CN115319037B - 一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法 - Google Patents
一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115319037B CN115319037B CN202210928563.1A CN202210928563A CN115319037B CN 115319037 B CN115319037 B CN 115319037B CN 202210928563 A CN202210928563 A CN 202210928563A CN 115319037 B CN115319037 B CN 115319037B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- continuous casting
- casting billet
- pulse
- cross beam
- purifying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 9
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明涉及一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法，该装置包括脉冲电流发生装置和电极夹持定位装置，脉冲电流发生装置用于对连铸坯施加脉冲电流；电极夹持定位装置用于夹持所述连铸坯，对连铸坯施加脉冲电流电场，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移。本发明通过在重轨钢二冷区的连铸坯表面施加非均匀电场，使表面的固相区成为高电流密度区，中心的液相区成为低电流密度区，在连铸坯内产生电流密度梯度，进而驱动连铸坯凝固过程中析出的硫化物夹杂以及尖晶石、氧化物等其它类型的非金属夹杂物向中心液相区迁移，实现降低连铸坯表面非金属夹杂物数量的目的。本发明提供的方案适用于重轨钢连铸的生产过程中。
Description
技术领域
本发明属于炼钢连铸生产技术领域，具体涉及一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法。
背景技术
近年来，随着铁路网的建设与快速发展，铁路用钢的需求量迅速增加，尤其是高速铁路的建设需要“高洁净度、高强度”的重轨钢。高品质重轨钢的生产要求严格控制钢中的夹杂物等级，钢轨中非金属夹杂物包括A类硫化物、B类氧化铝、C类硅酸盐和D类球状氧化物。其中A类硫化物夹杂会影响钢基体的横向韧性，一般要求≤2.0级。而B、C、D类夹杂物为硬质相，尤其是D类尖晶石夹杂物熔点高、变形能力弱，严重影响钢基体塑性、韧性以及疲劳性能，一般要求≤1.0级。
为了解决重轨钢连铸坯凝固过程中硫化物和尖晶石类夹杂物的析出、聚集长大导致轧材夹杂物超标的问题，传统方法采用深脱硫或者采用钙、镁处理的等工工艺减少硫化物和尖晶石夹杂物的析出，但效果不佳且冶炼成本也大幅增加，同时这些工艺会产生大量烟尘污染环境，不契合当前工业绿色发展规划的要求。
近年来，脉冲电流逐渐被应用于控制金属熔体中夹杂物迁移与形态演化。现有技术一在金属熔体净化过程中，通过调节插入金属熔体中的电极的位置、插入深度、倾斜角度和电极形状等因素，从而在金属熔体中形成所需的电流密度梯度，实现驱动夹杂物迁移最终净化金属熔体的作用，但是，重轨钢连铸坯中的MnS夹杂物是在凝固过程中形成，上述方法不适用。
现有技术二利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析时，在连铸结晶器下方两两相对的夹棍间施加脉冲电流，将脉冲电源连接到结晶器出口至凝固终点之间的多组夹辊上，从而提高凝固过程中硫、碳等易偏析元素形成细小硫化物和碳化物的形核率和形核速度，抑制铸坯偏析，但是需要对夹辊进行绝缘，操作不便捷，实施难度大，并且对铸坯处理的效果不明显。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，包括脉冲电流电源和电极夹持定位模块，
其中，所述脉冲电流电源用于为所述电极夹持定位模块提供脉冲直流电源；
所述电极夹持定位模块用于夹持所述连铸坯，对连铸坯施加脉冲电流电场，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移；
