[发明专利]一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于特殊钢电渣冶金技术领域，特别涉及一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置及方法。

背景技术

电渣熔铸独具提高金属洁净度，控制凝固组织及最终成型达到毛坯精化三重功能。然而，在电渣重熔高合金钢锭时，仍然存在着钢锭结晶组织粗大、宏观偏析及缩孔和缩松问题。特别是中大型锻件或铸件中这些问题更加严重。因此改善电渣重熔钢锭质量、获得均匀组织结构特殊钢对于发展我国工业经济具有重要的现实意义，《特殊钢》2008年第1期中的电磁搅拌对电渣重熔钢锭温度场的影响，阐述了在外加电磁搅拌条件下电渣重熔钢锭凝固过程的数学模型，此装置中的电磁搅拌器置于结晶器中部，这样加强了钢液内部传热，熔池也变平坦，有利于消除电渣锭宏观偏析和缩孔等缺陷，同时也有利于晶核发展成等轴晶组织。但是，结晶器与电磁搅拌器各自独立，降低了磁场的穿透能力，影响了电磁铁发挥作用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置，包括带水套的结晶器和电磁搅拌器，结晶器外壁套有一个环形磁铁，环形磁铁位于结晶器的中上部，在环形电磁铁周围设有与结晶器水套连通的电磁搅拌器水套。

所述的结晶器的外壁与电磁搅拌器水套之间只有一层铜板。

一种应用带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置进行电渣熔铸的方法，按以下步骤进行：

(1)将冷却水通入结晶器内，未通电的电磁搅拌线圈和电磁铁也同时浸在冷却水内，在结晶器的渣池内放入厚度为120毫米至200毫米电极渣料，移动电极通过电磁搅拌器浸入渣中20毫米至50毫米深度，电极通电，开始电渣重熔过程。

(2)当结晶器内钢锭高度上升到结晶器高度的三分之一时，将电磁搅拌器线圈通电，由零逐渐增大，当电极熔化端上升到电磁搅拌器的下端面时，线圈电流也达到正常工作值约为300安培至500安培。

(3)首先上升到电磁搅拌磁场有效作用区的是电极熔化端和渣层，熔化的自耗电极形成钢液滴，并进入渣层，在外加旋转电磁场作用下，钢液滴在渣层中呈现螺旋线方式下落，进入钢锭液池中，钢锭液池不断上升也进入电磁搅拌器的有效磁场作用区，此时钢液中电流与旋转磁场作用产生电磁力驱动钢液旋转。

(4)上述过程持续到自耗电极熔化结束、关闭电渣重熔电源，待钢锭完全凝固后关闭电磁搅拌线圈电源，接着，钢锭完全冷却后，关闭冷却水，再出锭。

所述的外加电磁铁的作用中心处空载磁感应强度在350—2000高斯范围，频率在1-20赫兹范围内。

本发明的有益效果是：产生磁场的轭铁和线圈与结晶器结合在一起，结晶器内通入的冷却水既用于钢锭凝固，也用于产生磁场的线圈冷却，不但简化设备系统结构，而且还能将电磁铁产生磁场到达作用区穿过铜板层数从三层减少到一层，可大大降低由于磁场集肤效应造成的磁能损失，电磁搅拌技术在改善铸坯的表面及皮下质量，改善铸坯凝固组织，提高等轴晶率，减轻中心偏析及中心疏松等内部缺陷方面都有显著的作用效果，而且具有不直接接触金属熔体、对金属熔体无污染、明显降低金属熔体氧化等优点，提出采用水平旋转磁场，使得产生的电磁力垂直于结晶器子午面，线圈缠绕在铁芯上，使得输出磁力线密度大，电磁搅拌力强，通过优化操作参数，有望得到能提高精炼效率、改善特殊钢锭组织结构的磁场条件。

附图说明

图1为一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置示意图；

图2为电磁搅拌器内磁铁及线圈构造图；

图中：1 自耗电极，2 电磁铁及线圈，3 渣池，4 金属液滴，5 金属熔池，6 两相区，7铸锭，8 底水箱，9 电源，10 结晶器水套，11 电磁搅拌器水套。

具体实施方式

如图1所示，一种带有外加电磁搅拌的电渣熔铸装置，包括电源9、自耗电极1、结晶器和搅拌器，结晶器包括渣池3和金属熔池5，结晶器和电磁搅拌器合为一体，结晶器内通入的冷却水既用于钢锭凝固，也用于产生磁场的线圈冷却，不但简化设备系统结构，而且还能将电磁铁产生磁场到达作用区穿过铜板层数从三层减少到一层，可大大降低由于磁场集肤效应造成的磁能损失，结晶器外壁套有一个环形磁铁，环形磁铁位于结晶器的1/2以上位置，环形磁铁的铁芯上绕有线圈。