CN114643346B - 一种电渣熔铸用多元预熔渣及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电渣熔铸用多元预熔渣及其制备方法和应用，该电渣熔铸用多元预熔渣由氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙、氧化硅混合预熔配制而成。预熔采用石墨电极及对应结晶器在电渣熔铸炉中完成，本发明电渣熔铸用多元预熔渣应用于极大宽厚比及大尺寸变径异形零件电渣熔铸生产过程中，本发明通过调整熔渣组元，实现熔渣的低成本灵活制备和使用，利于铸件成形、节省能源、便于推广。

Description

一种电渣熔铸用多元预熔渣及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电渣熔铸领域，具体涉及一种电渣熔铸用多元预熔渣及其制备方法以及在极大宽厚比及大尺寸变径异形零件电渣熔铸生产过程中的应用。
背景技术
熔渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体，它是金属提炼和精炼过程中，除金属熔体以外的另一产物。根据冶炼过程目的不同，熔渣可以分为还原渣、氧化渣、富集渣及合成渣四类。电渣重熔(ESR)及电渣熔铸(ESC)用渣就属于合成渣范畴。要获得符合要求的电渣熔铸件，必须采用合适的熔渣。
电渣熔铸以精炼和凝固双优特长，成为高品质铸件的重要生产方法。国内某企业改变了该部件过往采用砂型铸造的制造模式，采用该工艺成功为国内外大型水电站提供了千余套优质铸件，累积合同额十余亿元。
电渣重熔属于冶金领域，熔铸属于铸造领域，二者虽然都基于熔渣焦耳热实现金属熔化，但从工艺角度来看完全不同。
重熔的产品为钢锭(圆柱形或方形等规则形状)，用于后续轧制及锻造，为零件毛坯成形制造过程中的中间过程，电渣重熔则直接成形零件毛坯，产品理化特性直接面对最终交货技术条件。
对于电渣异形件，一直沿用三七渣，该渣系优势在于：
(1)具有一定的脱硫去夹杂能力；
(2)熔渣不含易吸水的石灰，存储相对稳定。
三七渣具有如上优势，但是仍有诸多不足：
(1)渣电阻较低，重熔电耗偏高；
(2)该渣系成分选择在二元的共晶点，熔铸过程极易产生偏离，导致熔铸过程不稳定；
(3)熔点偏高，不利于成形，尤其是导叶上燕窝、小轴薄边等复杂异形件的薄壁尖角处，对于大型板坯类的成形影响更为巨大；
(4)铸件夹杂物多以脆性铝酸盐为主，对性能不利。
(5)此渣系为“短渣”，粘度及高温韧性对温度很敏感。
为此本文发明一种适用于异形件电渣熔铸的多元渣系，与传统熔渣相对，该渣系具有以下优势。
(1)熔渣电阻值较高，可提升电效率且不对现有工艺参数产生大的影响；
(2)熔点低于三七渣且为“长渣”，对成形性有利；
(3)石灰活度低，不易吸潮。
发明内容
本发明的目的在于提供一种极大宽厚比及大尺寸变径异形零件电渣熔铸生产过程中预熔渣的制备及使用方法，通过调整熔渣组元，实现熔渣的低成本灵活制备和使用，利于铸件成形、节省能源、便于推广。
本发明采用的技术方案是：
一种电渣熔铸用多元预熔渣的制备方法，该电渣熔铸用多元预熔渣由氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙、氧化硅混合预熔配制而成。
所述氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙和氧化硅的质量比为10-50：10-20：15-20：1-10：5。
所述预熔采用石墨电极及对应结晶器在电渣熔铸炉中完成，结晶器尺寸依据配制量选定。
所述氟化钙为工业级二类一等品(GB/T27804-2011)，氧化铝为YAO-3(YS/T803-2012),碳酸钙为工业一等品(HG/T2567-2006)，所述氧化镁为工业用电熔镁砂FM990(YBT5266-2004)，氧化硅为铸造硅砂98(GB T 9442-2010)。
具体制备方法为：将氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙、氧化硅机械混合，采用电渣炉，用石墨电极在铜钢复合结晶器里预熔，给定电参数为：U：80v，I：4000A，均匀加入组元机械混合物，加入结束后，净沸腾十分钟，冷却后破碎成小颗粒(≤φ10mm)，封袋备用。
所述电渣熔铸用多元预熔渣应用于极大宽厚比及大尺寸变径异形零件电渣熔铸生产过程中。
