[0001] 本发明涉及电渣冶金技术，特别是涉及一种结晶器。

[0002] 1940年美国Hopkins申请了电渣冶金的专利以后，从此电渣冶金技术引起了人们的重视。时至今日，电渣冶金技术在高温合金、精密合金、电热合金等生产领域占有重要地位，生产钢种达到400多个。

[0003] 电渣冶金是金属及其合金的一种特殊熔炼方法。它是一种利用强电流通过结晶器中的渣池区域所产生的焦耳热将固态渣熔化成液态熔渣，自耗电极在结晶器中的高温液态渣池中逐渐熔化和精炼的方法。电渣冶金与其他冶金方法的不同之处在于，在电渣冶金过程中，自耗电极的熔化、钢-渣的冶金反应、钢液的结晶、铸锭的形成等都是在一个连续的工作程序中在结晶器中的进行的。其冶金特点是：重熔或熔铸始终在液态渣层下进行，与大气隔绝而不会被污染；液态金属在铜制水冷结晶器中凝固不与耐火材料接触；反应温度高；钢渣充分接触；渣池强烈搅拌；钢渣界面电毛细震荡以及顺序结晶。

[0004] 因此，电渣冶金是一种二次精炼工艺，是一种在水冷铜结晶器内进行的，有冶金炉渣参与反应的净化性重熔与熔铸过程，因此也叫做电渣精炼。

[0005] 现有的结晶器，由炉盖、水冷底板和一节结晶器组成，用现有的单节的结晶器采用“抽锭法”生产大尺寸电渣锭(如大于200吨的钢锭)，需要采用大尺寸的单节的结晶器，由于尺寸大，在单节的结晶器中所形成的电渣锭会发生较大尺寸的收缩，在钢锭同结晶器内圆间形成较大尺寸的缝隙，容易导致熔渣泄漏。

[0026] 本发明的结晶器一实施方式，包括三节结晶器、一个炉盖和一个水冷底板。

[0027] 第一节结晶器1如图1、图2、图3所示，包括内套11、外套12、上环13、下环14、上法兰15、下法兰16、上分水槽17、下分水槽18，内套11、外套12、上环13、下环14、上法兰15、下法兰16、上分水槽17、下分水槽18同轴心，所述上环13、下环14、上法兰15、下法兰16、上分水槽17、下分水槽18的材质为钢，内套11材质为紫铜板，由两面光整的紫铜板通过卷板拼焊而成；在第一节结晶器1上方内套11外圆有一个上环13，上环13上平面与内套11的上平面齐平，上环13外圆处有一个上法兰15，上环13上平面高于上法兰15上平面，形成一凸阶，上环13固定结合于第一节结晶器1上方内套11外圆，上法兰15固定结合于上环13外圆；在第一节结晶器1下方内套11外圆有一个下环14，下环14下平面与内套11的下平面齐平，下环14外圆处有一个下法兰16，下法兰16下平面与内套11及下环14下平面在一个平面上，下环14固定结合于第一节结晶器1下方内套11外圆，下法兰16固定结合于下环14外圆，上环13、下环14外径相等，上法兰15、下法兰16的外径相等。

[0028] 第一节结晶器的外套12设置在内套11的中部，外套12的内径大于上环13、下环14的外径，外径小于上法兰15、下法兰16的外径，上平面低于上法兰15下平面，下平面高于下法兰16上平面，所述上分水槽17成“L”型，一端焊接于外套12上平面下部外圆，另一端焊接于上法兰15下平面，将外套12上端同上法兰15固定在一起，所述下分水槽18成倒“L”型，一端焊接于外套12下平面上部外圆，另一端焊接于下法兰16的上平面，将外套12下端同下法兰16固定在一起，在所述内套11外圆同外套12内圆间形成冷却腔。所述下分水槽18上设有三个进水管，所述上分水槽上设有三个出水管，冷却水经进水管进入冷却腔，经出水管排出，如此循环冷却从而给第一节结晶器降温。

