渣金間電化學脫氧用液芯電極制造技術

本實用新型專利技術公開了一種渣金間電化學脫氧用液芯電極，電極本體由金屬液芯和空心內腔的金屬陶瓷構成，金屬陶瓷的內腔裝載金屬液芯，金屬液芯的液態金屬浸入金屬陶瓷的孔隙內，靠近電極本體的金屬導線部分設有耐高溫熔體侵蝕的保護涂層陶瓷保護套管，在熔融的金屬液和熔渣之間，將電極本體浸入熔渣形成頂電極，將電極本體浸入金屬液形成底電極，頂電極即為與施加電場的外加電源的正極相連接的陽極電極，底電極即為與外加電源的負極相連接的陰極電極。電極的液芯浸入金屬陶瓷孔隙內，提高電極的導電性能和耐高溫、耐鋼液和熔渣侵蝕性能，脫氧周期可顯著縮短，脫氧速度加快，脫氧深度提高，顯著提高脫氧效率，用較低的成本顯著提高了金屬材料的潔凈度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電極，特別是一種電化學脫氧電極，應用于冶金精煉工藝

技術介紹
在冶金工程中，脫氧是煉鋼過程的重要環節，它直接影響著鋼材的性能。傳統的脫氧方法主要有三種:沉淀脫氧、真空脫氧和擴散脫氧，但它們分別有以下缺點:夾雜物在短時間內很難排出鋼液、投資較大脫氧深度不夠和脫氧速度慢。傳統的脫氧方法難以滿足人們對金屬材料潔凈度的要求。專利技術人周國治等專利技術了:渣金間電化學脫氧、金屬液電化學無污染脫氧方法，如公開號為CN1453371A專利技術專利公開了一種金屬液電化學無污染脫氧方法，其特征為在熔化的金屬液與爐渣之間，通過插入熔渣的頂電極和置于金屬液的底電極由直流脈沖電源施加電場，頂電極接電源的正極，底電極接電源的負極，通過控制氧離子在熔洛體系中的傳導方向和速度，從而實現金屬液的無污染脫氧。如公開號為CN101235430A專利技術專利公開了一種鋼包爐中外加電場無污染脫氧精煉的方法，在熔化的鋼液或金屬液和熔渣之間，通過插入熔渣的頂電極和置于鋼液中的底電極，由外加直流電源施加電場，同時在鋼包爐中對鋼液或金屬液進行攪拌和實現氣氛控制的條件下，控制氧離子在熔渣體系中的傳導方向和速度以及增強溶解氧在鋼液或金屬液中的傳質，從而實現鋼液或金屬液的無污染脫氧精煉。這些利用外加電場對金屬中的氧加以定向引導，從而達到脫氧的目的；但電極對渣金間電化學脫氧起著至關重要的作用，但以上專利技術專利中沒有對電極進行特殊設計。渣金間外加電場脫氧法對電極的要求較為苛刻:耐高溫、耐鋼液和熔渣侵蝕、導電性能良好。石墨和金屬電極難以滿足此要求，惰性陽極易產生陽極效應，影響電極過程和電流效率。如公開號為CN201339045A專利技術專利公開了一種熔渣法鋼液脫氧用的空腔脫氧電極，包括有多孔透氣導電材料電極部件、電極空腔、密封件、導氣管、熔渣、密封涂層；圓柱體或四方柱體形電極的底部和周壁都由多孔透氣導電材料構成，并形成電極空腔；上部開口部分設有一內插式的密封件，密封件頂部的中心位置開有一圓孔，并插有一導氣管，導氣管與外接氣氛真空室相連接；柱體電極的多孔透氣導電材料電極部件的下半部插入并埋沒在特定的熔渣中，柱體電極的多孔透氣導電材料電極部件的上半部的外壁涂覆有密封涂層；多孔透氣導電材料電極部件是由多孔導電陶瓷或多孔金屬陶瓷或多孔石墨制成。使用時將電極作為陽極插入或埋入特定熔渣中，與放置在金屬液或鋼液中的底部陰電極構成一對電極，在外接直流電源造成外加電場作用下，進行電化學電極反應，使金屬液或鋼液中的氧通過電極空腔真空狀態而被脫排出。