所述电极夹持定位模块包括电刷、横梁、滑槽和旋转升降子模块；
两个所述横梁平行设置，每一所述横梁的一端均设置一电刷，每一所述横梁的另一端均连接在所述滑槽上，所述横梁和滑槽用于调整每一所述电刷与所述连铸坯之间的距离；
所述旋转升降子模块连接所述滑槽，用于控制所述滑槽和两个所述横梁的旋转和升降。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每一所述横梁上设置有螺母和螺栓，所述螺栓穿过所述横梁的一端连接所述电刷，并用螺母固定，且所述螺栓通过导线与所述脉冲直流电源的电极相连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述螺栓与横梁之间、横梁与电刷之间均设置有绝缘垫片。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述旋转升降子模块包括旋转轴、电机、活动支架、固定支架，其中所述旋转轴的一端连接所述滑槽，另一端连接所述电机，所述电机连接第一所述活动支架的第一端，第一所述活动支架的第二端与第二所述活动支架的第一端连接，第二所述活动支架的第二端连接在所述固定支架顶部。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述旋转升降子模块还包括底座，所述固定支架设置在所述底座上。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述非金属夹杂物为硫化物、氧化物、碳化物、尖晶石和复合夹杂物中的任意一种或多种。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述非金属夹杂物的尺寸为1-50μm。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电刷的材质为石墨。
本发明还提供了一种净化连铸坯中非金属夹杂物的方法，所述方法采用本发明所述的装置来实现，包括如下步骤：
S1).将电极夹持定位装置安装在连铸机一侧，调节第一和第二活动支架和旋转轴，使横梁与连铸坯的上下表面平行，并使电刷置于连铸坯外侧，锁定第一和第二活动支架，调节两个横梁的高度，使每一电刷接触到连铸坯外侧的上下表面，调节螺栓锁定横梁；
S2).将导线分别连接至脉冲直流电源和螺栓，开启脉冲直流电源并调节脉冲电流参数，对连铸坯加载脉冲电流电场，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述脉冲电流强度为50～2000A，平均电流密度为102～105A/m2，脉冲频率为1Hz～50kHz，脉冲宽度为20μs～1000ms，电压为1～36V，脉冲处理时间为0.1～24h。
本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
本发明制备的净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法，与现有技术相比，具有如下有益效果(1)本发明能够利用非均匀脉冲电流场所产生的电驱动力驱动在连铸坯凝固过程中析出的MnS和MgO·Al2O3尖晶石等非金属夹杂物从铸坯表面定向迁移至铸坯中心，实现净化连铸坯的目的。
(2)本发明基于电自由能驱动理论，通过设置在连铸坯上下表面的两个正负极电刷，使连铸坯内产生从表面固相区指向中心液相区的电流密度梯度，根据非金属夹杂物与连铸坯基体之间的电导率差异，使非金属夹杂物受到垂直于电流方向且指向低电流密度区域的电驱动力，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移，实现净化连铸坯目的。
本发明采用的脉冲电流为间歇性放电，能耗更低，且脉冲电流电场更稳定；此外，脉冲电流净化重轨钢连铸坯中夹杂物的技术还具有操作便捷，绿色节能的优点，这有助于提高净化效率，实现高品质重轨钢的高效生产和规模应用。
附图说明
图1为本发明实施例的装置结构示意图；
图2为实施例1中有无脉冲电流处理的连铸坯内非金属夹杂物的形态尺寸对比；(a)未施加脉冲电流，(b)施加脉冲电流
图3为实施例2中有无脉冲电流处理的连铸坯内非金属夹杂物的形态尺寸对比；(a)未施加脉冲电流，(b)施加脉冲电流
其中，图中：
1.脉冲直流电源、2.导线、3.连铸坯、4.电刷、5.螺母、6.绝缘垫片、7.横梁螺栓、8.滑动横梁、9.横梁滑槽、10.紧固螺栓、11.旋转轴、12.电机、13.第一活动支架、14.第二活动支架、15.