[0029] 为了方便结晶器提升装置吊装，在第一节结晶器1的外套12的外圆的下部对称设有两组吊环19，每组吊环有两个吊环；

[0030] 第二节结晶器2、第三节结晶器2结构相同，如图4、图5、图6所示，包括内套11、外套12、上环13、下环14、上法兰15、下法兰16、上分水槽17、下分水槽18，内套11、外套12、上环13、下环14、上法兰15、下法兰16、上分水槽17、下分水槽18同轴心，所述上环13、下环14、上法兰15、下法兰16、上分水槽17、下分水槽18的材质为钢，内套11材质为紫铜板，由两面光整的紫铜板通过卷板拼焊而成；该节结晶器上方内套11外圆有一个上环13，上环13上平面与内套11的上平面齐平，上环13外圆处有一个上法兰15，上环13上平面高于上法兰15上平面，形成一凸阶，上环13固定结合于该节结晶器上方内套11外圆，上法兰15固定结合于上环13外圆；在该节结晶器下方内套11外圆有一个下环14，下环14下平面与内套11的下平面齐平，下环14外圆处有一个下法兰16，下环14下平面高于下法兰16下平面，形成一凹阶，下环14固定结合于该节结晶器下方内套11外圆，下法兰16固定结合于下环14外圆，上环13、下环14外径相等，上法兰15、下法兰16的外径相等。

[0031] 第二节结晶器、第三节结晶器的外套12设置在内套11的中部，外套12的内径大于上环13、下环14的外径，外径小于上法兰15、下法兰16的外径，上平面低于上法兰15下平面，下平面高于下法兰16上平面，所述上分水槽17成“L”型，一端焊接于外套12上平面下部外圆，另一端焊接于上法兰15下平面，将外套12上端同上法兰15固定在一起，所述下分水槽18成倒“L”型，一端焊接于外套12下平面上部外圆，另一端焊接于下法兰16的上平面，将外套12下端同下法兰16固定在一起，在所述内套11外圆同外套12内圆间形成冷却腔。所述下分水槽18上设有三个进水管28，所述上分水槽上设有三个出水管29，冷却水经进水管进入冷却腔，经出水管排出，如此循环冷却从而给第一节结晶器降温。

[0032] 各节结晶器具有相同的内套内径、外径，相同的上环、下环的内径、外径，相同的外套内径、外径，相同的上法兰、下法兰内径、外径，相同最大外径，各进水管、出水管均采用快速接头，第一节结晶器的高度大于其余两节结晶器的高度，其余两节结晶器的高度相同；

[0033] 为了避免热膨胀对内套11带来的危害，各节结晶器的外套分为上下两部分，所述上下两部分间形成一环缝20，在所述环缝20处焊接有一“]”型的钢质膨胀圈21，膨胀圈21一端焊接于外套12上部分外圆，一端焊接于外套12下部分外圆。

[0034] 为加强各节结晶器的刚性，各节结晶器在外套12上、下端的外圆上加有钢质加强套22，在外套12中部外圆加有一钢质加强环23，在外套12内圆同内套外圆间沿轴线方向设有多个钢质内加强筋，在外套12的外圆上沿轴向设有多个钢质外加强筋24。

[0035] 为了清理方便，在各节结晶器下分水槽18上设有三个除垢口26。

[0036] 为了方便行车吊装各节结晶器，在各节结晶器的外套12的外圆的上部均匀设有多个吊耳27。

[0037] 所述炉盖为圆形，外径大于各节结晶器的内径，用于覆盖于一节结晶器之上，由钢板制作，炉盖上形成三个电极孔，周边设置有多个吊耳，炉盖覆盖于一节结晶器之上后，电极通过所述电极孔进入一节结晶器内腔的渣池区域，产生的焦耳热将自耗电极熔化成液态熔渣，所述炉盖上还形成有冷却腔，冷却腔的一端设有进水快速接头，一端设有出水快速接头，用于通冷却水，冷却水经进水快速接头进入冷却腔，经出水快速接头排出，如此循环冷却从而给炉盖降温。另外，炉盖通保护气体，一进气口，采用快速接头。

