[发明专利]渣金间外加电场脱氧用旋转电极装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极装置，特别是一种电化学脱氧电极装置，应用于冶金电化学精炼和电化学合金化等技术领域。 

背景技术

在我国转炉炼钢作为主要的炼钢方式，在其冶炼过程中往往带入大量的氧。这使得脱氧成为钢的精炼过程中尤为重要的环节，氧的含量直接影响钢材的质量。然而传统的脱氧方法很难达到较高纯净度且生产效率不高。在现有的渣金间外加电场电化学无污染脱氧法，其主要原理是在熔化的金属液与炉渣之间，通过插入熔渣的顶电极和置于金属液的底电极由直流脉冲电源施加电场，顶电极接电源的正极，底电极接电源的负极，通过控制氧离子在熔渣体系中的传导方向和速度，从而实现金属液的无污染脱氧。如公开号为CN101235430A发明专利公开了一种钢包炉中外加电场无污染脱氧精炼的方法，在熔化的钢液或金属液和熔渣之间，通过插入熔渣的顶电极和置于钢液中的底电极，由外加直流电源施加电场，同时在钢包炉中对钢液或金属液进行搅拌和实现气氛控制的条件下，控制氧离子在熔渣体系中的传导方向和速度以及增强溶解氧在钢液或金属液中的传质，从而实现钢液或金属液的无污染脱氧精炼。这是一种利用外加电场对金属中的氧加以定向引导，从而达到脱氧的目的的新方法。但研究发现氧元素在渣金间的扩散以及电极和熔渣之间的电导率是影响脱氧速率的重要因素，因此必须要加大氧元素在渣中的传递速率，提高电极与熔渣之间的电导率。 

电极对渣金间电化学脱氧起着至关重要的作用，现有的一种新型的电极材料，其包括一电极外壳，电极外壳导电；一密封件，其与电极外壳的开口端密封连接，在电极外壳内形成一空腔，空腔内设有脱氧剂；其特征在于，电极外壳包括：一内层，其为致密混合导体透氧膜，致密混合导体透氧膜具有钙钛矿结构；一外层，其为多孔材料导电层。采用本发明的电极可以促进氧在阳极的电化学反应以及氧气在熔渣中的排除，同时有效防止了阳极其他离子的电极反应，提高了电流效率和脱氧效率。但是这种电极的缺点在于制作工艺复杂，材料昂贵。因此，由于技术本身的不足使渣金间传质过程受到很大的制约，这也是冶金电化学精炼和电化学合金化需要研究和亟待解决的关键问题。 

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的缺陷，提供一种渣金间外加电场脱氧用旋转电极装置，用于外加电场无污染脱氧，在渣金间外加直流电场无污染脱氧方法的基础上，电极采用这种能搅拌熔渣或钢液的具有特殊结构的电极，增大了扩散驱动力，加速传质过程，可以提高脱氧效率和脱氧速率，本发明电极的制作工艺简单，材料成本低，适合工业化应用。 

为达到上述发明创造目的，本发明的构思如下： 

将用于渣金间外加电场的电极制作成一种具有搅拌桨功能的特殊的结构的电极，使电极不仅不影响导电效率，同时还能对钢液和熔渣进行搅拌，既能增加电子的转移速率又能提高氧的传递速率，从而大大提高脱氧的速率。

根据以上发明构思，本发明采用下述技术方案： 

一种渣金间外加电场脱氧用旋转电极装置，包括阳极电极、阴极电极、直流电源及其金属导线，阳极电极的一端浸入装载在炉体内的待脱氧钢液上方的熔渣中，直流电源的正极通过一条金属导线与阳极电极的一端电连接，阴极电极作为底电极安装在炉体上，阴极电极的一端穿过炉体的壳体与待脱氧钢液直接接触，使待脱氧钢液和阴极电极一起构成熔渣的阴极系统，阴极电极的另一端通过另一条的金属导线与直流电源的负极电连接，使直流电源、阳极电极和阴极电极之间形成导电通路，并通入直流电流，阳极电极由浸入熔渣中的搅拌头部分和阳极电极本体的旋转轴部分采用一体成型，阳极电极相对于熔渣的空间位置不变，阳极电极能实现可控自旋，金属导线通过电刷与阳极电极的旋转轴部分电连接，设于在炉体外部的可调转速电动机的电主轴同轴传动阳极电极，可调转速电动机的电主轴端通过绝缘材料制作的联轴器与阳极电极的端部固定连接，使阳极电极进行轴向旋转，进而带动阳极电极的搅拌头部分对熔渣进行搅拌，搅拌头部分的转速根据熔渣的粘度来调节。

作为本发明技术方案的改进，阴极电极与阳极电极具有相同结构，即阴极电极由浸入待脱氧钢液中的搅拌头部分和阴极电极本体的旋转轴部分采用一体成型，阴极电极的旋转轴部分转动安装在炉体上，阴极电极能实现可控自旋，金属导线也通过电刷与阴极电极的旋转轴部分电连接，另有一台可调转速电动机的电主轴同轴传动阴极电极，可调转速电动机的电主轴端也通过绝缘材料制作的联轴器与阴极电极的端部固定连接，使阴极电极进行轴向旋转，进而带动阴极电极的搅拌头部分对待脱氧钢液进行搅拌，搅拌头部分的转速根据待脱氧钢液的粘度来调节。