一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法技术

本发明专利技术涉及提高电渣重熔铸锭凝固质量技术领域，公开了一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法，本发明专利技术中包括可单独控制冷却强度的多冷却环路水冷结晶器、冷却底盘；整个体系包括金属熔池、熔渣池和电渣锭，熔渣池的正上方有待熔化金属电极；多冷却环路水冷结晶器内熔渣池的上部净空为热辐射区域，熔渣池分为熔渣池上部区域和熔渣池下部区域，金属熔池分为金属熔池上部区域和金属熔池下部区域，已凝固电渣锭分为铸锭完全凝固缓冷区域和铸锭完全凝固强冷区域；随着电渣重熔的进行，以上各个区域在结晶器的位置会动态的向上提升，通过实时判定各个区域的对应位置，在确定位置施加对应的冷却模式，来提高铸锭凝固质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法


[0001]本专利技术属于提高电渣重熔铸锭凝固质量
，具体为一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法。

技术介绍

[0002]电渣重熔是重要的特钢冶炼工艺。由于电渣重熔工艺能有效去除金属中的大尺寸夹杂物、提高铸锭组织的均匀性，因此许多装置的核心部件，如高铁用轴承，核电转子等要求必须使用电渣重熔工艺生产的相应金属坯料。尽管电渣重熔生产成本高，效率也相对较低，仅用于特殊需求金属材料的冶炼，产能较少，但由于利润极高，因此其得到的关注度越来越高。
[0003]当前，在电渣重溶工艺领域，冶金工作者的工作主要集中在电渣的成分、电渣重熔过程中电流、电压等参数的控制方面，而在结晶器方面开展的工作较少。电渣重熔后的金属液在结晶器中凝固，因此结晶器的冷却控制在很大程度上会决定铸锭的凝固质量。与传统的连铸结晶器不同，电渣重溶后的金属液不仅仅要在结晶器中完成初始凝固，而是要完成所有的凝固过程，因此电渣重溶结晶器的冷却行为会同时决定铸锭凝固的表面质量和内部组织形态。
[0004]为保证铸锭凝固的表面质量，对应的初始凝固区域应该采用较弱的冷却模式；而为提高铸锭凝固质量和均匀性，则应在铸锭已经完全凝固后的某一区域采用强冷模式，以实现整个铸锭温度梯度呈由下至上逐渐升高的分布趋势，促进晶粒沿轴向方向生长，减少凝固偏析和疏松。而对于接受极强热辐射的结晶器上端净空区域，为提高结晶器的使用寿命，则宜采用强冷模式，防止结晶器过热。由此可见，为进一步提高铸锭的凝固质量和结晶器的使用寿命，电渣重溶结晶器的不同区域应采用不同的冷却模式。
[0005]但电渣重溶过程中，随着冶炼时间的不断延长，金属熔池和熔渣池位置是不断上升的，这就导致电渣重熔结晶器不同位置的冷却模式必须随金属熔池和熔渣池位置的上升而不断的发生变化，为此我们提出一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：为了提高铸锭的凝固质量，本申请提供一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法，包括可单独控制冷却强度的多冷却环路水冷结晶器，所述多冷却环路水冷结晶器的下表面固定连接有冷却底盘，所述多冷却环路水冷结晶器的内部在电渣重熔过程中形成有金属熔池、熔渣池和已凝固电渣锭，所述熔渣池的正上方有待熔化金属电极，所述多冷却环路水冷结晶器内所述熔渣池的上部净空为热辐射净空区域，所述熔渣池分为熔渣池上部区域和熔渣池下部区域，
所述金属熔池分为金属熔池上部区域和金属熔池下部区域，所述已凝固电渣锭分为铸锭完全凝固缓冷区域和铸锭完全凝固强冷区域。
[0009]在一优选的专利技术方式中，所述多冷却环路水冷结晶器设置有多个环流冷却水并联的结构。
[0010]在一优选的专利技术方式中，每个单独的所述冷却水环流设有单独的流量计、环流进出口冷却水温度计和压力供水装置。
[0011]在一优选的专利技术方式中，每个所述环流冷却作用的高度范围为20
‑
50mm。
[0012]在一优选的专利技术方式中，所述流量计和所述压力供水装置与外部电源电性连接。
[0013]一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法：
[0014]S1.将所述待熔化金属电极放置在所述多冷却环路水冷结晶器的内部上方进行固定夹持并对所述待熔化金属电极进行升温，上部热辐射净空区域由于承受所述待熔化金属电极升温和所述熔渣池升温的高温辐射，而且没有凝固渣层的保护，也不会影响金属坯壳初始凝固的质量，因此为保证结晶器的寿命，此区域采用强冷模式，冷却水的进出水温差控制在10℃
±
2℃；
[0015]S2.熔渣池上部区域仍为最高温区，此区域应采用中等冷却模式，一方面保护结晶器，另一方面作为过渡区域，防止熔渣的过分冷凝，影响金属液的初始凝固，冷却水的进出水温差控制在15℃
