[发明专利]一种电渣熔铸空心件及其上提拉工艺以及专用装置

说明书

技术领域

本发明属于铸造领域，特别提供一种电渣熔铸空心件及其上提拉工艺以及专用装置。

背景技术

电渣熔铸作为一项先进铸造技术，将钢水精炼与铸造成型两道工序结合在一起，所生产的铸件结晶组织均匀致密、纯度高、硫和磷含量低、非金属夹杂物少、具有良好的力学性能和抗疲劳性能。既能达到锻件的质量标准，又可实现铸件近净成型，实现周期和成本的双赢，已被现代铸造企业广泛应用。空心件是目前应用十分广阔的铸件，产品涉及核电、电力、化工、航空、造船、以及重型机械等现代化工业。

众所周知，空心件长时间以来一直是电渣熔铸的高难铸件，目前电渣熔铸空心件（图1、2）主要用热穿孔方法及下拉拔方法生产。

采用热穿孔或下拉拔方法生产，需要专门的底水箱、台车及复杂的下拉拔控制系统；该专有设备昂贵。

结晶器是电渣熔铸的核心部件，在熔铸时，它一方面起着熔化、精炼的熔炼室作用；另一方面又起着铸件模具形成铸件的作用，熔化与成型均在结晶器内进行，所以结晶器工作环境恶劣，对于空心件的内结晶器更是如此。内结晶器熔铸中受力复杂，必须具有导热强、抗变形强、易制造、便于联动提拉的特点。

传统样板+人工锤打方法成型的结晶器内腔尺寸偏差大，有时还得附加结构焊接成型，既增大尺寸偏差又增加内腔型面上的焊缝数量，提高熔铸时漏水、漏渣风险，这些都为结晶器的使用和维修带来困难。

发明内容

本发明提供了一种电渣熔铸空心件的新工艺方法（上提拉工艺方法）及系列装置。采用上提拉法生产电渣熔铸空心件，避繁就简，适用性更强，设备费用相对低廉，且生产的空心件毛坯表面成型质量与内部质量均优良，完全满足或超过技术要求。同时，本发明提供的结晶器具有制作方便，省工、省料，熔铸操作方便，组装定位准确，熔铸金属利用率高等优点。

本发明具体提供了一种电渣熔铸空心件上提拉工艺，其特征在于：采用向上提拉内结晶器的方法制备电渣熔铸空心件，熔铸过程伴随着拉拔过程，随时监测拉拔速度的匹配度，防止钻渣漏渣及结晶器卡死；

其中，电渣熔铸时采用的装置包括结晶器及联动提拉装置，所述结晶器分为外结晶器和内结晶器两部分，联动提拉装置用于向上提拉内结晶器；

在内结晶器的外侧设有传感器，该传感器距内结晶器底部的距离L与熔渣深度H_熔渣深度、金属熔池深度H_金属熔池、空心件平均厚度H_{空心件平均厚度}具有如下关系：L=H_熔渣深度+(H_金属熔池*0.4～H_金属熔池*0.8)+(H_{空心件平均厚度}*0.2～H_{空心件平均厚度}*0.4)，H_金属熔池可根据实验测得；拉拔速度v_拉拔与熔铸速度v_熔铸具有如下关系：2*v_熔铸≥v_拉拔≥v_熔铸，其中V_熔铸可根据生产实际测得，所述传感器为温度、电流或电压传感器。

本发明提供的电渣熔铸空心件上提拉工艺，其特征在于，工艺参数为：

a、渣系与渣量控制：

渣系主成分为CaF₂和Al₂O₃，其重量比为：CaF₂：Al₂O₃=60～70：40～30，渣量为铸件重量的1.5～5%；在CaF₂—Al₂O₃渣系中加入少量MgO和CaO，其加入量≤渣系总重量10%。

b、引燃方式：

采用固态或液态渣引燃，其化学成分以重量百分比计为TiO₂：40%～60%，CaF₂：60%～40%；

c、供电参数的选择：

熔铸电压和电流为：

U=[(0.50～0.75）D_结晶器+（25～35）]

I=[(580～680)+(30～36)d_电极]

上式中D_结晶器、d_电极分别为结晶器和电极截面积的等效直径，单位为mm，U的单位为V，I的单位为A。