CN111270082B - 一种电渣炉引弧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电渣炉引弧的方法，包括以下内容：（1）设计、组装引弧装置：所述引弧装置包括第一引锭板、第二引锭板和一个引弧材料容器，第一引锭板、第二引锭板为圆柱体结构，引弧材料容器为圆柱筒；将三者按从下到上焊接为一体组成引弧装置，且三个部件的中心线位于同一条直线上；（2）在引弧装置中按照一定配比加入电渣重熔保护渣和金属碎屑。本发明首先设计了引弧装置，然后在引弧装置中以特定的方法加入预熔渣和匹配的金属碎屑，以达到在确保安全的基础上，大幅提升了电渣炉引弧的成功率，保证了实验生产的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种电渣炉引弧的方法，属于电渣重熔技术领域。
背景技术
ESR电渣重熔工艺能高效降低钢中非金属夹杂物含量以及改善合金钢锭的凝固收缩特性，是用于精炼和制造高纯度和高性能的超级合金和特殊钢的。ESR电渣炉是在保护气氛下在电渣重熔的过程中熔炼电极而设计的。电极的一端被电极夹持系统垂直的夹住，另一端通过电弧熔化成液滴，穿过渣池，滴入水冷结晶器中，凝固成钢锭。
在电渣重熔过程中（ESR=Electro-Slag-Remelting）,将被精炼的待熔炼电极，浸入被水冷却着的钢锭模的底部的电渣熔池，电流通过电渣，在电极和正在形成的钢锭之间，巨大的热能加热电渣，熔化着待熔炼电极，从电极上熔化的金属液滴，穿过电渣流入被水冷却着的钢锭模底部，凝结成固体。
熔化的金属在穿过电渣熔池时，通过非金属杂质的移动，熔化的金属本身将会被提纯，变得更纯净。这是电渣的化学萃取和其要向熔池顶部运动的物理特性共同作用的结果。在钢锭形成的同时，电渣熔池将会向顶部移动，最终会在钢锭顶部留下一层固体电渣。
重熔的材料会在坩埚的底部缓慢地、均匀地、直接地凝固，这样就避免了按照传统铸造钢锭，凝固由外向内导致钢锭中心缺陷。这个过程提供了高等级的、可靠稳定的、可预见的产品质量。良好地控制凝固，能够提高稳固性、致密性和组织结构的完整性。通过重熔，钢锭形成了光通亮表面，提高了表面质量。
电渣炉是高性能超级合金产品的制造工具，这些合金产品被广泛的应用于航天、核工业、还有锻造业。所生产出的钢锭的纯净度达到了多年来的最高水平。
ESR电渣炉的冶炼过程分为三个阶段：Starting Phase（开始阶段）、MeltingFhase（熔炼阶段）和Hotting Top（热补缩阶段），在整个电渣重熔生产过程中开始阶段的引弧是至关重要的，引弧阶段的成功是整个电渣重熔过程的基础，引弧的成功与否直接决定了电渣重熔过程能否顺利开启。电渣炉初始阶段，太钢技术中心中试采用引锭板上焊接实心铁圆柱体的引弧方式，该方式存在如下问题：1、引锭板上焊接了三个实心铁圆柱体，在拉弧阶段，铁圆柱体熔化后的金属熔池，导电量不够，多次发生断弧现象，冶炼过程中止，冶炼失败。2、冶炼失败后，操作人员需要将结晶器冷却水停止，拆除结晶器的冷却水管道连接，将结晶器小车开出，将待熔炼的电极重新吊出，运输至制样车间将待熔炼电极的底部重新切割，然后再拉回实验现场，重新装载，测量和录入实验数据，再进行下一次的熔炼。整个准备过程需要5-6小时，费时费力。
发明内容
本发明旨在提供一种电渣炉引弧的方法。本发明首先设计了引弧装置，然后在引弧装置中以特定的方法加入预熔渣和匹配的金属碎屑，以达到在确保安全的基础上，大幅提升了电渣炉引弧的成功率，保证了实验生产的顺利进行。
本发明提供了一种电渣炉引弧的方法，包括以下内容：
（1）设计、组装引弧装置：
所述引弧装置包括第一引锭板、第二引锭板和一个圆柱筒，将三者按从下到上焊接为一体，且三个部件的中心线位于同一条直线上（同轴）；圆柱筒为引弧材料容器；
（2）在引弧装置中按照一定配比（体积比1：1～3）加入电渣重熔保护渣和金属碎屑。
进一步地，在引弧材料容器中交替铺设电渣重熔保护渣和金属碎屑，最底层铺设20mm保护渣，然后按照体积比1：1～3铺设金属碎屑，金属碎屑上层再铺设保护渣，依次交替放置，直至铺满引弧装置。
所述金属碎屑的成分需要和待熔炼电极保持一致。金属碎渣加入的比例越多，到时候导电就越充分，保证了引弧的成功率。
在引弧材料容器中，深度160mm分为8层填充，底层20mm为保护渣，之后放置20mm金属碎屑，交替放置，直至铺满引弧装置。
所述第一引锭板为圆柱形，材质：Q235，厚度：5mm，直径：560mm。
所述第二引锭板为圆柱形，厚度：15mm，直径：280mm，其材质需要与待熔炼的电极保持一致，直径需要与待熔炼的电极保持一致，可直接从待熔炼电极上切割取得。
本发明先期制作一定数量的第一引锭板、第二引锭板以及装载引弧材料的圆柱形容器（即圆柱筒），之后将三个零件进行焊接组装，组装成引弧装置。组装完成后开始填充，将电渣重熔保护渣和金属碎屑填充到圆柱筒中，即将电渣重熔保护渣和对应的金属碎屑填充入引弧装置；然后装入结晶器准备进行冶炼。
