[发明专利]一种大型电渣炉高强度冷却定向凝固结晶器及凝固工艺

说明书

本发明公开了一种大型电渣炉高强度冷却定向凝固结晶器及凝固工艺，属于电渣特种冶金技术领域，解决了现有技术中超大直径电渣锭现有的凝固条件恶化导致的凝固方向改变和易出现疏松缩孔等问题。本发明结晶器为分段式组装结晶器，设置有多段结晶器单元，结晶器单元为可拆卸的；各段结晶器单元的内径均从下往上均匀增加，相邻两结晶器单元中，上方的结晶器单元底端内径与下方的结晶器单元顶端内径相同，各段结晶器单元内表面斜度一致，斜度α≤10°。本发明结晶器及凝固工艺适用于直径超过1600mm或吨位超过60吨的大型电渣锭的熔炼。

技术领域

本发明属于电渣特种冶金技术领域，特别涉及一种大型电渣炉高强度冷却定向凝固结晶器及凝固工艺。

背景技术

大直径电渣熔炼的均质化凝固及内部质量控制一直是冶金工作者的关注重点。当电渣锭直径增大以后，容易出现中心缩孔、疏松等缺陷。同时由于冷却条件的恶化，大型电渣锭存在冷却取向轴向，成分的偏析更加严重，微量合金化的成分稳定控制与易烧损元素的精确控制成为难题。如何控制大型电渣炉的熔炼工艺参数，降低冷却条件恶化对凝固组织的影响，是一个急需解决的工艺难题。

对于电渣炉的定向凝固及均匀凝固方面，现有技术中针对的结晶器直径较小，或没有给出对装置及方法进行量化的方法。对大型电渣均匀凝固、定向凝固方面的研究也没有给出量化方法，或与大直径电渣熔炼的均匀定向凝固有一定差异。

本发明旨在提出一种电渣炉熔炼大型电渣锭(直径≥1600mm，或吨位≥60吨)时使用的新型分段式结晶器，及配套的定向凝固冷却工艺方法，提升钢锭内部凝固质量，改善元素偏析，提高钢锭利用率及成材率。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种大型电渣炉高强度冷却定向凝固结晶器及凝固工艺，用以解决超大直径电渣锭现有的凝固条件恶化导致的凝固方向改变和易出现疏松缩孔等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明公开了一种大型电渣炉高强度冷却定向凝固结晶器，结晶器为分段式组装结晶器，设置有多段结晶器单元，结晶器单元为可拆卸的；各段结晶器单元的内径均从下往上均匀增加，相邻两结晶器单元中，上方的结晶器单元底端内径与下方的结晶器单元顶端内径相同，各段结晶器单元内表面斜度一致，斜度α≤10°。

进一步的，结晶器适用于直径超过1600mm或吨位超过60吨的大型电渣锭的熔炼。

进一步的，多段结晶器单元的第一结晶器单元设置在结晶器的底端，第二结晶器单元设置在第一结晶器单元上部，且与第一结晶器单元连接。

进一步的，第一结晶器单元下端直径为D，D≥1600mm，第一结晶器单元高度为0.5D，第二结晶器单元高度为0.5D，其余结晶器单元高度均为0.25D。

进一步的，各段结晶器单元分别设置有独立的冷却水区；

相邻两段结晶器单元连接处为内外套连接，连接处采用橡胶条进行密封，并在连接处通水冷却。

进一步的，各段结晶器单元均为两瓣构件组装，两瓣构件通过紧固连接件紧固在一起；两瓣构件分别设置有单独的冷却水区。

进一步的，结晶器还包括结晶器支撑柱、结晶器底冷却板和结晶器支撑座；

各段结晶器单元紧固在结晶器支撑柱上；

结晶器底冷却板同时与第一结晶器单元底部和结晶器支撑柱连接固定；结晶器底冷却板与结晶器支撑座的距离在0.1～2厘米。

另一方面，本发明还公开了一种大型电渣炉高强度冷却定向凝固结晶器的凝固工艺，包括以下步骤：

步骤1.在各段结晶器单元的冷却水区内通入冷却介质对钢锭进行冷却；