[0038] 所述水冷底板包括顶盖和螺旋型水冷导槽，顶盖上面板为平面，材质为紫铜板，材质为铜板的顶盖上面板下覆水冷倒槽，水冷倒槽两端设置有入水口和出水口，用于冷却水进入和流出，水冷底板置于平车(或升降装置)上，顶盖的圆形区域的直径大于或等于各节结晶器的最大外径；

[0039] 利用本发明的结晶器生产电渣锭时，首先将第一节结晶器放在水冷底板上，第一节结晶器上覆炉盖，通过各自的进、出水快速接头接通冷却水，通过升降装置使第一节结晶器的上法兰面处于的工作位置，然后将电极通过炉盖电极孔进入第一节结晶器腔内，通电后熔化进行熔炼，通过多次重复更换自耗电极，当第一节结晶器中的电渣钢锭达到一定高度后，将电极连同炉盖同时吊升至一定的高度，将第二节结晶器叠加安装于第一节结晶器上方，通过第一节结晶器顶部的凸阶和第二节结晶器底部的凹阶匹配啮合在一起，通过第二节结晶器的进、出水快速接头接通冷却水，并通过升降装置使第二节结晶器的上法兰面处于工作位置，然后，将电极及炉盖下降使电极进入第二节结晶器腔内并盖上炉盖，随后通电后熔化继续进行熔炼，通过多次重复更换自耗电极，当第二节结晶器中的电渣钢锭达到一定高度后，通过重复上述程序将第三节结晶器叠加于第二节结晶器的上方，继续进行熔炼工作，通过多次重复更换自耗电极，当第三节结晶器中的电渣钢锭达到预高度后，移走电极，对已熔炼好的电渣钢锭经一定时间的保温后，取走炉盖，同时拆卸其快速接头切断冷却水，然后通过结晶器提升装置上的索具螺旋扣与最下面的第一节结晶器相应位置上的吊环将其与第二节、第三节结晶器沿电渣钢锭中心线向上徐徐平行提升，当第三节结晶器快要离开电渣钢锭时，行车通过位于该结晶器四周的吊耳将其吊往指定地点，此时，第二节结晶器处于最高位置，用上述方法按序提升并取出第二节结晶器、第一节结晶器。当行车通过位于第一节结晶器四周的吊耳将其吊往指定地点之时，将结晶器提升装置上的索具螺旋扣脱离结晶器的吊环，此时熔炼好的电渣钢锭直立在水冷底板上。

[0040] 本发明的结晶器，包括多节结晶器，各节结晶器具有相同的内套内径，设计成两种规格，第一节结晶器为一种规格，其高度高于其余各节结晶器，在第一节结晶器结的外套的外圆的下部对称设有两组吊环，每组吊环有两个吊环，以方便结晶器提升装置吊装，第一节结晶器内套的下平面与下环下平面、下法兰下平面在一个平面上，第一节结晶器内套的上平面与上环上平面在一个平面上，上环上平面高于(或低于)上法兰上平面形成一凸阶(或凹阶)，其它各节结晶器同为另一种规格，其它各节结晶器内套的下平面与下环下平面在一个平面上，下环下平面高于(或低于)下法兰下平面形成一凹阶(或凸阶)，其它各节结晶器内套的上平面与上环上平面在一个平面上，上环上平面高于(或低于)上法兰上平面形成一凸阶(或凹阶)，通过各节结晶器上的凹阶、凸阶的匹配啮合，可以将各节结晶器方便的叠加、分离，便于移动、组装，能用于生产大尺寸电渣锭，且不会发生熔渣泄漏。