[发明专利]一种制备复合钢锭的设备及方法

权利要求书

1.一种制备复合钢锭的设备，其特征在于，其包括：

导电结晶器，其包括上开口和下开口的筒状结构，所述筒状结构包括第一直径；

自耗电极组件，其包括多个自耗电极，所述多个自耗电极自所述导电结晶器的上开口伸入所述筒状结构，并与所述筒状结构内圆周面间隔第一距离；以及

与所述导电结晶器和所述自耗电极组件电连接的第一电源；其中

所述第一距离小于所述第一直径的一半；

所述导电结晶器的筒状结构自上而下包括与所述第一电源电连接的导电段、用于将所述导电段和导热段电气隔绝的绝缘段和用于将所述导电结晶器内外空间可导热地隔离的导热段，其中，

所述导热段内壁上与绝缘段下边缘隔开第二距离的位置设置有液位检测器。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，多个所述自耗电极并联后与所述第一电源电连接。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括一外接的控制系统，所述导电结晶器的下开口正中央下方设有抽锭装置，所述控制系统适于控制所述抽锭装置将一芯棒自所述下开口伸入所述导电结晶器内或从所述下开口抽出所述钢锭。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述控制系统控制多个所述自耗电极同步地在所述导电结晶器内向上或向下移动。

5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述抽锭装置的引锭板与所述导电结晶器的导电段通过电缆电连接，所述电缆上设有第二电源。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述的设备制备复合钢锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按照芯棒设计要求，将芯棒表面进行切削，涂上防氧化剂；

S2、将所述S1涂上防氧化剂的芯棒的下端套上包覆环，所述包覆环的内径等于所述芯棒的外径，将该芯棒固定于抽锭装置上，伸入导电结晶器中成轴对中布置，所述包覆环与所述导电结晶器的下端绝缘密封，在所述芯棒与所述导电结晶器之间的空腔内填充Al₂O₃粉末，所述Al₂O₃粉末填充量达到所述导电结晶器的液位检测器与绝缘段之间；

S3、向所述导电结晶器内壁与所述芯棒之间的间隙倾倒熔渣至所述熔渣形成的渣池淹没所述导电结晶器绝缘段上部的导电段的至少一部分；

S4、下降自耗电极埋入所述渣池5mm～40mm，使所述自耗电极、渣池、导电段和第一电源形成的上回路连通，所述自耗电极在渣池焦耳热效应下熔化形成金属熔池，同时渣池焦耳热对芯棒进行加热，保证芯棒的外层能顺利复合自耗电极熔液；

S5、当所述金属熔池的液面到达所述导电结晶器中绝缘段的下方设置的液位检测器时，开始抽锭，抽锭装置牵引芯棒，通过所述液位检测器检测到的所述金属熔池的液面位置的变化判断自耗电极的熔化速度与抽锭速度是否匹配，保证金属熔池液面始终保持在所述液位检测器的位置，凝固后的自耗电极熔液在芯棒外侧形成复合钢锭的外层。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述S3和S4之间还包括以下步骤S3a，将所述渣池、导电段、芯棒、抽锭装置的引锭板及第一电源形成的预热回路连通，利用渣池焦耳热对所述芯棒进行预热，当芯棒预热到一定的温度后，断开所述预热回路。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述S3和S4之间还包括以下步骤S3b，将所述渣池、导电段、芯棒、抽锭装置的引锭板和第二电源形成的下回路连通；

在所述S4和S5之间还包括以下步骤S4b，当所述上回路供电后，降低所述下回路的功率。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述S3中，所述熔渣通过下述制备方法制得：将石墨电极插入有衬电渣炉中，使石墨电极、引弧剂、带有电源的电缆与有衬电渣炉形成回路，在起弧时，向炉内加入渣料使其熔化、熔清直至熔渣温度达到浇注温度。