旋钮、16.固定支架、17.底座。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，本发明内容包括但不限于下文中的具体实施方式，相似的技术和方法都应该视为本发明保护的范畴之内。为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
应当明确，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
如图1所示，本发明的装置包括脉冲电流发生装置和电极夹持定位装置，所述脉冲电流电源用于为所述电极夹持定位模块提供脉冲直流电源，所使用的脉冲直流电源的脉冲波形为正脉冲矩形波，间歇性放电表现为设置脉冲作用时间即脉宽，占空比＝脉宽/脉周；
所述电极夹持定位模块用于夹持所述连铸坯，对连铸坯施加脉冲电流电场，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移；
所述电极夹持定位模块包括电刷、横梁、滑槽和旋转升降子模块；
两个所述横梁平行设置，每一所述横梁的一端均设置一电刷，每一所述横梁的另一端均连接在所述滑槽上，所述横梁和滑槽用于调整每一所述电刷与所述连铸坯之间的距离；
所述旋转升降子模块连接所述滑槽，用于控制所述滑槽和两个所述横梁的旋转和升降。
其中，横梁采用滑动横梁8、滑槽采用横梁滑槽9来实现，脉冲电流发生装置包括：脉冲直流电源1和导线2，用于对连铸坯3施加脉冲电流，导线2为金属导线；电极夹持定位装置包括：两个电刷4、两个螺母5、若干绝缘垫片6、两个横梁螺栓7、两个滑动横梁8、一个横梁滑槽9、两个紧固螺栓10、旋转升降子模块包括旋转轴11、电机12、第一活动支架13和第二活动支架14、旋钮15、固定支架16和底座17。通过横梁8、横梁滑槽9和紧固螺栓10可以调节电刷4在Z轴方向的位置，确保电刷4贴紧连铸坯3表面；针对二冷区弧形连铸坯，旋转轴11和电机12可以实现在YOZ面旋转，确保电刷4紧贴连铸坯3表面；第一活动支架13和第二活动支架14均包括第一端和第二端，所述电机12连接第一所述活动支架13的第一端，第一所述活动支架13的第二端与第二所述活动支架14的第一端通过第一旋钮15连接，第二所述活动支架的第二端通过第二旋钮15连接在所述固定支架顶部。第一活动支架13和第二活动支架14为两个支架臂，通过旋转两个旋钮15可以调节电刷4在X轴方向的位置。
其中，所述脉冲直流电源1用于在连铸坯3内部施加脉冲电流电场，所述金属导线2用于连接横梁螺栓7和脉冲直流电源1；
两个滑动横梁8平行间隔一定距离设置，每一个所述电刷4均安装在滑动横梁8的一端上，横梁螺栓7穿过滑动横梁8的一端的连接电刷4，并通过螺母5来紧固固定，两电刷4用于动态接触连铸坯3，所述绝缘垫片6设置在横梁螺栓7和滑动横梁8之间、横梁螺栓7和电刷4之间，用于绝缘横梁螺栓7和滑动横梁8、横梁螺栓7和电刷4，所述螺母5用于紧固绝缘垫片6；
每一所述滑动横梁8的另一端均连接在所述横梁滑槽9上，并采用紧固螺栓10进行固定，所述滑动横梁8在横梁滑槽9的位置调节可实现调整电刷4和连铸坯3之间的距离，所述旋转轴11和电机12连接在横梁滑槽9上，可以实现滑动横梁8和横梁滑槽9的旋转操作，旋转轴11与横梁滑槽9焊接在一起，电机12旋转带动连接的旋转轴11和横梁滑槽9转动，旋转角度为±90°，即使得横梁滑槽9在ZOY面沿Z轴方向旋转到Y轴方向。二冷区连铸坯为弧形，连铸坯从结晶器下部拉出，方向竖直向下，经过二冷区弧形段，最终沿水平方向拉出，因此，旋转的目的是为了使得电刷4能够贴合弧形连铸坯的表面；
两个第一和第二活动支架13和14之间以及第二活动支架14与固定支架16之间的连接通过旋钮15连接，松开旋钮15，可以以旋钮15为中心，在XOZ面旋转第一和第二活动支架13和14，确保与电机12接触的第一活动支架13始终与X轴方向平行，使得电刷4可以与连铸坯3表面紧密接触，待调整好第一和第二活动支架13和14之后，拧紧旋钮15，上述操作过程可以实现调整滑动横梁8和横梁滑槽9在X轴方向的位置。第一和第二活动支架13与电机12为普通连接，焊接在一起即可。电机12调整滑动横梁8和横梁滑槽9在ZOY面的角度，为了适应不同二冷区连铸坯的弧形段的角度，确保电刷4与连铸坯3表面紧密连接，待调整好角度后，电机12关闭。所述固定支架16和底座17用于支撑第二活动支架14，保证整个装置的稳定性。
优选地，本发明中采用金属导线2来连接横梁螺栓7和脉冲直流电源1，将金属导线2缠绕在横梁螺栓7即可，确保金属导线2与横梁螺栓紧密连接。脉冲直流电源放置在整个装置附近安全区域，确保正负极金属导线2与横梁螺栓7紧密接触连接。
优选地，本发明中的所述电刷4的材质为石墨，也可以采用金属石墨，绝缘垫片6选用绝缘云母材质，用于使横梁螺栓7与滑动横梁8绝缘，确保电流回路为：脉冲直流电源1-金属导线2-横梁螺栓7-电刷4-连铸坯3-电刷4-横梁螺栓7-金属导线2-脉冲直流电源1。金属导线2选用纯铜线，具有良好的导电性，外层包裹耐高温绝缘材质，确保现场用电安全。
优选地，本发明中的非金属夹杂物包括硫化物、氧化物、碳化物、尖晶石和复合夹杂物中的任意一种或多种，所述非金属夹杂物的尺寸范围在1～50μm之间。
优选地，本发明还提供了净化连铸坯中非金属夹杂物的方法，所述方法采用本发明的装置来实现，具体包括以下步骤：