公開號為CN202007247U技術專利公開了一種用于洛金間外加直流電場脫氧方法的電極，其包括一電極外殼，電極外殼導電；一密封件，其與電極外殼的開口端密封連接，在電極外殼內形成一空腔，空腔內設有脫氧劑；其特征在于，電極外殼包括:一內層，其為致密混合導體透氧膜，致密混合導體透氧膜具有鈣鈦礦結構；一外層，其為多孔材料導電層。采用本技術的電極可以促進氧在陽極的電化學反應以及氧氣在熔渣中的排除，同時有效防止了陽極其他離子的電極反應，提高了電流效率和脫氧效率。單純的金屬陶瓷電極中導電金屬相很難形成網狀分布，從而導電性能受到一定的影響，以上公開的熔渣法鋼液脫氧用的空腔脫氧電極和用于渣金間外加直流電場脫氧方法的電極雖然提高了一定的電流效率和脫氧效率，但效果也不夠理想。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足，并提供一種渣金間電化學脫氧用液芯電極，采用金屬陶瓷的內腔裝載金屬液芯構成，電極的液芯浸入金屬陶瓷孔隙內，有效地提高電極的導電性能和耐高溫、耐鋼液和熔渣侵蝕性能，脫氧周期可顯著縮短，脫氧速度加快，脫氧深度提高，顯著提高脫氧效率，用較低的成本顯著提高了金屬材料的潔凈度。為達到上述專利技術創造目的，本技術采用下述技術方案:—種洛金間電化學脫氧用液芯電極，包括電極本體和與電極本體電連接的金屬導線，電極本體由金屬液芯和空心內腔的金屬陶瓷構成，金屬陶瓷的內腔裝載金屬液芯，金屬液芯的液態金屬浸入金屬陶瓷的孔隙內，靠近電極本體的金屬導線部分設有耐高溫熔體侵蝕的保護涂層或包裹耐高溫熔體侵蝕的陶瓷保護套管，在熔融的金屬液和熔渣之間，將電極本體浸入熔渣形成頂電極，將電極本體浸入金屬液形成底電極，頂電極即為與施加電場的外加電源的正極相連接的陽極電極，底電極即為與外加電源的負極相連接的陰極電極。上述金屬陶瓷2的內腔為圓柱形或方柱形。作為本技術的第一種優選的技術方案，在金屬陶瓷內腔封閉，金屬液芯的液態金屬被封閉于金屬陶瓷的內腔中，形成浸入于金屬液或熔渣中的封閉式液芯電極。作為本技術的第二種優選的技術方案，在金屬陶瓷內腔頂端具有開口，金屬液芯的液態金屬的上表面位置低于金屬陶瓷內腔頂端開口的下緣，使金屬液芯的液態金屬的上表面裸露在熔渣上方氣氛中，形成專用浸入于熔渣中的頂端開口式液芯電極。作為本技術的第三種優選的技術方案，在靠近金屬陶瓷內腔頂部的側壁上具有開口，金屬液芯的液態金屬上表面位置低于金屬陶瓷內腔側壁開口的下緣，形成浸入于金屬液或熔洛中的側壁開孔式液芯電極，在金屬陶瓷內腔側壁開口處，金屬液芯的液態金屬與電極所浸入金屬液或熔渣直接接觸，金屬液芯的液態金屬的比重大于電極所浸入的金屬液的比重，或者大于電極所浸入的熔渣的比重，使金屬液芯的液態金屬被約束在金屬陶瓷內腔中不會溢出。作為本技術的第四種優選的技術方案，在金屬陶瓷內腔底部具有開口，金屬液芯的液態金屬的下表面位置高于金屬陶瓷內腔底端開口的上緣，形成浸入于金屬液或熔洛中的露底式液芯電極，在金屬陶瓷內腔底端開口處，金屬液芯的液態金屬與電極所浸入的金屬液或熔渣直接接觸，金屬液芯的液態金屬的比重小于電極所浸入的金屬液的比重，或者小于電極所浸入的熔渣的比重，使金屬液芯的液態金屬漂浮于金屬陶瓷內腔中的金屬液或熔渣之上，將金屬液芯的液態金屬約束在金屬陶瓷內腔中不會溢出。本技術與現有技術相比較，具有如下實質性特點和優點:1.本技術渣金間電化學脫氧用液芯電極，采用金屬陶瓷的內腔裝載金屬液芯構成，此技術電極的液芯浸入金屬陶瓷孔隙內，有效地提高電極的導電性能和耐高溫、耐鋼液和熔渣侵蝕性能，與傳統的沉淀脫氧、真空脫氧和擴散脫氧相比較，脫氧周期可顯著縮短，脫氧速度加快，脫氧深度提高，顯著提高脫氧效率，用較低的成本顯著提高了金屬材料的潔凈度。