[发明专利]一种防止重熔合金偏析的电渣重熔装置及其方法

说明书

本发明公开了一种防止重熔合金偏析的电渣重熔装置及其方法，属于电渣重熔技术领域。它包括结晶器、电源和磁场单元；所述结晶器从上往下依次包括第一结晶器、过渡结晶器和第二结晶器；所述第一结晶器和过渡结晶器绝缘相连，所述过渡结晶器和第二结晶器绝缘相连；在所述渣池中，与第一结晶器的底部对应位置处为第一渣池层，与第二结晶器的顶部对应位置处为第二渣池层，底层为第三渣池层；所述电源包括第一电源和第二电源；所述第一电源将自耗电极与第一渣池层连接；所述第二电源将第二渣池层与第三渣池层连接。本发明能有效避免熔融金属与结晶器的粘接问题，同时提升重熔效率并改善电渣锭的凝固质量。

技术领域

本发明属于电渣重熔技术领域，更具体地说，涉及一种防止重熔合金偏析的电渣重熔装置及其方法。

背景技术

很多高质量的材料如高温合金、高速钢、不锈钢等均采用电渣重熔的技术生产。然而，电渣重熔技术也有很多优点，比如重熔效率低、生产成本高，在一定程度上降低了产品的竞争力。为此，开发了快速电渣重熔技术，突破了熔速与电渣锭直径之比不超过1这一规律，重熔速度大大增加。快速重熔的核心在于渣池的直径大于电渣锭的直径。然而，这个技术有两个问题：1)由于渣池的直径较大，自耗电极熔化过程金属熔滴不是滴落于电渣锭结晶器中，而是滴落于渣池结晶器与电渣锭结晶器的过渡处，然后再流向电渣锭结晶器。由于渣池结晶器与电渣锭结晶器的过渡处采用强烈的水冷铜质材质，导致滴落上面的液滴会粘接在上面，不仅影响铜质材质的寿命，还有可能导致重熔的中断。因此如何使金属熔滴从电极中心滴落而不是在整个断面上滴落是解决这一问题的关键；2)尽管重熔速度大大增加，其代价则是金属熔池变深，凝固质量变差。尽管其凝固质量优于模铸或连铸坯，但是不能与传统的电渣锭相提并论。

经检索，中国发明专利CN200910010241.3公开了一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置及方法，中国发明专利CN200910050347.6公开了一种磁控电渣重熔高效精炼高温合金的方法及装置，中国实用新型专利CN201320838387.9公开了一种利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，中国发明专利CN201310017421.0公开了一种外加瞬变磁场控制电渣熔铸的方法及电渣熔铸装置，以上专利均是在电渣重熔过程施加交变磁场，通过搅拌来改变凝固组织，而不是使电极末端的液态薄膜向电极芯部迁移，其解决问题的侧重点不同，并不能解决快速重熔的核心问题；而其电磁搅拌的效果类似于传统的电磁搅拌，而传统的电磁搅拌易于引起白亮带，即偏析的发生；另外，重熔过程的电流变化可调范围较小，不能任意调整，因此对重熔过程的影响有限。

经检索，中国发明专利CN201910760149.2公开了一种电磁控制电渣精炼高端轴承钢的装置及方法，中国发明专利CN201410712573.7公开了一种电磁复合控制电渣重熔细晶铸造方法及装置，上述专利均是在在结晶器中施加变化磁场来改善凝固组织，其电磁力的基本原理同传统的连铸电磁搅拌一样，即通过交变磁场产生感应电流，在磁场和电流的交互作用下产生电磁力对渣池和熔池进行搅拌。而渣池的搅拌反而会使金属熔滴分散滴落，电渣过程一般希望金属熔池凝固过程平稳，不希望剧烈的波动。因此正常的重熔过程都避免杂乱磁场的产生，采用剧烈的电磁力搅拌金属熔池有可能产生不利的影响。