阅读说明：本技术 一种电渣重熔中心补缩方法 (Electroslag remelting center feeding method ) 是由 陈瑞 熊云龙 赵岭 赵黎廷 田雨 张春铭 宋阳 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种电渣重熔中心补缩方法,利用电渣熔铸的熔池形状特点,采用中心补缩方法,依靠小直径自耗电极补缩,大幅度节省补缩金属用量。为了适应小直径自耗电极补缩,采用嵌入式结晶器,以稳定小直径自耗电极熔化平稳性要求,并降低补缩能耗。本发明较好地解决了常规电渣重熔大直径钢锭补缩金属浪费量大的问题,达到少熔化多补缩的效果。(The invention provides an electroslag remelting center feeding method, which utilizes the shape characteristics of a molten pool of electroslag casting, adopts a center feeding method, depends on feeding of a small-diameter consumable electrode, and greatly saves the feeding metal consumption. In order to adapt to feeding of the small-diameter consumable electrode, an embedded crystallizer is adopted to stabilize the requirement of melting stability of the small-diameter consumable electrode and reduce feeding energy consumption. The invention better solves the problem of large metal waste of feeding of the conventional electroslag remelting large-diameter steel ingot, and achieves the effects of less melting and more feeding.)

一种电渣重熔中心补缩方法

技术领域

本发明属于电渣冶金技术领域，具体涉及一种新的电渣重熔中心补缩方法，特别为电渣重熔大直径钢锭提供了一种节约金属用量的补缩技术。

背景技术

目前，采用电渣重熔方法制备大型高品质钢锭已为国内外普遍采用。随着电渣重熔工艺技术的不断进步，冶金质量、凝固质量及钢锭成形质量也逐步趋于完善。但是，电渣重熔的后期补缩技术一直没有新的突破。对于电渣重熔大直径钢锭，因后期补缩造成的切除量约占总重的5～10％，经济损失较大。

电渣重熔后期补缩目的与铸造冒口的作用相似，主要是补偿重熔后期金属熔池的体积收缩，避免钢锭中心疏松。常规电渣重熔补缩操作是在重熔后期进行的，通过减小自耗电极熔化功率，进而减小熔化速度，实现边熔化边补缩的目的。虽然补缩操作功率较小，但不可能彻底消除残余熔池，并且补缩期内的钢锭充型质量也差，所以最终仍需要切除少部分钢锭余头。

为了达到少熔化多补缩的效果，以往人们针对补缩操作的供电工艺进行了大量研究，提出了连续补缩供电工艺、间断补缩供电工艺、阶梯补缩供电工艺等。

图1为常规电渣重熔补缩示意图。其中：图1a阴影部分为正常熔化时的金属熔池形状，H为正常熔化时金属熔池高度；图1b阴影部分为常规补缩后的金属熔池形状，h为补缩后金属熔池高度。从图1可以明显看出，电渣重熔补缩的作用就是通过补缩操作，将图1a阴影部分改变成图1b阴影部分，使H减小到h。由于h为最终切除高度，以往的研究目标均是围绕减小h。

发明内容

本发明提供了一种新的电渣重熔补缩方法，在保证铸件质量前提下，大幅度节省补缩金属用量，并降低损耗，较好地解决了常规电渣重熔大直径钢锭补缩金属浪费量大的问题，达到少熔化多补缩的效果。

一种电渣重熔中心补缩方法，利用电渣重熔的熔池形状特点，采用中心补缩方法，依靠小直径自耗电极补缩，减小无效补缩金属用量。为了适应小直径自耗电极补缩，必须采用嵌入式结晶器，以稳定小直径自耗电极熔化平稳性要求，并降低补缩能耗。

用于补缩的小直径自耗电极与正常熔化的自耗电极直径比值为0.2～0.5：1；

用于补缩的嵌入式结晶器直径与钢锭结晶器直径比值为：0.2～0.4：1；补缩操作阶段的供电电压值与正常熔化供电电压值的比值≤0.8；补缩操作阶段的供电电流值与正常熔化供电电流值的比值≤0.3。

缩短更换补缩自耗电极和叠落嵌入式结晶器的时间，从正常熔化结束到补缩开始的停电时间≤6分钟。

本发明的原理如下：

电渣重熔的熔池特点如图1a所示。由于结晶器的强冷作用，金属熔池近似于半球形状，钢锭直径越大，金属熔池中心越深(既H越大)。为了避免浪费，本发明提出了用小直径自耗电极集中对金属熔池中心进行补缩，以减少无效补缩金属用量。

为了适应小直径自耗电极补缩，采用嵌入式结晶器，以稳定小直径自耗电极熔化平稳性要求。并且，采用嵌入式结晶器也阻隔了多余熔渣的热量消耗，既节约金属材料又降低补缩能耗。

