一种渣金间外加直流电场脱氧装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种渣金间外加直流电场脱氧装置，其包括一直流电源，一密封的反应容器，所述反应容器内的上部设有一熔渣层，所述熔渣层上方为一气体腔；一阳极，与所述直流电源的正极连接，阳极的下端插于所述熔渣层中；一阴极，位于所述容器的底部，与所述直流电源的负极连接，所述反应容器的外围、对应熔渣层以下的位置设有一旋转电磁场激发装置，所述旋转电磁场激发装置激发一旋转电磁场，所述旋转电磁场的旋转平面与反应容器的轴向方向垂直。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钢铁冶炼装置，尤其涉及一种用于钢铁冶炼过程中的脱氧装置。
技术介绍
在钢铁冶炼过程中，钢中的氧元素是有害元素，会对钢的质量造成不良影响。随着人们对钢洁净度的要求越来越高，传统的脱氧方法已无法满足生产和质量要求。传统的脱氧方法以脱氧剂直接脱氧为主，由于脱氧反应的反应物和生成物全部处在钢液中，因此无法彻底地避免对钢液的污染。针对传统脱氧方法的缺点，目前在固体电解质无污染脱氧的基础上，提出了一种新的无污染脱氧方法渣金间外加直流电场脱氧法，即用炉渣代替固体电解质，在渣金间施加电场来强化脱氧，通过控制氧离子在熔渣体系中的传递方向和速度，实现金属液的无污染脱氧。渣金间外加直流电场脱氧法具有设备简单、成本低、可连续作业、无需还原剂等优点。然而该方法对于电极的要求比较苛刻，电极工作的环境往往是高温和高腐蚀性介质，现有的装置具有种种缺点，制约了该技术的进一步推广应用。公开号为CN101235430，公开日为2008年8月6日，名称为“钢包炉中外加电场无污染脱氧精炼方法及装置”的专中国利文献公开了一种脱氧装置，其包括直流电源供给系统、阳极升降控制装置、炉内气氛空间、阳极、熔渣、电磁加热系统、测氧仪、测温仪、金属液、 吹气搅拌装置、阴极、数据自动记录分析仪和钢包炉。其中采用了在钢包炉的侧壁接近底部位置，设置有左右对称布置的吹气搅拌装置，促进钢液或金属液中的传质，扩大渣金界面， 促进界面反应，促进氧离子在熔渣中的迁移。然而采用吹气搅拌，气体流量不易控制，如果采用小的吹气量，搅拌效果不明显； 如果采用大的吹气量，容易导致钢液冲破渣层，导致裸露钢液增氧，同时还导致部分熔渣卷入钢液，产生新的污染。另外所吹气体容易在阳极表面覆盖电极，在阳极和熔渣之间积聚一层气体膜，妨碍熔渣对电极的润湿，堵塞电流通道，阻碍氧离子在阳极发生反应，制约脱氧效率的进一步提高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种渣金间外加直流电场脱氧装置，其能够避免现有带吹气搅拌装置的脱氧装置存在的缺点，同时能够促进氧在金属液和熔渣中的传质，提高脱氧效率。本技术的专利技术构思是在脱氧装置的反应容器外施加一个搅拌电磁场，用该电磁场替代现有的吹气装置，在实现促进氧在金属液和熔渣中的传质的目的的同时，规避吹气装置带来的负面影响。为了实现上述专利技术目的，本技术提供了一种渣金间外加直流电场脱氧装置，3其包括一直流电源，一密封的反应容器，所述反应容器内的上部设有一熔渣层，所述熔渣层上方为一气体腔；一阳极，与所述直流电源的正极连接，阳极的下端插于所述熔渣层中；一阴极，位于所述容器的底部，与所述直流电源的负极连接，所述反应容器的外围、对应熔渣层以下的位置设有一旋转电磁场激发装置，所述旋转电磁场激发装置激发一旋转电磁场， 所述旋转电磁场的旋转平面与反应容器的轴向方向垂直。采用本技术所述的脱氧装置，在脱氧过程中，氧原子在金属液/熔渣层界面发生阴极反应，使金属液/熔渣层界面积累正电荷；在熔渣层/阳极接触界面发生阳极反应，使熔渣层/阳极的接触界面积累负电荷，从而产生阻碍电场；通过直流电源产生的外加电场克服阻碍电场，使氧离子不断地向熔渣层中迁移，脱氧过程持续下去，直到平衡为止。 上述旋转电磁场激发装置产生的旋转电磁场，在金属液中的电流和旋转电磁场的作用下， 使位于熔渣层下方的金属液在垂直于反应容器轴向方向的水平面上做旋转运动，从而促进了金属液中溶解氧的传递速率。电磁搅拌还活跃了渣金反应界面，扩大了反应界面面积，加快了金属液中的氧和熔渣中的氧离子在界面上的更新速率，促进了界面反应的进行。此外， 电磁搅拌下金属液的水平流动，带动了熔渣的运动，加快了氧离子在熔渣层中的传递(氧离子从金属液/熔渣层界面向熔渣层/阳极)，促进了氧离子在阳极界面上的反应，同时有利于阳极脱氧产物的聚集、上浮和排出。