S1)将电极夹持定位装置安装在连铸机一侧，首先，调节第一和第二活动支架13、14和旋转轴11，使两个滑动横梁8分别与连铸坯3的上下表面平行，从而使得电刷4与连铸坯3表面紧密接触，并使两个电刷4置于连铸坯3的外侧，锁定第一和第二活动支架13和14；其次，调节上下两个滑动横梁8，使两个电刷4接触到连铸坯3的上下表面，调节紧固螺栓10锁定滑动横梁；电机12开启后，使滑动横梁8和横梁滑槽9旋转至合适角度，方便调整电刷4与连铸坯3表面紧密接触程度；
S2)将金属导线2分别连接至脉冲直流电源1和横梁螺栓7，开启脉冲直流电源并调节脉冲电流参数，对连铸坯3进行脉冲电流处理电流从连铸坯3侧面底部流入侧面顶部，在面XOZ上，电流线沿着X轴负方向变得稀疏，使得靠近连铸坯3右侧的电流密度很高，沿X轴负方向电流密度逐渐降低，根据电自由能驱动原理，非夹杂物从连铸坯3侧面往中间迁移，电自由能降低，因此，夹杂物能够从连铸坯3侧面迁移至中间区域，从而降低连铸坯3侧面的夹杂物数量，达到净化连铸坯的作用。
其中，设置脉宽、脉周(频率的倒数)、占空比实现间歇性放电，脉冲电流强度为50～2000A，平均电流密度为102～105A/m2，脉冲频率为1Hz～50kHz，脉宽为20μs～1000ms，电压为1～36V，脉冲处理时间为0.1～24h。脉冲直流电源可设置参数包括电压、脉宽、频率，通过设置上述参数输出不同的脉冲电流强度，从而达到不同的电流密度，不同的频率和电流密度对夹杂物迁移具有不同的作用效果，脉冲处理时间则根据连铸生产计划设置。
本发明的方法，通过在重轨钢二冷区的连铸坯上下表面施加非均匀脉冲电流电场，从而在连铸坯内产生由表面指向中心的电流密度梯度，进而驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物从连铸坯表面固相区向中心液相区迁移，实现降低连铸坯表面夹杂物数量的目的。
实施例1：
一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置及方法，该装置包括脉冲电流发生装置和电极夹持定位装置。其中脉冲电流发生装置包括：脉冲直流电源1和金属导线2，用于对连铸坯3施加脉冲电流；电极夹持定位装置包括：电刷4、螺母5、绝缘垫片6、横梁螺栓7、滑动横梁8、横梁滑槽9、紧固螺栓10、旋转轴11、电机12、第一和第二活动支架13和14、旋钮15、固定支架16和底座17，用于控制电极位置。
其中，所述脉冲直流电源1用于在连铸坯3内部施加脉冲电场，所述金属导线2用于连接横梁螺栓7和脉冲直流电源1；
所述电刷4安装在横梁螺栓7上，用于动态接触连铸坯3，所述绝缘垫片6用于绝缘横梁螺栓7和滑动横梁8，所述螺母5用于紧固绝缘垫片6；
所述滑动横梁8和横梁滑槽9可实现调节电刷4和连铸坯3之间的距离，所述旋转轴11和电机12连接在横梁滑槽9上，可以实现滑动横梁8和横梁滑槽9的旋转操作；
所述活动支架13和14、旋钮15可以调节滑动横梁8和横梁滑槽9的高度位置，所述固定支架16和底座17用于支撑活动支架14，保证整个装置的稳定性。
本实施例具体步骤如下：
第一步：将一组或多组装置安装在连铸机一侧，调节活动支架和旋转轴，使滑动横梁与连铸坯平行，并使电刷置于连铸坯外侧，锁定活动支架。调节上下两个滑动横梁，使电刷接触到连铸坯上下表面，调节紧固螺栓锁定滑动横梁。
第二步：将金属导线分别连接至脉冲直流电源和横梁螺栓，开启脉冲直流电源并调节脉冲电流参数(频率：1000Hz，脉宽400μs，脉冲电流150A，脉冲电压24V)，对连铸坯进行脉冲电流处理。
第三步：脉冲电流处理后，对连铸坯窄面中心40-60mm的区域进行取样，通过扫描电镜分析连铸坯表面的非金属夹杂物分布，可以发现采用脉冲电流处理的连铸坯表面区域非金属夹杂物的数量更少，大尺寸夹杂物减少明显，结果对比图如图2的(a)和(b)所示。
实施例2：
第一步：将一组或多组装置安装在连铸机一侧，调节活动支架和旋转轴，使滑动横梁与连铸坯平行，并使电刷置于连铸坯外侧，锁定活动支架。调节上下两个滑动横梁，使电刷接触到连铸坯上下表面，调节紧固螺栓锁定滑动横梁。
第二步：将金属导线分别连接至脉冲直流电源和横梁螺栓，开启脉冲直流电源并调节脉冲电流参数(频率：2000Hz，脉宽300μs，脉冲电流180A，脉冲电压24V)，对连铸坯进行脉冲电流处理。
第三步：脉冲电流处理后，对连铸坯窄面中心40-60mm的区域进行取样，通过扫描电镜分析连铸坯表面的非金属夹杂物分布，可以发现采用脉冲电流处理的连铸坯表面区域非金属夹杂物的数量更少，大尺寸夹杂物减少明显，结果对比图如图3中的(a)和(b)所示。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。
Claims (8)
1.一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，其特征在于，包括脉冲电流电源和电极夹持定位模块，
其中，所述脉冲电流电源用于为所述电极夹持定位模块提供脉冲电流；
所述电极夹持定位模块用于夹持所述连铸坯，对连铸坯施加脉冲电流电场，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移；
所述电极夹持定位模块包括电刷、横梁、滑槽和旋转升降子模块；
两个所述横梁平行设置，每一所述横梁的一端均设置一电刷，每一所述横梁的另一端均连接在所述滑槽上，所述横梁和滑槽用于调整每一所述电刷与所述连铸坯之间的距离；
每一所述横梁上设置有螺母和螺栓，所述螺栓穿过所述横梁的一端连接所述电刷，并用螺母固定，且所述螺栓通过导线与所述脉冲直流电源的电极相连接；
