[发明专利]一种使用电化学脱氧的电渣重熔设备及电渣重熔方法

权利要求书

1.一种使用电化学脱氧的电渣重熔设备，所述电渣重熔设备包括结晶器(1)、自耗电极(2)、第一电源(3)和第二电源(4)；其特征在于，所述结晶器(1)由结晶器单元(11)和还原层(12)组合而成；所述第一电源(3)与结晶器(1)和自耗电极(2)相连通；所述第二电源(4)的一端与还原层(12)相连通，另一端与自耗电极(2)或结晶器(1)相连通；所述结晶器(1)上端设有用于容纳还原性气体的气体保护罩(5)；所述自耗电极(2)位于气体保护罩(5)内；所述结晶器(1)的内底部形成含有钢锭的金属熔池层(13)，所述金属熔池(13)的上部悬浮有液渣层(14)；所述自耗电极(2)部分插入液渣层(14)内。

2.如权利要求1所述的使用电化学脱氧的电渣重熔设备，其特征在于，所述结晶器单元(11)和还原层(12)相互绝缘；所述还原层(12)主要由石墨组成。

3.如权利要求1所述的使用电化学脱氧的电渣重熔设备，其特征在于，所述还原层(12)主要由如下重量份数的组分组成：

石墨50-75硅藻土10-12聚甲基丙烯酸甲酯5-7.5

二氧化硅24-30聚对苯二甲酸乙二醇酯5-7.5

环氧化甘油三酸酯3-5。

4.利用权利要求1所述的电渣重熔设备进行的电渣重熔方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：向结晶器(1)内注入液渣，将结晶器(1)、自耗电极(2)与第一电源(3)连通，形成回路，同时向气体保护罩(5)内不断通入还原性气体；电渣重熔开始，插入液渣层(14)内的自耗电极(2)开始熔化，熔融金属汇聚成液态滴落，穿过液渣层(14)，进入结晶器(1)底部形成金属熔池层(13)，然后慢慢凝固形成钢锭；

步骤2：当液渣层(14)内的金属液上升至还原层(12)时，将还原层(12)与第二电源(4)接通，在电场的作用下驱动金属液中氧离子定向移动至还原层(12)表面，金属液中氧离子浓度降低迫使金属熔池层(13)钢锭表面的溶解氧向金属液移动，金属液开始脱氧；

步骤3：脱氧同时，将钢锭从结晶器(1)中抽出。

5.如权利要求4所述的电渣重熔方法，其特征在于，所述步骤2中，第二电源输出电压为10-20V；输出电流为10-25A，脉冲频率为1-5KHz。

6.如权利要求4所述的电渣重熔方法，其特征在于，所述步骤1中，第一电源的输出电压为35-55V；输出电流为0.03S_a-0.04S_a，S_a表示自耗电极横截面积。

7.如权利要求4所述的电渣重熔方法，其特征在于，所述步骤1中通入的还原性气体为H₂、CO或H₂与CO的混合气体。

8.如权利要求7所述的电渣重熔方法，其特征在于，通入的还原性气体为H₂与CO的混合气体，所述H₂和CO的体积比为0.1:3；通入还原性气体的速率为45L/min。

9.如权利要求4所述的电渣重熔方法，其特征在于，所述钢锭的抽出速率为8-11.5mm/min。

10.如权利要求4所述的电渣重熔方法，其特征在于，所述向结晶器(1)内注入液渣前还包括自耗电极的制备；所述自耗电极由重量份数为0-15份的钢铁、20-25份的铸铁、0-5份的铜合金、0-1份的钛合金和0-1份的铝组成；所述自耗电极的制备方法包括：将钢铁、铸铁、铜合金、钛合金及铝经真空度为75Pa感应熔炼或采用转炉、真空钢包冶炼，在1320℃进行模铸或连铸，然后加热至1150℃锻造5-10h后，再将温度降至1050℃锻造2-3h，再降至900℃锻造1-2h，锻造成各处横截面均相等，锻造后经850℃保温5h，然后以15℃/分钟的速度降至720℃保温5小时，取出，表面进行打磨，去除氧化层，制得自耗电极，其长度为1000-1500mm，直径为结晶器内径的0.8-0.9倍。

11.如权利要求4所述的电渣重熔方法，其特征在于，所述方法还包括结晶器(1)的处理步骤；所述结晶器是由重量份数为50-55份的铜和40-50份的钢经焊接制备而成；所述处理步骤包括：将结晶器内表面打磨光滑，并在结晶器内均匀布设水道，通入冷却水，进水温度为25-30℃，出水温度不超过50℃。