2.本技術渣金間電化學脫氧用液芯電極中的一種頂端開口式液芯電極的金屬陶瓷空腔的頂端開口，金屬陶瓷空腔內的液芯可以由外界提供，液芯可以由插入金屬陶瓷空腔中的金屬棒熔化制得，也可以外間直接提供金屬液，使得液芯電極的制備簡單、可操作和可持續利用。3.本技術渣金間電化學脫氧用液芯電極中的一種側壁開孔式液芯電極在金屬陶瓷空腔的側壁開孔，有效的解決液芯的形成后體積膨脹對金屬陶瓷的帶來的破壞，也能夠使得部分金屬液芯能夠直接與鋼液接觸，從而保證良好的導電性能。4.本技術渣金間電化學脫氧用液芯電極采用空心內腔的金屬陶瓷構成電極本體，節約金屬陶瓷的使用，降低電極成本。附圖說明圖1是本技術實施例一封閉式液芯電極剖面圖。圖2是本技術實施例一導線包裹陶瓷保護套管的封閉式液芯電極剖面圖。圖3是本技術實施例一液芯電極在渣-金間電化學脫氧時使用狀態圖。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種渣金間電化學脫氧用液芯電極，包括電極本體和與所述電極本體電連接的金屬導線（1），其特征在于：所述電極本體由金屬液芯（3）和空心內腔的金屬陶瓷（2）構成，所述金屬陶瓷（2）的內腔裝載所述金屬液芯（3），所述金屬液芯（3）的液態金屬浸入所述金屬陶瓷（2）的孔隙內，靠近所述電極本體的所述金屬導線（1）部分設有耐高溫熔體（4）侵蝕的保護涂層或包裹耐高溫熔體（4）侵蝕的陶瓷保護套管（5），在熔融的金屬液（7）和熔渣（6）之間，將所述電極本體浸入熔渣（6）形成頂電極，將所述電極本體浸入金屬液（7）形成底電極，所述頂電極即為與施加電場的外加電源（8）的正極相連接的陽極電極，所述底電極即為與所述外加電源（8）的負極相連接的陰極電極。

【技術特征摘要】
1.一種渣金間電化學脫氧用液芯電極，包括電極本體和與所述電極本體電連接的金屬導線(1)，其特征在于:所述電極本體由金屬液芯(3)和空心內腔的金屬陶瓷(2)構成，所述金屬陶瓷(2)的內腔裝載所述金屬液芯(3)，所述金屬液芯(3)的液態金屬浸入所述金屬陶瓷(2)的孔隙內，靠近所述電極本體的所述金屬導線(I)部分設有耐高溫熔體(4)侵蝕的保護涂層或包裹耐高溫熔體(4)侵蝕的陶瓷保護套管(5)，在熔融的金屬液(7)和熔渣(6)之間，將所述電極本體浸入熔渣(6)形成頂電極，將所述電極本體浸入金屬液(7)形成底電極，所述頂電極即為與施加電場的外加電源(8)的正極相連接的陽極電極，所述底電極即為與所述外加電源(8)的負極相連接的陰極電極。2.根據權利要求1所述的渣金間電化學脫氧用液芯電極，其特征在于:在所述金屬陶瓷(2)內腔封閉，所述金屬液芯(3)的液態金屬被封閉于所述金屬陶瓷(2)的內腔中，形成浸入于金屬液(7)或熔洛(6)中的封閉式液芯電極。3.根據權利要求1所述的渣金間電化學脫氧用液芯電極，其特征在于:在所述金屬陶瓷(2)內腔頂端具有開口，所述金屬液芯(3)的液態金屬的上表面位置低于所述金屬陶瓷(2)內腔頂端開口的下緣,使所述金屬液芯(3)的液態金屬的上表面裸露在熔洛(6)上方氣氛中，形成專用浸入于熔渣(6)中的頂端開口式液芯電極。4.根據權利要求1所述的渣金間電化學脫氧用液芯電極，其特征在于:在靠...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐磊，張捷宇，郭艷玲，曾濤，阮飛，許繼芳，李建超，王磊，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：新型
國別省市：上海;31