[发明专利]一种真空自耗炉结晶器冷却装置及其冷却方法

说明书

本发明涉及冶金设备技术领域，特别是涉及一种真空自耗炉结晶器冷却装置及其冷却方法。本发明包括坩埚，所述坩埚外壁由内至外依次设置有隔水套、分水套和结晶器壳体，所述坩埚外壁和隔水套之间为进水层，所述隔水套和分水套之间为存水层，所述分水套和结晶器壳体之间为回水层；所述坩埚下方设置有进水口，所述进水口与进水排出口相连；所述回水层的回水口的一端设置在结晶器壳体上，所述回水口的另一端与回水排进口相连。本发明通过提供了一种真空自耗炉结晶器冷却装置及其冷却方法，使坩埚内部的熔融态金属在结晶时，晶粒更加细小，排布更加规则，使金属锭的金相组织结构更加均匀。

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种真空自耗炉结晶器冷却装置及其冷却方法。

背景技术

真空自耗炉是应用真空技术生产特种钢的设备，通常采用电弧炉、电渣炉等作为前级设备，再对其生产的电极进行进一步重熔精炼。真空自耗炉作为重熔设备，可以有效改善材料的结晶组织结构、韧性等，可以使钢铁材料的综合性使用寿命等有效提高、从而获得更高质量的合金材料。真空自耗炉用于熔炼特种钢、活泼的和难熔的金属如钛、钼、铌。通常应用在一些高端领域的关键部位，如航天、航空、高铁等项目上，故对其各种性能的苛求是显而易见，这也相应的提高了对冶炼设备的要求。

冷却是真空自耗炉的命脉，充足的冷却是真空自耗炉正常工作的根本保证。目前，市面上已经投入使用的大部分真空自耗炉结晶器都存在冷却工艺不可控，导致金属的金相组织不规则的问题。生成的金属锭在熔炼初期，金属晶粒过大，后期金属晶粒排布不规则。另外，对于冷却水回水温度都缺少有效的监控。一旦坩埚出现异常情况，导致回水温度过高，或者冷却水瞬间汽化，进而出现坩埚壁熔穿事故，冷却水泄露进入坩埚内部，冷却水瞬间汽化膨胀爆炸。甚至冷却水被电弧电离成氢气和氧气，产生“氢爆”，造成严重安全事故。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种真空自耗炉结晶器冷却装置及其冷却方法，以解决上述背景技术中出现的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种真空自耗炉结晶器冷却装置，包括坩埚，所述坩埚外壁由内至外依次设置有隔水套、分水套和结晶器壳体，所述坩埚外壁和隔水套之间为进水层，所述隔水套和分水套之间为存水层，所述分水套和结晶器壳体之间为回水层；所述坩埚下方设置有进水口，所述进水口与进水排出口相连；所述回水层的回水口的一端设置在结晶器壳体上，所述回水口的另一端与回水排进口相连；所述结晶器壳体下部通过连接口与自循环系统的入口端相连，所述自循环系统的出口端与进水口相连。

在一个优选地实施方式中，所述存水层上端设置有压盖，所述压盖的一端与隔水套相连，所述压盖的另一端与分水套通过异型胶圈密封连接。

在一个优选地实施方式中，所述坩埚外壁与隔水套间距为10mm。

在一个优选地实施方式中，所述进水层上端与水汽温度监测系统的一端相连，所述水汽温度监测系统的另一端与回水排相连。

进一步地，所述水汽温度监测系统包括三通管路，所述三通管路包括第一连接口、第二连接口和第三连接口，所述第一连接口与进水层上端相连，所述第二连接口与回水排相连，所述第三连接口通过固定座与PT100热电偶相连，所述固定座与第三连接口之间设置有密封垫。

进一步地，所述第二连接口与回水排之间设置有先导常开电磁阀。

在一个优选地实施方式中，所述自循环系统包括循环水泵，所述循环水泵进口端与连接口之间设置有用于监测自循环系统管路内部水压的传感器，所述循环水泵出口端与进水口之间设置有单向阀。

在一个优选地实施方式中，所述回水口设置在结晶器壳体外侧壁的中部位置。

一种利用权利要求1至8任一项所述的真空自耗炉结晶器冷却装置的冷却方法，包括以下步骤：