯掉落,会产生异金属质量问题,从而影响冶金质量。

因此,本发明将电极坯段6用于焊接相连的一端设计成斜面,并电极坯段6用于焊接斜面的角度限定在45°,这样,在电渣重熔过程中,当自耗电极5熔化并接近焊接处时,由于自耗电极坯焊接处的端头是45°的斜面,斜面的顶端最后熔化,从而避免采用两根电极坯段叠焊时,处于下端的自耗电极,在焊接处发生掉块现象,有利于保证冶金质量;另外,斜面焊接还可以增加焊接面积,从而提高焊接强度。

请参见图2、图3和图4,步骤1)中,所述电极坯段6的外周面有锥度,电极坯段6上所述斜面位于电极坯段6的大径端;这样,与传统直接浇注成一根细长型自耗电极坯相比,其整体锥度更小、缩孔更小,有利于电渣过程的稳定,质量偏析小;两根电极坯段6的大径端焊接相连,不仅可增加焊接面积,提高焊接强度,还可以提高焊接而成的细长型自耗电极坯整体的结构强度。

请参见图2、图3和图4,步骤1)中,电极坯段6上靠近电极坯段6上所述斜面的外周面上开设有两个对中槽7,对中槽7沿电极坯段6的轴向延伸至电极坯段6上所述斜面,两个对中槽7分别位于斜面的顶端和底端;这样,在焊接前,可借助对中槽7将两根电极坯段6的两斜面正对贴合,可降低焊接时,两根电极坯段6同轴的难度,从而提高生产效率;

由于全密闭保护气氛电渣炉有保护罩,使得熔炼过程不能调整自耗电极与结晶器的距离,因此要求假电极与自耗电极焊接后保持平直,以避免自耗电极在熔炼过程中因自耗电极偏离中心而与结晶器相碰,造成电源短路或将结晶器击穿的事故;因此,本实施例中采用现有的自动对中焊接滚轮架来保证两根电极坯段焊接的同轴度,并借助对中槽使两根电极坯段的斜面正对,即步骤2)包括如下子步骤:

21)将两根电极坯段6置于自动对中焊接滚轮架(图中未示出)上的水平焊接处,以使两根电极坯段6同轴;

22)转动电极坯段6,通过两根电极坯段6上的对中槽,实现两根电极坯段6的两斜面平行快速对正。

请参见图5至图8,本实施例中,步骤1)中所述钢锭模包括模身8和成型模底座9,模身内8具有贯穿模身8两端并呈柱状的模腔10,成型模底座9设于模腔10一端,成型模底座9朝向模身8的面上沿模腔10的轴向凸起形成有柱状的成型部11,成型部11延伸至模腔10内,成型部11的端面为斜面;成型模底座9远离模身8的面上开设有贯穿成型部11的浇注孔12。实际使用时,模身8竖向放置,成型模底座9设于模腔10的底端。

在浇注制作时,在模身8上端设置密封件将模腔10对应端封闭,再将成型模底座9安装在模身8底端并使成型部11伸入模腔10内,然后自下往上从成型模底座9上的浇注孔12向模腔10内注入用于制作自耗电极坯的熔融金属液,模腔10成型电极坯段6的外周面,成型部11端部的斜面成型电极坯段6上的所述斜面,待金属液冷却后脱模,切割掉因浇注孔12内多余金属液而形成于斜面上的凸块,即可得到电极坯段6;本发明将该细长型自耗电极坯的制作模具设计成模身8和成型模底座9组合的形式,便于在细长型自耗电极坯的生产制作过程中对模身8进行维护和修理;可单独更换模身8和成型模底座9,避免整个制作模具一起报废,可有效降低细长型自耗电极坯的生产制作成本。

本实施例中,设计模身8内的模腔10有锥度以浇注成型电极坯段6的锥度,成型模底座9位于模腔10的大径端,成型部11的外周面有锥度并与模腔10的锥度匹配,这样,成型部11的外周面与模腔10壁紧密贴合,不仅有利于浇注,也便于成型模底座9与模身8的安装连接。

请参见图6和图8,本实施例中,成型部11的端面上沿模腔10的轴向凸起形成有两个对中柱13,两个对中柱13分别位于该倾斜端面的顶端和底端,对中分布,对中柱13位于成型部11的端面边沿并与成型部11的外周面有共面;这样,成型部11端部的斜面成型电极坯段6端部的斜面时,对中柱13可在电极坯段6的外周面上成型延伸至斜面的对中槽7,一次浇注成型,无需后续再开设对中槽7,使用时,便于两根电极坯段的快速对正,并且使两根电极坯段6的两斜面平行正对,提高两支斜焊坯料的同轴度及生产效率。

请参见图5和图9,本实施例中,在浇注孔12内匹配设有呈环柱状的耐火件14,耐火件14朝向模身8的一端呈斜面并与成型部11的端面齐平;可免熔融金属液直接冲刷浇注孔12,提高成型模底座9的使用寿命;

为使耐火件14与浇注孔12紧密配合,并避免在浇注时,耐火件14落入模腔10内;设置浇注孔12有锥度,浇注孔12的大径端朝向模身8,耐火件14的外周面有锥度,耐火件14的小径端朝向模身8,耐火件14采用耐火材料,本实施例中采用高铝砖,耐火件14挤压设于浇注孔12内;

耐火件14的内孔具有5%的锥度,耐火件14内孔的大径端朝向模身8。

本发明解决了细长型电渣锭使用的细长型自耗电极坯的制作难题,提供了一个可行的解决方案,对其它类似自耗电极坯的制作提供了一个可借鉴解决方案,对推广全密闭保护气氛电渣炉的使用作出了一定的贡献;本发明将焊接面设计成斜面,可避免电渣重熔过程中出现焊接处出现掉块现象,有利于保证冶金质量;本发明与传统常采用的锻造制作方式比较,生产制作的生产成本低,制作周期短,生产效率高,具有重大的经济效益。

最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术分类

06120115633191