单进多出式水冷结晶器电渣重熔装置进行电渣重熔的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置及使用方法，可以达到同时细化电渣锭内部组织晶粒、改善电渣锭表面质量的目的。为此，本发明专利技术开发了单进多出式水冷结晶器，其由一个下进水口、一个结晶器最顶部的出水口、多个沿结晶器高度方向上竖直排列的出水口组成。电渣重熔时，各个出水口的开闭根据结晶器内的电渣锭高度进行动态调节；电渣重熔过程中，水冷结晶器最顶部的出水口始终呈开启模式，其余出水口根据电渣锭高度依次开启和关闭。现有单进单出水冷结晶器，无论如何改变结晶器的水冷制度，始终存在电渣锭内部质量差或表面质量差二者不能同时改善的问题。本发明专利技术开发的单进多出式水冷结晶器，同时获得了最优的电渣锭表面和内部质量。电渣锭表面和内部质量。电渣锭表面和内部质量。

【技术实现步骤摘要】
单进多出式水冷结晶器电渣重熔装置进行电渣重熔的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置和使用方法。

技术介绍

[0002]随着电渣锭直径和合金钢中元素含量的不断提高，改善大尺寸电渣锭的中心偏析、细化晶粒尺寸是生产大尺寸锻件的重要途径。电渣重熔作为生产大尺寸锻件和高合金钢种的装备工艺，虽然一定程度上改善了电渣锭质量，但大尺寸电渣锭的中心仍存在凝固偏析、晶粒粗大等问题。尤其对于大尺寸的不锈钢、镍基合金、工模具钢等电渣锭，其凝固过程中产生的元素偏析及有害析出相等严重影响了电渣锭的大型化生产。因此，降低凝固偏析、细化组织晶粒是生产大尺寸锻件的关键。
[0003]目前电渣重熔的生产工艺为，电渣重熔初期先将少量的预熔渣置于结晶器底，在金属电极与底板的电弧热下熔渣逐步熔化，随后持续加入剩余熔渣进行熔化；当全部熔渣熔化完后形成液态渣池，将金属电极插入到液态渣池中，在液态渣池焦耳热和水冷结晶器的作用下，金属电极不断熔化成液滴穿过液态渣池，在水冷结晶器的作用下凝固成电渣锭，随着金属电极的不断熔化和电渣锭的不断升高，完成了整支电渣锭的制备。
[0004]现有技术的电渣重熔相比连铸坯虽然能够提升钢液的凝固速率，但对于高合金钢种的大尺寸电渣锭在凝固过程中仍存在较为严重的凝固偏析、晶粒粗大，尤其对于电渣重熔直径大于60cm的电渣锭，其金属熔池的凝固速率和电渣锭表面质量呈相反的关系。此外，通过优化水冷结晶器的冷却强度，虽然能够在保证电渣锭表面质量的前提下获得较好的内部质量，但其内部质量仍无法满足电渣锭大型化和产品高性能化的要求。
[0005]综上所述，电渣重熔中同时改善电渣锭内部质量和表面质量对于生产大型锻件具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是同时提升电渣锭表面质量和内部质量，减轻凝固偏析、细化组织晶粒、降低TiN、MnS、AlN等有害析出相，为大型锻件产品提供优质的电渣锭。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置和使用方法，具体的，本专利技术采用如下技术方案：一种单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置，包括单进多出式水冷结晶器，其内部用于金属电极的重新熔化与再凝固，单进多出式水冷结晶器包括一个下进水口、多个出水口；多个出水口沿结晶器高度上下排列。
[0008]本专利技术公开了上述单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置在电渣重熔中的应用，该单进多出式水冷结晶器包括一个下进水口、多个出水口；多个出水口沿结晶器高度上下排列。
[0009]本专利技术公开了上述单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置在同时改善电渣重熔
铸锭电渣锭表面和内部质量中的应用，该单进多出式水冷结晶器包括一个下进水口、多个出水口；多个出水口沿结晶器高度上下排列。
[0010]作为常识，本专利技术单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置具有常规电渣重熔装置的基础部件以及结构，比如电源、水冷电缆、金属电极、底水箱、液态渣池、水冷结晶器以及金属熔池。水冷结晶器的外层和内层构成夹层，用于水流，水冷结晶器设有进水口、出水口，与水冷结晶器夹层连通，循环流动实现结晶器的冷却，本专利技术中，进水口位于水冷结晶器的下部，多个出水口沿着水冷结晶器的高度方向上下排列。优选的，多个出水口沿着水冷结晶器的高度方向上下竖直排列。进一步优选的，每个出水口设有流量调节阀，结晶器最顶部的出水口装有液体流量计，所有出水口最终全部接入回水总回路，回水总回路带有液体流量计。结晶器各个出水口的冷却水各自调节开闭，从而使得金属熔池V型区变浅、金属熔池凝固速率变快，细化电渣锭组织晶粒，同时改善电渣锭表面质量。
[0011]本专利技术中，多个出水口为2～15个，优选5～12个；出水口位于进水口上方，呈垂直排列在结晶器的不同高度上。多个出水口中，最下方的出水口与结晶器底面的距离大于20厘米，优选大于20厘米小于40厘米；多个出水口中，最上方的出水口、与最上方出水口相邻的出水口之间的距离大于25厘米，优选大于25厘米小于55厘米，即最顶部出水口位于结晶器最上端，次顶部出水口距离最顶部出水口的距离大于25厘米；多个出水口中，最下方的出水口、与最上方出水口相邻的出水口之间的出水口均匀分布，即其余出水口按高度平均分布在最下方出水口和次顶部出水口之间，保持间距一致。
[0012]优选的，单进多出式水冷结晶器的夹层内设有中间层，所述中间层通过隔板安装于夹层内壁，具体安装于外层内壁；隔板数量与单进多出式水冷结晶器的出水口数量一致，出水口与隔板间隔排列；中间层设有环形通水口，环形通水口数量与单进多出式水冷结晶器的出水口数量一致，环形通水口与隔板间隔排列。中间层的设置使得水冷效果更好。
[0013]本专利技术公开了使用上述单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，包括以下步骤：本专利技术公开了使用上述单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，包括以下步骤，电渣重熔装置的底水箱开启水冷，开启结晶器进水口与最上方的出水口，开始电渣重熔，且底水箱的水冷、结晶器进水口与最上方的出水口持续开启直至电渣重熔结束；当结晶器中液态渣池