所述旋转升降子模块连接所述滑槽，用于控制所述滑槽和两个所述横梁的旋转和升降，所述旋转升降子模块包括旋转轴、电机、两个活动支架、固定支架，其中所述旋转轴的一端连接所述滑槽，另一端连接所述电机，所述电机连接第一所述活动支架的第一端，第一所述活动支架的第二端与第二所述活动支架的第一端连接，第二所述活动支架的第二端连接在所述固定支架顶部。
2.根据权利要求1所述的净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，其特征在于，在所述螺栓与横梁之间、横梁与电刷之间均设置有绝缘垫片。
3.根据权利要求1所述的净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，其特征在于，所述旋转升降子模块还包括底座，所述固定支架设置在所述底座上。
4.根据权利要求1所述的净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，其特征在于，所述非金属夹杂物为硫化物、氧化物、碳化物、尖晶石和复合夹杂物中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，其特征在于，所述非金属夹杂物的尺寸为1～50μm。
6.根据权利要求1所述的净化连铸坯中非金属夹杂物的装置，其特征在于，所述电刷的材质为石墨。
7.一种净化连铸坯中非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-6任一项所述的装置来实现，包括如下步骤：
S1).将电极夹持定位装置安装在连铸机一侧，调节第一和第二活动支架和旋转轴，使横梁与连铸坯的上下表面平行，并使电刷置于连铸坯外侧，锁定第一和第二活动支架，调节两个横梁的高度，使每一电刷接触到连铸坯外侧的上下表面，调节螺栓锁定横梁；
S2).将导线分别连接至脉冲直流电源和螺栓，开启脉冲直流电源并调节脉冲电流参数，对连铸坯加载脉冲电流电场，驱动在连铸坯凝固过程中析出的非金属夹杂物定向迁移。
8.根据权利要求7所述的净化连铸坯中非金属夹杂物的方法，其特征在于，所述脉冲电流强度为50～2000A，平均电流密度为102～105A/m2，脉冲频率为1Hz～50kHz，脉冲宽度为20μs～1000ms，电压为1～36V，脉冲处理时间为0.1～24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210928563.1A CN115319037B (zh) | 2022-08-03 | 2022-08-03 | 一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210928563.1A CN115319037B (zh) | 2022-08-03 | 2022-08-03 | 一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115319037A CN115319037A (zh) | 2022-11-11 |
| CN115319037B true CN115319037B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=83922160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210928563.1A Active CN115319037B (zh) | 2022-08-03 | 2022-08-03 | 一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115319037B (zh) |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010037650A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Jfe Steel Corp | 溶融金属浄化装置および溶融金属の浄化方法 |
| CN101817071A (zh) * | 2009-10-30 | 2010-09-01 | 兰州理工大学 | 一种半固态合金的电脉冲铸轧方法 |
| WO2013180313A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Neturen Co., Ltd. | Current applying apparatus, current applying method and direct resistance heating apparatus |
| CN105583382A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-05-18 | 东北大学 | 一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法 |
| WO2017028552A1 (zh) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | 江苏大学 | 组合静磁场辅助作用下轧制金属线棒材的方法 |
| CN107812902A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-03-20 | 安徽工业大学 | 一种改善微合金钢连铸过程可浇性的装置 |