本发明的有益效果：
（1）本发明提供的电渣炉引弧方法有以下特点：①制作方便；②大幅度提升了电渣炉引弧的成功率，成功率几乎达到100%；③安全可靠，保护了引弧阶段水箱（引弧装置的下面是铜材质的一个冷却水箱）的安全，杜绝了事故发生。
（2）实施后的经济效益计算：
①减少故障500小时/年，产生效益为500小时×1吨钢/小时×1000元=50万；
②电渣炉大部分实验冶炼内容为高温合金，质量要求高，附加值高；大大节约了因为冶炼启动失败而引起的损耗；总计效益约为100万元。
附图说明
图1为引弧装置的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图中1为第一引锭板，2为第二引锭板，3为圆柱筒。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
首先制作引弧装置：
如图1和2所示，引弧装置包括第一引锭板1、第二引锭板2和一个圆柱筒3，将三者按从下到上焊接为一体，且三个部件的中心线位于同一条直线上（同轴）；圆柱筒3为引弧材料容器；
所述第一引锭板1为圆柱形，材质：Q235，厚度：5mm，直径：560mm。
所述第二引锭板2为圆柱形，厚度：15mm，直径：280mm，其材质需要与待熔炼的电极保持一致，直径需要与待熔炼的电极保持一致，可直接从待熔炼电极上切割取得。
具体的制作过程为：
根据现场多次冶炼的实际经验总结，该电渣炉引弧采用以下步骤操作：
1、制作第一引锭板，形状：圆柱形，材质：Q235，厚度：5mm，直径：560mm；
2、制作第二引锭板，形状：圆柱形，厚度：15mm，直径：280mm；
材质说明：第二引锭板的材质需要与待熔炼的电极保持一致，直径保持一致，可直接从待熔炼电极上切割取得，因为第二引锭板最终会随着待熔炼电极一起被熔化，所以为了不影响钢锭的成分，要求第二引锭板的材质必须与待熔炼电极保持一致。举例说明，待熔炼电极为高温合金牌号GH4169,则第二引锭板的材质也必须为GH4169。
3、制作引弧材料的容器 形状：圆柱筒，高度160mm、底面周长502mm、 厚度：3mm；材质：同制作第二引锭板的材质要求相同，要求与待熔炼电极相同材质。
接下来对引弧装置进行组装，首先将第二引锭板焊接于第一引锭板的中心部位，然后将圆柱形容器焊接于第二引锭板上。这样引弧装置就制作完成了。接下来需要在引弧装置中按照一定配比（体积比1：1～3）加入电渣重熔保护渣和金属碎屑。金属碎屑的成分需要和待熔炼电极保持一致。金属碎渣加入的比例越多，到时候导电就越充分，保证了引弧的成功率。
本实施例中，将引弧装置制作完成后开始填充，将电渣重熔保护渣和金属碎屑填充到圆柱筒中，即将电渣重熔保护渣和对应的金属碎屑填充入引弧装置。
具体地，在引弧装置中按照体积比1：1加入电渣重熔保护渣和金属碎屑。所述金属碎屑的成分需要和待熔炼电极保持一致。在引弧材料容器中，深度160mm分为8层填充，底层20mm为保护渣，之后放置20mm金属碎屑，交替放置。直至铺满引弧装置。
然后装入结晶器准备进行冶炼。
采用该电渣炉引弧方法后，电渣炉引弧的成功率达到100%，减小了操作人员返工的工作量，保证了产能，保证了科研实验生产的顺利进行。
Claims (6)
1.一种电渣炉引弧的方法，其特征在于包括以下内容：
（1）设计、组装引弧装置：
所述引弧装置包括第一引锭板、第二引锭板和一个引弧材料容器，第一引锭板、第二引锭板为圆柱体结构，引弧材料容器为圆柱筒；将三者按从下到上焊接为一体形成引弧装置，且三个部件的中心线位于同一条直线上；
（2）在引弧装置中按照体积比1：1～3加入电渣重熔保护渣和金属碎屑；
在引弧材料容器中交替铺设电渣重熔保护渣和金属碎屑，最底层铺设20mm保护渣，然后按照体积比1：1～3铺设金属碎屑，金属碎屑上层再铺设保护渣，依次交替放置，直至铺满引弧装置；
所述金属碎屑的成分和待熔炼电极保持一致。
2.根据权利要求1所述的电渣炉引弧的方法，其特征在于：所述引弧材料容器的高度为160mm、底面周长为502mm、 厚度为3mm；材质与待熔炼电极相同。
3.根据权利要求2所述的电渣炉引弧的方法，其特征在于：在引弧材料容器中的深度160mm分为8层填充，底层20mm为保护渣，之后放置20mm金属碎屑，交替放置，直至铺满引弧装置。
4.根据权利要求1所述的电渣炉引弧的方法，其特征在于：所述第一引锭板为圆柱形，材质：Q235，厚度：5mm，直径：560mm。
5.根据权利要求1所述的电渣炉引弧的方法，其特征在于：所述第二引锭板为圆柱形，厚度：15mm，直径：280mm，其材质与待熔炼的电极保持一致，直径与待熔炼的电极保持一致。
6.根据权利要求1所述的电渣炉引弧的方法，其特征在于：所述第二引锭板为直接从待熔炼电极上切割取得。
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