±
2℃；
[0016]S3.熔渣池下部区域和金属熔池上部区域的温度决定了金属液的初始凝固，此处的凝固进程越慢，金属的高温强度越低，成型性能越好，铸锭的表面质量越高，但同时为保证此处坯壳的支撑强度，不能采用极度弱冷，因此这一区域采用弱冷模式，冷却水的进出水温差控制在20℃
‑
22℃左右；
[0017]S4.金属熔池下部区域和铸锭完全凝固缓冷区域的冷却情况在一定程度上决定了铸锭内部组织的生长模式，如果该区域的冷却强度较大，则会强化铸锭沿轴向方向的传热，导致晶粒沿轴向方向发展，增加凝固偏析和疏松等缺陷，因此只有该区域尽可能的弱冷，才能促进凝固组织的轴向生长，因此这一区域采用超弱冷模式，冷却水的进出水温差控制在25℃
‑
30℃；
[0018]S5.对于铸锭完全凝固强冷区域，通过该区域的降温能尽可能大的提高铸锭沿轴向的温度梯度，促进铸锭凝固组织沿轴向方向生长，提高铸锭的凝固质量，因此该区域采用强冷模式，冷却水的进出水温差控制在10℃
±
2℃；
[0019]S6.由于随着电渣重熔冶炼的进行，所述金属熔池和所述熔渣池的位置不断升高，所划定的结晶器不同的冷却区域是随电渣重熔冶炼的进行为不断的发生变化的；
[0020]S7.利用所埋设的热流通量计及时反馈热流密度信息，依据热流通量的变化确定熔渣池和金属熔池的位置，同时确定其他的冷却区域，并施加相应的冷却模式，这样就可以依据最新的所述金属熔池位置动态的实施冷却，提高铸锭的表面质量和内部凝固质量。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0022]1.本专利技术中，随着电渣重熔的进行，以上各个区域在结晶器的位置会动态的向上提升，通过实时判定各个区域的对应位置，在确定的位置施加对应的冷却模式，来提高铸锭的凝固质量。
[0023]2.本专利技术中，对金属液初始凝固区域实施弱冷，在保证金属初始凝固的强度的前
提下，尽可能的提高金属温度，使金属获得较好的韧塑性，减小因冷却强度过大而引起的铸锭表面褶皱等表面质量问题。与此同时通过对已凝固电渣锭采用上部若冷、下部强冷的冷却模式，提高电渣锭晶粒沿轴向生长的概率，提高铸锭内部凝固质量。
[0024]3.本专利技术中，能够针对结晶器上部净空辐射区实施强冷，不影响铸锭凝固质量的前提下，提高结晶器使用寿命。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的正视剖面图。
[0026]图中标记：1
‑
多冷却环路水冷结晶器、2
‑
冷却底盘、3
‑
金属熔池、4
‑
熔渣池、5
‑
待熔化金属电极、6
‑
已凝固电渣锭。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高电渣重熔铸锭凝固质量的装置，包括可单独控制冷却强度的多冷却环路水冷结晶器(1)，其特征在于：所述多冷却环路水冷结晶器(1)的下表面固定连接有冷却底盘(2)，所述多冷却环路水冷结晶器(1)的内部在电渣重熔过程中形成有金属熔池(3)、熔渣池(4)和已凝固电渣锭(6)，所述熔渣池(4)的正上方有待熔化金属电极(5)，所述多冷却环路水冷结晶器(1)内所述熔渣池(4)的上部净空为热辐射净空区域，所述熔渣池(4)分为熔渣池上部区域和熔渣池下部区域，所述金属熔池(3)分为金属熔池上部区域和金属熔池下部区域，所述已凝固电渣锭(6)分为铸锭完全凝固缓冷区域和铸锭完全凝固强冷区域。2.如权利要求1所述的一种提高电渣重熔铸锭凝固质量的装置，其特征在于：所述多冷却环路水冷结晶器(1)设置有多个环流冷却水并联的结构。3.如权利要求2所述的一种提高电渣重熔铸锭凝固质量的装置，其特征在于：每个单独的所述冷却水环流设有单独的流量计、环流进出口冷却水温度计和压力供水装置。4.如权利要求2所述的一种提高电渣重熔铸锭凝固质量的装置，其特征在于：每个所述环流冷却作用的高度范围为20
‑
50mm。5.如权利要求3所述的一种提高电渣重熔铸锭凝固质量的装置，其特征在于：所述流量计和所述压力供水装置与外部电源电性连接。6.一种通过动态分区冷却提高电渣重熔铸锭凝固质量的方法，其特征在于应用了如权利要求1至5任意一项中的装置：S1.将所述待熔化金属电极(5)放置在所述多冷却环路水冷结晶器(1)的内部上方进行固定夹持并对所述待熔化金属电极(5)进行升温，上部热辐射净空区域由于承受所述待熔化金属电极(5)升温和所述熔渣池(4)升温的高温辐射，而且没有凝固渣层的保护，也不会影响金属坯壳初始凝固的质量，因此为保证结晶器的寿命，此区域采用强冷模式，冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧蓉，孙立根，朱立光，王博，周景一，朴占龙，袁志鹏，韩毅华，王杏娟，肖鹏程，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：