本发明优点：
为此本文发明一种适用于异形件电渣熔铸的多元渣系，与传统熔渣相对，该渣系具有以下优势。
(1)熔渣电阻值较高，可提升电效率且不对现有工艺参数产生大的影响；
(2)熔点低于三七渣且为“长渣”，对成形性有利；
(3)石灰活度低，不易吸潮。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1：变截面异形件结构示意图
图2：实施例1本发明电渣熔铸用多元预熔渣与三七渣铸件成形对比图；其中，A为对比例三七渣铸件成形图，B为本发明多元预熔渣铸件成形图；
图3：实施例2预熔渣熔铸长方形铸锭图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种电渣熔铸用多元预熔渣，是由氟化钙：氧化铝：碳酸钙：氧化镁：氧化硅混合配制预熔破碎而成，其质量配比为5.5：2.5：1.8：0.5：0.5。
所述氟化钙为工业级二类一等品(GB/T27804-2011)，氧化铝为YAO-3(YS/T803-2012),碳酸钙为工业一等品(HG/T2567-2006)，所述氧化镁为工业用电熔镁砂FM990(YBT5266-2004)，氧化硅为铸造硅砂98(GB T 9442-2010)。
配制方法为：将上述五种组元按比例混制，在直径500，高400结晶器内预熔，电参数为：U：80v，I：4000A，所得熔渣冷却至室温后，破碎成小颗粒(≤φ10mm)，即得。
采用以上预熔渣熔铸变截面异形件如图1：参数为：渣量15kg，电压75V，A部分电流3000A，B部分电流6500A，采用同参数“三七渣”进行试验对比，所得铸件成形见图2。
实施例2
本实施例提供一种电渣熔铸用多元预熔渣，是由氟化钙：氧化铝：碳酸钙：氧化镁：氧化硅混合配制预熔破碎而成，其质量配比为5.0：3.0：1.8：0.5：0.5。
配制方法为：将上述五种组元按比例混制，在直径500，高400结晶器内预熔，电参数为：U：80v，I：4000A，所得熔渣冷却至室温后，破碎成小颗粒(≤φ10mm)，即得。
所述氟化钙为工业级二类一等品(GB/T27804-2011)，氧化铝为YAO-3(YS/T803-2012),碳酸钙为工业一等品(HG/T2567-2006)，所述氧化镁为工业用电熔镁砂FM990(YBT5266-2004)，氧化硅为铸造硅砂98(GB T 9442-2010)。
采用以上预熔渣熔铸长方形铸锭如图3：参数为：渣量35kg，电压75V，电流8000A，采用同参数“三七渣”进行试验对比，熔铸时间缩短20min，效率提升10％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电渣熔铸用多元预熔渣的制备方法，其特征在于，该电渣熔铸用多元预熔渣由氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙、氧化硅混合预熔配制而成，所述氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙和氧化硅的质量比为10-50：10-20：15-20：1-10：1-10；
具体制备方法为：将氧化铝粉、氟化钙、氧化镁、碳酸钙、氧化硅机械混合，采用电渣炉，用石墨电极在铜钢复合结晶器里预熔，给定电参数为：U：80v，I：4000A，均匀加入组元机械混合物，加入结束后，净沸腾十分钟，冷却后破碎成尺寸≤φ10mm的小颗粒，封袋备用。
2.根据权利要求1所述电渣熔铸用多元预熔渣的制备方法，其特征在于，所述预熔采用石墨电极及对应结晶器在电渣熔铸炉中完成。
3.根据权利要求1所述电渣熔铸用多元预熔渣的制备方法，其特征在于，所述氟化钙为工业级二类一等品GB/T27804-2011，氧化铝为YAO-3 YS/T803-2012, 碳酸钙为工业一等品HG/T2567-2006，所述氧化镁为工业用电熔镁砂FM990 YBT 5266-2004，氧化硅为铸造硅砂98 GB T 9442-2010。
4.一种如权利要求1-3任一所述方法制备的电渣熔铸用多元预熔渣。
5.一种如权利要求4所述电渣熔铸用多元预熔渣的应用，其特征在于，所述电渣熔铸用多元预熔渣应用于极大宽厚比及大尺寸变径异形零件电渣熔铸生产过程中。
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