電渣轉鑄工藝是在異型板坯結晶器型腔外設定一個T型活動熔池，將自耗電極全部或部分轉移到活動熔池內。隨著自耗電極的不斷熔化和鋼液面的不斷仁升，連續提升活動熔池，將鋼水注入固定型腔內，從而達到凝固成形的目的。
基本介紹
- 中文名：電渣轉鑄
- 外文名：Turn electroslag casting
- 學科：冶金工程
- 領域：鋼鐵
- 目的：凝固成形
- 存在問題：水冷密封的設計等
簡介,實驗設備與原理,異型板坯電渣轉鑄結晶器的設計,電渣轉鑄工藝,電渣轉鑄存在的幾個問題,
簡介
為了提高大中型空間變曲面類部件的內部質量和型線精度，國內外先後採用等厚鋼板二次熱彎成形和T型鋼板熱彎成形技術製造發電站用變曲面部件。用鋼板熱彎成形，不但金屬利用率不足40%,加工周期長、成本高，而且國內尚不能提供如此厚的工程用不鏽鋼板。電渣熔鑄毛坯的型線精度接近產品的最終尺寸，其質量可達到同材質鍛軋材的水平，因此採用電渣熔鑄工藝製造過程上所需小批量的異型板坯是一種比較理想的方法。但是，由於異型板坯結晶器的型腔狹窄，要設計出滿足電渣熔鑄工藝所要求的自耗電極很困難。為了解決結晶器型腔狹窄給電渣熔鑄帶來的困難，國外試圖將渣池移到結晶器型腔外進行電渣熔鑄，即電渣轉鑄工藝。以下主要設計了帶有T型活動熔池的電渣轉鑄系統，並進行了異型板坯電渣轉鑄工藝試驗研究。
實驗設備與原理
實驗設備主要由以下幾部分組成:
①自耗電極的熔化和控制設備—交直流電渣爐;
②鋼水連續轉鑄及其凝固成形裝置-活動熔池與固定結晶器;
③轉鑄過程中活動熔池連續提升裝置;
④電渣轉鑄的輔助變位機和液渣澆注設備。
異型板坯電渣轉鑄工藝是在異型板坯結晶器型腔外設定一個T型活動熔池，將自耗電極全部或部分轉移到活動熔池內。隨著自耗電極的不斷熔化和鋼液面的不斷仁升，連續提升活動熔池，將鋼水注入固定型腔內，從而達到凝固成形的目的。T型活動熔池的提升速度是利用鋼液面信號來控制調速電機的轉速，使其與鋼液面的上升速度基本保持“同步”。
異型板坯電渣轉鑄結晶器的設計
T型活動熔池是電渣轉鑄工藝的心臟，是容納高溫熔渣(1700 -1900℃ )和實現鋼水轉鑄的場所。活動熔池由兩部分組成:U型結晶器和T型結晶器。U型結晶器為熔渣型腔，在轉鑄過程中應儘量降低其熱損失，因此採用非水冷或弱水冷的結構;T型結晶器是實現鋼水轉鑄的關鍵部件，其熱負荷可達1. 2-2. 3J/(m·s ) X37，因此採用孔板式結構，材料為紫銅，水縫尺寸為Φ5- 25mm，冷卻強度為2. 0 - 2. 5L/(min·mm )，並且與鋼水相接觸的活動結晶器應具有一定的錐度，以防止在活動熔池提升過程中因鋼水凝固收縮而發生漏鋼事故。活動熔池的內腔尺寸由一定熔化速率的自耗電極及其所需的安全間隙來決定。
電渣轉鑄工藝
(1)引錠板結構
引錠板採用燕尾槽式結構，以防止電渣轉鑄過程中引錠板脫離。同時在引錠板上安裝底電纜的安裝接頭。
(2)液渣起弧
電渣轉鑄採用底注液渣方式起弧。首先將按一定比例預先配製好的固體渣熔化，然後將熔融的液渣通過底注澆道注入轉鑄型腔。當渣液面達到一定高度時，即電極埋入一定深度時停止澆注，並封死注渣孔。
①起弧+小電流操作
當電渣爐供電的主迴路導通後，電流從。開始波動時，將電流控制在較低範圍內2-4min，以防止瞬時短路。
②起弧+大電流操作
由於起弧初始階段的渣池溫度較低，為了使初生坯殼與引錠板之間可靠連線，應採用大電流運算元分鐘。
(3)起始高度的控制
引錠板距T型結晶器“平台”的距離為活動熔池的起始高度(Oh)。 Oh太大，則引錠板附近溫度太低，易產生斷電、脫錠等事故; Oh太小，則鋼水容易“爬上”型結晶器“平台”，使活動熔池提升困難。因此建議活動熔池的起始高度為30-80mm。
(4)活動熔池渣面位置的控制
在電渣轉鑄過程中採用鉬質探頭，通過測量渣面與底墊之間的電壓變化來測量渣面位置。電渣轉鑄工藝要求活動熔池內有一定的渣層高度(hs)。如果hs過大，則活動熔池的鋼水在注入固定型腔時，由於溫度低而導致成形困難;如果hs過小，則活動熔池在提升過程中可能與活動電極接觸而造成短路事故。在電渣轉鑄過程中，活動熔池內渣層高度應控制在70-150mm內。
電渣轉鑄存在的幾個問題
(1)水冷密封的設計
水冷密封軌道是電渣轉鑄活動熔池與固定結晶器連線的關鍵部件。一方面，水冷密封軌道可防止鋼水從活動熔池與密封軌道之間漏出;另一方面，在活動熔池提升過程中起導向滑軌的作用，因此水冷密封軌道與活動熔池之間應保持一定的間隙。如果間隙過小，則活動熔池在高溫下由於熱膨脹產生的熱變形和永久變形而將水冷密封軌道損壞或將活動熔池卡死;如果渣層高度過大，則鋼液將從間隙中漏出而發生漏鋼事故，因此建議活動熔池與水冷密封軌道之間的間隙為0. 5mm<2. 0mm。
(2)活動熔池的分流
由於活動熔池處在電渣轉鑄高溫區，轉鑄時在活動熔池壁上形成的渣殼非常薄並處於半導體狀態。因此在電渣轉鑄過程中，電流除沿主迴路(自耗電極-渣池-熔池-底墊)導通外，還有很大一部分電流從“自耗電極-渣池-活動熔池-固定結晶器-底墊”迴路導通。活動熔池的分流約占總電流的1/3。在電渣轉鑄過程中，應防止電流嚴重偏移(分流)，否則可能造成鑄錠與引錠板的脫離和惡化鑄錠表面質量。
(3)活動結晶器錐度
設計合理的活動結晶器錐度是防止電渣轉鑄過程拉漏的重要因素之一，同時也可減少活動結晶器的提升阻力，提高活動結晶器的使用壽命。T型活動結晶器的設計錐度為10-30 ： 1000。由於活動結晶器的錐度是通過與固定結晶器相對運動來實現的，因此活動結晶器的安裝方式和提升裝置以及其控制系統對它有較大的影響，對此必須引起重視。
