【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种特殊钢电渣冶金工艺和装置,特别是涉及一种电渣熔铸的方法及 电渣熔铸装置,在电渣熔铸过程中,通过施加瞬变磁场细化金属熔滴提高精炼效果,细化凝 固组织减少铸锭偏析的方法及装置,适于各种电渣产品如高温合金及精密合金的生产。
技术介绍
众所周知,合金中存在的氢、氮、碳和非金属夹杂物将破坏基体的连续性,成为微 裂纹源,在高应力作用下裂纹扩散引起铸件断裂,从而大大降低材料的使用寿命。电渣熔铸 作为一种高效精炼手段,通过其二次精炼可获得纯净度高、组织均匀致密且低倍缺陷少的 凝固组织。其原理是利用冶炼电流通过熔渣产生的电阻热将自耗电极熔化,熔滴穿过渣层 进入金属熔池,在异型水冷结晶器内凝固成铸锭。由于金属熔体与渣液充分接触,高达90% 的夹杂物可以得到充分去除。其中,电极末端的熔滴大小对夹杂物去除效率至关重要,熔滴 越小,渣金接触比表面积越大,熔滴穿过渣池的时间越长,夹杂物更容易被吸附去除。但如 何在保证电渣参数不变的情况下有效地细化熔滴,目前尚没有很好的应用方法。此外,电渣 锭凝固组织为粗大的柱状晶,枝晶间及柱状晶界上存在大量的偏析,特别是熔铸大型高合 金铸件时,由于铸件各部分冷却速度不同,成分偏析更为严重,甚至出现宏观偏析。枝晶偏 析一般可通过退火使偏析元素充分扩散达到均匀化的目的;而对合金性能危害更大的晶界 偏析则不能通过简单的热处理得以消除,必须通过晶粒细化、氧化物及硫化物等有害非金 属夹杂物的控制得以抑制。因此,优化钢渣反应条件,进一步提高电渣熔铸的精炼提纯效 果、细化晶粒以减小铸锭偏析是电渣熔铸工艺亟须解决的两大核心技术问题。为细化电渣锭凝 ...
【技术保护点】
一种外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于:对应电渣重熔母电极熔化末端、液态渣池和金属熔池位置施加瞬变磁场,使瞬变磁场作用于电极末端初始熔化产生的正在汇聚长大的大颗金属熔滴,在瞬变磁场产生的交变洛伦兹力和压力波的复合作用下,使金属熔滴呈爆裂式分散,分解成细小的金属熔滴群,细小金属熔滴随机散入渣池中,然后穿过渣池经与渣液充分接触、洗涤后,使细小金属熔滴中的夹杂物和杂质快速进入液渣中,再缓慢沉降汇聚融入渣池下方的金属熔池,最后在结晶器外侧和底部的强制水冷下自下而上结晶凝固,形成凝固铸锭。
【技术特征摘要】
1.一种外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于对应电渣重熔母电极熔化末端、液态渣池和金属熔池位置施加瞬变磁场,使瞬变磁场作用于电极末端初始熔化产生的正在汇聚长大的大颗金属熔滴,在瞬变磁场产生的交变洛伦兹力和压力波的复合作用下, 使金属熔滴呈爆裂式分散,分解成细小的金属熔滴群,细小金属熔滴随机散入渣池中,然后穿过渣池经与渣液充分接触、洗涤后,使细小金属熔滴中的夹杂物和杂质快速进入液渣中, 再缓慢沉降汇聚融入渣池下方的金属熔池,最后在结晶器外侧和底部的强制水冷下自下而上结晶凝固,形成凝固铸锭。2.根据权利要求1所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于瞬变磁场的磁感应强度在ο. Γιοτ ;瞬变磁场由磁场感应线圈产生,向磁场感应线圈输出的瞬变电流频率为O. l 15000Hz,瞬变电压为5(T2000V,占空比为(Tl00% ;瞬变电流的波形是正弦波、方形波、锯齿波、三角波、尖峰波或阶梯波。3.根据权利要求1或2所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于电渣熔铸的熔炼电流由直流电源或交流电源提供,电渣熔铸的熔炼电压为1(T200V,熔炼电流在 100 20000Α,频率 O. 01 2000Hz。4.根据权利要求1或2所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于电渣重熔过程由固态渣引弧启动或由液态渣直接启动。5.根据权利要求1或2所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于渣重熔母电极为单电极或多电极,或为小截面,或为大截面电极;所制备的凝固铸锭为圆形铸锭、方形铸锭、板型铸锭或异型铸锭。6.根据权利要求1或2所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于电渣重熔母电极的材料为黑色金属及合金、有色金属及合金、高温合金或精密合金。7.根据权利要求1或2所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法,其特征在于所制备的凝固铸锭的凝固组织为全等轴晶组织、生长方向为轴向的细化枝晶组织或生长方向为轴向的细化柱状晶组织。8.一种实现权利要求1或2所述的外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法的电渣熔铸装置,由电渣重熔装置和模铸装置结合而成,包括金属自耗电极(I)、电缆(2)、熔炼电源(9)、 结晶器(13)、底电极板(6)、结晶器水冷套(8)、底电极冷却装置,熔融渣液位于所述结晶器(13)的内层铜管内腔中,形成熔融渣池(3),在熔融渣池(3)下方的金属熔体(4)的下部凝固形成铸锭(5),所述底电极板(6)的上表面直接托举铸锭(5)底部,所述金属自耗电极(I)和所述底电极板(6)皆通过所述电缆(2)分别连接到所述熔炼电源(9)上,所述金属自耗电极(I)的底端与熔融渣池(3)相...
【专利技术属性】
技术研发人员:钟云波,吴秋芳,冯美龙,李强,郑天祥,孙宗乾,雷作胜,任维丽,
申请(专利权)人:上海大学,
类型:发明
国别省市:
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