优选地，所述旋转电磁场激发装置包括一电磁电源；一环形的电磁铁，其套于反应容器外，并与电磁电源连接。采用上述脱氧装置对金属进行脱氧精炼时，控制电磁铁的空载磁感应强度在 300 2000高斯，频率在1 50赫兹。直流电源的输出电压为0. 1 50V，输出电流为0. 1 250A。优选地，所述渣金间外加直流电场脱氧装置还包括一阳极升降装置，所述阳极固定设于其上。优选地，所述渣金间外加直流电场脱氧装置还包括一加热装置，设于所述反应容器的器壁上。优选地，所述气体腔为真空腔。优选地，所述气体腔内充有还原性气体。本技术通过采用上述技术方案，使其具有下述优点1.与现有的渣金间外加直流电场脱氧装置相比，本技术所述的脱氧装置通过设置旋转电磁场，避免了吹气搅拌对脱氧过程的不利影响，活跃了渣金反应界面，促进了界面反应的进行，同时还促进了氧在熔渣的的迁移和阳极反应的进行，提高了脱氧效率；2.旋转电磁场通过使得金属液在水平面上做旋转运动，还避免了金属液在垂直方向的流动，从而避免了卷渣所导致的金属液污染；3.本技术所述的脱氧装置结构简单，能够快速、经济地对金属液进行脱氧，脱氧过程不会生成脱氧夹杂物，避免了对金属液形成二次污染，脱氧速度和强度易于控制。以下结合附图和具体实施例来对本技术所述的脱氧装置做进一步说明。附图说明图1为本技术所述的脱氧装置的结构示意图。图2为旋转电磁场作用于金属液的示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例中的脱氧装置包括直流电源10，直流电源10的正极与阳极5连接，阳极5固定设于阳极升降机构11上，直流电源10的负极通过导线15与阴极9连接，阴极9设于密封的反应容器6的底部。反应容器6内的上部设有熔渣层13，熔渣层13 与反应容器6的盖子4之间围成了一气体腔3，气体腔3与充气系统1通过导气管2连接。 反应容器6的器壁上设有加热装置12，熔渣层13的下方是金属液14，直流电源10、阳极5、 熔渣层13、金属液14、阴极9形成了回路，对金属液进行脱氧反应。环形的电磁铁8套于反应容器6外，其与电磁电源7连接，从而在金属液14的外围产生一个旋转电磁场，对金属液 14起搅拌作用。采用本技术所述的脱氧装置，在脱氧过程中，氧原子在金属液/熔渣层界面发生阴极反应，使金属液/熔渣层界面积累正电荷；在熔渣层/阳极接触界面发生阳极反应，使熔渣层/阳极的接触界面积累负电荷，从而产生阻碍电场；通过直流电源产生的外加电场克服阻碍电场，使氧离子不断地向熔渣层中迁移，脱氧过程持续下去，直到平衡为止。 如图2所示，环形电磁铁8产生的旋转电磁场F，在金属液14中的电流I和旋转电磁场产生的力Fm的作用下，使带电金属粒子做速度为ν的旋转运动，从而促进了金属液中溶解氧的传递速率。本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，而并非用作为对本技术的限定，只要在本技术的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书范围内。权利要求1.一种渣金间外加直流电场脱氧装置，其包括一直流电源，一密封的反应容器，所述反应容器内的上部设有一熔渣层，所述熔渣层上方为一气体腔；一阳极，与所述直流电源的正极连接，阳极的下端插于所述熔渣层中；一阴极，位于所述容器的底部，与所述直流电源的负极连接，其特征在于，所述反应容器的外围、对应熔渣层以下的位置设有一旋转电磁场激发装本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种渣金间外加直流电场脱氧装置，其包括一直流电源，一密封的反应容器，所述反应容器内的上部设有一熔渣层，所述熔渣层上方为一气体腔；一阳极，与所述直流电源的正极连接，阳极的下端插于所述熔渣层中；一阴极，位于所述容器的底部，与所述直流电源的负极连接，其特征在于，所述反应容器的外围、对应熔渣层以下的位置设有一旋转电磁场激发装置，所述旋转电磁场激发装置激发一旋转电磁场，所述旋转电磁场的旋转平面与反应容器的轴向方向垂直。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡汉涛，张捷宇，许继芳，沈建国，黄宗泽，陈兆平，揭畅，阮飞，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，上海大学，
类型：实用新型
国别省市：31