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金属熔池界面到达出水口上方4～6cm时，该出水口开启，其余出水口关闭，直至电渣重熔完成。
[0014]具体的：（1）采用上述由一个下进水口、一个最顶部出水口、多个沿结晶器高度方向上竖直排列的出水口组成的水冷结晶器，电渣重熔时，各个出水口的开闭根据结晶器内的液态渣池
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金属熔池界面高度进行调节；（2）电渣重熔过程中，底水箱的循环冷却水始终呈开启模式、水冷结晶器最顶部的出水口始终呈开启冷却模式，其余出水口根据液态渣池
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金属熔池界面高度依次开启和关闭；（3）电渣重熔开始，底水箱的循环冷却水呈开启模式、水冷结晶器采用下进水口进水、最顶部出水口出水、其余出水口关闭的单进单出的冷却模式；（4）随着电渣锭的不断升高，当液态渣池
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金属熔池界面到达结晶器最下方的出水
口上方4～6cm时，该出水口（结晶器下端第一个出水口）和最顶部出水口呈开启模式，其余出水口呈关闭模式；（5）当液态渣池
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金属熔池界面到达从结晶器下方数第二个出水口上方4～6cm时，该结晶器第二个出水口和最顶部出水口呈开启模式，其余出水口呈关闭模式；（6）当液态渣池
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金属熔池界面到达从结晶器下方数第三个出水口上方4～6cm时，该结晶器第三个出水口和最顶部出水口呈开启模式，其余出水口呈关闭模式；（7）当液态渣池
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金属熔池界面到达从结晶器下方数第四、五等出水口上方4～6cm时，以此类推、依次循环开启第四、五出水口和闭合其余出水口，保持结晶器的当前出水口和顶部出水口呈开启模式，其余出水口呈关闭模式。
[0015]本专利技术中，水冷结晶器侧壁设有夹层，夹层内设有中间层，中间层上设有环形通水口，用于循环水冷，底部设有底水箱，用于底部水冷。采用本专利技术由一个下进水口、多个沿结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，所述单进多出式水冷结晶器包括一个下进水口、多个出水口；多个出水口沿结晶器高度上下排列；所述电渣重熔包括以下步骤：水冷结晶器开启进水口与最上方的出水口，开始电渣重熔，且持续开启直至电渣重熔结束；当结晶器中液态渣池
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金属熔池界面到达出水口上方时，该出水口开启，其余出水口关闭，直至电渣重熔完成。2.根据权利要求1所述利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，所述出水口装有电动调节阀；所述单进多出式水冷结晶器最顶部的出水口装有液体流量计；所述出水口为2～15个，出水口位于进水口上方。3.根据权利要求1所述利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，多个出水口中，最下方的出水口与结晶器底面的距离大于20厘米；多个出水口中，最上方的出水口、与最上方出水口相邻的出水口之间的距离大于25厘米；多个出水口中，最下方的出水口、与最上方出水口相邻的出水口之间的出水口均匀分布。4.根据权利要求1所述利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，所述单进多出式水冷结晶器的外层和内层之间设有中间层，所述中间层通过隔板安装于外层内壁；中间层设有环形通水口。5.根据权利要求4所述利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，所述隔板数量与单进多出式水冷结晶器的出水口数量一致，出水口与隔板间隔排列；所述环形通水口数量与单进多出式水冷结晶器的出水口数量一致，环形通水口与隔板间隔排列。6.根据权利要求1所述利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，电渣重熔装置中的底水箱一直开启水冷；当结晶器中液态渣池
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金属熔池界面到达出水口上方4～6cm时，该出水口开启。7.根据权利要求1所述利用单进多出式水冷结晶器的电渣重熔装置进行电渣重熔的方法，其特征在于，当金属电极为圆柱体时，以金属电极触碰到结晶器底部为零点，金属电极下降高度与液态渣池
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金属熔池界面高度的变化关系如下：其中金属电极半径为a，结晶器上圆口半径为r，结晶器下圆口半径为R，结晶器高度为L，液态渣池
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金属熔池界面处的高度为H，金属电极下降高度为h，液态渣池的厚度为p；当金属电极为上圆直径大于下圆直径、带有一定锥度的圆棒时，以金属电极触碰到结晶器底部为零点，金属电极下降高度与液态渣池
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金属熔池界面高度的变化关系如下：其中金属电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯栋，王德永，岳俊英，姜周华，屈天鹏，田俊，胡绍岩，李向龙，周星志，潘鹏，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：