图2为本发明原理示意图。其中：图2a为正常熔化时的自耗电极1和结晶器2以及熔渣3；图2b为小直径自耗电极4和嵌入式结晶器5以及熔渣6。本发明的核心内容就是引入了补缩用小直径自耗电极，从而减少无效补缩金属用量。为了适应小直径自耗电极补缩，必须采用嵌入式结晶器，以稳定小直径自耗电极熔化平稳性要求。此外，嵌入式结晶器也起到了阻隔多余熔渣作用，进而达到了降低补缩能耗目的。

图3为本发明的补缩效果示意图。其中：图3a为常规补缩效果；图3b为本发明的补缩效果。对比图3a和图3b可以看出，本发明所用的补缩金属量比常规补缩金属量至少节约50％，并可节省补缩电耗。

本发明的措施方法如下：

按常规的电渣重熔操作，当钢锭高度达到预定要求后，可进入本发明的补缩操作。首先，将正常熔化用的自耗电极更换成补缩用的小直径自耗电极，与此同时将嵌入式结晶器叠落在正常熔化用结晶器的上部。然后，采用与小直径自耗电极匹配的供电功率连续熔化一段时间。当金属液面进入到嵌入式结晶器后，调低供电功率，实施小环境补缩(小直径自耗电极在嵌入式结晶器内补缩),当金属液面高度达到嵌入式结晶器内径1/2～2/3高度时，补缩结束。

上述操作的要点：小直径自耗电极的更换时间和嵌入式结晶器的叠落时间要短。在实际生产中，可利用双支臂电渣设备和专用吊装设备提前做好准备工作。

本发明的主要工艺参数如下：

通常，电渣重熔钢锭用自耗电极直径及供电电压和供电电流按结晶器直径选择。正常熔化的自耗电极直径与结晶器直径比值为：0.4～0.8：1；正常熔化的供电电流约为：I＝20D，I为电流值(安培)，D为结晶器直径(毫米)；正常熔化的供电电压约为：40～90伏特(结晶器直径大则供电电压高)。

(1)、本发明用于补缩的小直径自耗电极与正常熔化的自耗电极直径比值为：0.2～0.5。

(2)、本发明用于补缩的嵌入式结晶器直径与钢锭结晶器直径比值为：0.2～0.4：1。

(3)、补缩操作的供电电压值≤0.8倍正常熔化供电电压值；补缩操作的供电电流值≤0.3倍正常熔化供电电流值。

(4)、尽量缩短更换小直径自耗电极和叠落嵌入式结晶器的时间，从正常熔化结束到补缩开始的停电时间≤6分钟。

(5)、当金属液面高度达到嵌入式结晶器内径1/2～2/3高度时，补缩结束。

(6)、补缩时嵌入式结晶器内渣层高度可按表1控制。

表1补缩时嵌入式结晶器内渣层高度

本发明有益效果：

(1)与现有技术相比，本发明在保证铸件质量前提下，大幅度节省补缩金属用量，并降低损耗，较好地解决了常规电渣重熔大直径钢锭补缩金属浪费量大的问题，达到少熔化多补缩的效果。

(2)本发明采用嵌入式结晶器，以稳定小直径自耗电极熔化平稳性要求。并且，采用嵌入式结晶器也阻隔了多余熔渣的热量消耗，既节约金属材料又降低补缩能耗。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1：常规电渣重熔补缩示意图；

图2：本发明中心补缩原理示意图；

图3：本发明中心补缩效果示意图；

其中，1正常熔化自耗电极，2正常熔化结晶器，3正常熔化时的熔渣，4补缩用小直径自耗电极，5嵌入式结晶器，6补缩时的熔渣。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

实施例1

以电渣重熔1000mm直径钢锭为例，正常熔化用自耗电极直径600mm，平均电压80V、平均电流20000A。当铸件高度达到预定的要求后，随即更换补缩用小直径自耗电极和叠落嵌入式结晶器。补缩用小直径自耗电极的直径200mm，嵌入式结晶器直径350mm。从正常熔化结束到补缩开始的停电时间5分钟(既：更换补缩用小直径自耗电极和叠落嵌入式结晶器时间总和)。

进入补缩供电后，初期熔化电压56V、初期熔化电流4000A。当金属液面进入到嵌入式结晶器后，熔化电压不变，熔化电流从4000A逐步减小，当熔化电流降至400A以下(并且金属液面进入嵌入式结晶器约200mm高度时)，补缩结束。补缩时嵌入式结晶器内渣层高度约为180mm。

经对比测试，采用本方法的补缩质量与常规补缩方法相近，节约补缩金属约60％,节省补缩电耗约40％。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。