| CN107999718A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-05-08 | 安徽工业大学 | 一种改善微合金钢连铸过程可浇性的方法 |
| CN207642275U (zh) * | 2017-12-05 | 2018-07-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种脉冲电源的电极夹持装置 |
| CN108465889A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-08-31 | 王乐驰 | 一种内表面微结构加工装置 |
| CN208829737U (zh) * | 2018-08-24 | 2019-05-07 | 江门市振力机械有限公司 | 一种压铸机支架焊接应力消除装置 |
| CN111390082A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-10 | 燕山大学 | 一种锻造中厚板坯料的装置及其工艺 |
| CN111485095A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 北京科技大学 | 一种促进连铸坯均质化处理的控制方法 |
| CN211614250U (zh) * | 2020-01-14 | 2020-10-02 | 包头联方高新技术有限责任公司 | 一种连铸过程中的板坯角部加热器 |
| CN212298433U (zh) * | 2020-05-09 | 2021-01-05 | 朱永超 | 一种用于大气污染检测的气体收集装置 |
| CN113084106A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-09 | 湖南中科电气股份有限公司 | 铸坯棱角部加热装置及加热方法 |
| CN213745796U (zh) * | 2020-12-10 | 2021-07-20 | 聊城大学 | 一种计算机显示器支架 |
| CN113755891A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-12-07 | 北京科技大学 | 利用脉冲电流密度梯度实现金属熔体净化的方法及装置 |
| CN113787133A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-14 | 苏州健雄职业技术学院 | 一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合装置及其加工方法 |
-
2022
- 2022-08-03 CN CN202210928563.1A patent/CN115319037B/zh active Active
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010037650A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Jfe Steel Corp | 溶融金属浄化装置および溶融金属の浄化方法 |
| CN101817071A (zh) * | 2009-10-30 | 2010-09-01 | 兰州理工大学 | 一种半固态合金的电脉冲铸轧方法 |
| WO2013180313A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Neturen Co., Ltd. | Current applying apparatus, current applying method and direct resistance heating apparatus |
| WO2017028552A1 (zh) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | 江苏大学 | 组合静磁场辅助作用下轧制金属线棒材的方法 |
| CN105583382A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-05-18 | 东北大学 | 一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法 |
| CN207642275U (zh) * | 2017-12-05 | 2018-07-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种脉冲电源的电极夹持装置 |
| CN107812902A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-03-20 | 安徽工业大学 | 一种改善微合金钢连铸过程可浇性的装置 |
| CN107999718A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-05-08 | 安徽工业大学 | 一种改善微合金钢连铸过程可浇性的方法 |
| CN108465889A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-08-31 | 王乐驰 | 一种内表面微结构加工装置 |
