[发明专利]一种细化铸锭组织和改善铸锭表面质量的装置及方法

说明书

本发明公开了一种细化铸锭内部组织和改善铸锭表面质量的装置及方法，由带有水冷夹层的结晶器、水冷夹层内带有可上下移动的环形阻流壁构成新型水冷结晶器。电渣重熔时，环形阻流壁根据结晶器内的电渣锭高度进行持续上移，从而实现电渣锭不同高度的冷却，进而同时改善电渣锭表面和内部质量、防止电渣锭应力开裂现象。现有无环形阻流壁的普通水冷结晶器，无论如何改变结晶器的循环水流量，水冷结晶器夹层内的水流速呈单一模式始终存在，存在电渣锭内部质量差、表面质量差、电渣锭应力开裂不能同时改善的问题。本发明开发的新型带环形阻流壁的水冷结晶器，同时获得了最优的电渣锭表面和内部质量、并防止电渣锭应力开裂现象。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种带有可移动式环形阻流壁水冷结晶器的电渣重熔装置和使用方法。

背景技术

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。电渣锭表面和内部质量的保证是电渣重熔工艺的关键技术效果，申请人采用改变冷却水进水和/或出水的模式，较常规电渣重熔结晶器明显改善电渣锭表面和内部质量（参见CN2022101082855、CN2022101083256），但是重熔方法引入至工业化生产还需要磨合，且不能实现金属熔池的均匀持续冷却，改善效果还需要提升。因此，需要研发新的设备以及方法，同时改善电渣重熔中电渣锭内部和表面质量、防止电渣锭应力开裂对于生产大型锻件具有重要的意义。

发明内容

本发明同时提升电渣锭表面和内部质量，细化碳化物尺寸、预防电渣锭应力开裂，为大型锻件产品提供优质的电渣锭。与现有技术相比，本发明的创造性在于：本发明首次公开了带有可移动式环形阻流壁水冷结晶器及其使用方法，使得结晶器轴向上的水流量呈环形阻流壁处的水流速快、环形阻流壁上部和下部的水流速慢，实现同时提高电渣锭内部质量和表面质量的目标。

本发明采用如下技术方案：

一种同时改善电渣锭内部和表面质量的电渣重熔装置，包括水冷结晶器，所述水冷结晶器的夹层内设有移动式环形阻流壁，具体为上下移动式环形阻流壁；作为常识，水冷结晶器为电渣重熔的场所，带有夹层用于冷却水循环，具有进水口与出水口，本发明在现有水冷结晶器的基础上创造性的提出水冷结晶器的夹层内设有上下移动式环形阻流壁，组成一种带有可移动式环形阻流壁水冷结晶器的电渣重熔装置。具体的，夹层内的移动式环形阻流壁的长度大于30cm，优选的，移动式环形阻流壁长度在40～50cm。优选的，移动式环形阻流壁的厚度是夹层厚度的30～55%，优选40～50%。

作为常识，电渣重熔装置具有常规基础部件以及结构，比如电源、水冷电缆、金属电极、底水箱、液态渣池、水冷结晶器，结晶器内腔作为金属熔池。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，本发明中，进水口位于水冷结晶器的下部，出水口位于结晶器的上部。通过移动结晶器夹层内的环形阻流壁，使得环形阻流壁处的水流速增加，细化电渣锭组织晶粒和碳化物尺寸，同时改善电渣锭表面质量。

本发明公开了使用上述同时改善电渣锭内部和表面质量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，开启水冷结晶器进水口与出水口，开始电渣重熔，且底水箱的水冷、结晶器的循环水冷持续开启直至电渣重熔结束；水冷结晶器夹层内的移动式环形阻流壁随着金属电极的重量损失而升高，直至电渣重熔完成，得到同时改善电渣锭内部和表面质量的电渣锭。

本发明同时改善电渣锭内部和表面质量的电渣重熔装置在进行电渣重熔时，具体包括如下步骤：

（1）采用上述带有可移动式环形阻流壁的水冷结晶器，电渣重熔时，结晶器夹层内的可移动式环形阻流壁的升降根据金属电极的重量损失进行调节；