| CN208829737U (zh) * | 2018-08-24 | 2019-05-07 | 江门市振力机械有限公司 | 一种压铸机支架焊接应力消除装置 |
| CN211614250U (zh) * | 2020-01-14 | 2020-10-02 | 包头联方高新技术有限责任公司 | 一种连铸过程中的板坯角部加热器 |
| CN111390082A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-10 | 燕山大学 | 一种锻造中厚板坯料的装置及其工艺 |
| CN212298433U (zh) * | 2020-05-09 | 2021-01-05 | 朱永超 | 一种用于大气污染检测的气体收集装置 |
| CN111485095A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 北京科技大学 | 一种促进连铸坯均质化处理的控制方法 |
| CN213745796U (zh) * | 2020-12-10 | 2021-07-20 | 聊城大学 | 一种计算机显示器支架 |
| CN113084106A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-09 | 湖南中科电气股份有限公司 | 铸坯棱角部加热装置及加热方法 |
| CN113755891A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-12-07 | 北京科技大学 | 利用脉冲电流密度梯度实现金属熔体净化的方法及装置 |
| CN113787133A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-14 | 苏州健雄职业技术学院 | 一种薄壁件强力旋压与激光冲击强化复合装置及其加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115319037A (zh) | 2022-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101182631B (zh) | 磁控管溅射源、溅射涂敷设备及对衬底进行涂敷的方法 | |
| KR100871332B1 (ko) | 금속 및 합금에 세라믹 코팅을 형성하는 방법과 장치, 및이 방법으로 제조되는 코팅 | |
| CN1751834A (zh) | 一种磁控熔化极焊接方法及其拓展应用和通用设备 | |
| JPH0657467A (ja) | 金属表面を有する棒状の縦長金属の連続表面処理方法および装置 | |
| US7114548B2 (en) | Method and apparatus for treating articles during formation | |
| CN115319037B (zh) | 一种净化连铸坯中非金属夹杂物的装置和方法 | |
| CN101469437B (zh) | 阳极化装置 | |
| CA2205120A1 (en) | Continuous casting method and relative device | |
| CN1213639C (zh) | 等离子体弧发生器电极、等离子体弧发生器及热处理方法 | |
| CN108699703B (zh) | 表面强化涂层的制备装置及方法 | |
| CN104775120A (zh) | 多功能电火花加工机床 | |
| CN209890756U (zh) | 一种适用于环形电镀槽的电镀装置 | |
| RU2002590C1 (ru) | Способ электроэрозионного диспергировани и устройство дл его осуществлени | |
| CN110793321A (zh) | 一种用于改善钛铸锭表面质量的电弧控制装置及方法 | |
| CN1129351C (zh) | 一种磁控电弧等离子体加热金属件的方法及装置 | |
| CN104715881B (zh) | 一种交变磁场发生装置 | |
| CN115229150B (zh) | 钢轨夹杂物的控制方法 | |
| CN106048511B (zh) | 一种金属表面机械辅助化学热处理方法 | |
| RU2188749C2 (ru) | Способ электрохимической размерной обработки | |
| CN219839154U (zh) | 一种具有阻挡结构的输送装置 | |
| CN215676409U (zh) | 一种真空电弧炉振动熔炼装置 | |
| RU2776570C1 (ru) | Способ электроэрозионного формирования радиусного профиля на алмазно-шлифовальном круге | |
| CN117862439B (zh) | 一种脉冲电流抑制连铸结晶器内夹杂物长大的装置及方法 | |
| CN218016251U (zh) | 一种磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置 | |
| CN212451548U (zh) | 链锯导板仿形移动高频机的链锯导板装夹夹具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |