[发明专利]一种双合金同步重熔制备大型均匀铸锭的装置及方法

权利要求书

1.一种双合金同步重熔制备大型均匀铸锭的装置，包括冷却水循环系统、供电系统、自耗电极升降装置、电极导杆、自耗电极连接法盘、结晶器和底水箱，其特征在于，还包括内棒外管式双合金自耗电极；

所述内棒外管式双合金自耗电极包括两组电极，分别为内层棒状自耗电极和外层管状自耗电极；

所述内层棒状自耗电极和所述外层管状自耗电极采用成分不同的两种合金材料；

所述内层棒状自耗电极和外层管状自耗电极与焊接在所述自耗电极连接法盘底部的预留焊接头焊接；

所述电极导杆的一端与自耗电极升降装置焊接，另一端与所述自耗电极连接法盘焊接，用于将与所述自耗电极连接法盘相连的内棒外管式双合金自耗电极伸入所述结晶器中；

所述冷却水循环系统用于冷却所述结晶器和底水箱；

所述供电系统的正极与所述电极导杆连接，负极与所述底水箱连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内棒外管式双合金自耗电极的两组电极长度相等且同轴安装，其中，所述内层棒状自耗电极为实心棒状电极。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外层管状自耗电极中间为空心，外边缘形成管状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内层棒状自耗电极包括3～5段易偏析合金元素含量不同的自耗电极段，所述自耗电极段依次焊接形成内层棒状自耗电极；

所述外层管状自耗电极包括3～5段易偏析合金元素含量不同的自耗电极段，所述自耗电极段依次焊接形成外层管状自耗电极。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外层管状自耗电极包括均匀分布在所述预留焊接头的由多个小直径棒状自耗电极组成的电极群，所述电极群排成管状围绕所述内层棒状自耗电极。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却水循环系统采用低进高出的方式进行冷却水循环，包括位于所述结晶器一侧下部设置的结晶器入水口和上部设置的结晶器出水口；

还包括位于所述结晶器侧壁的结晶器壁冷却水缝，用于冷却所述结晶器。

7.一种采用如权利要求1～6中任一所述的装置制备大型均匀铸锭的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定铸锭凝固过程中容易发生偏析的合金元素，假设c⁰为铸锭中容易发生偏析的合金元素平均含量，c’为内层棒状自耗电极中该合金元素平均含量；

S2、确定内层棒状自耗电极中易被偏析的合金元素平均含量，根据钢种，正偏析发生在铸锭凝结半径2/3处及以后的位置，则内层棒状自耗电极中易被排斥的合金元素平均含量取：易被排斥元素c’＝(1/2～2/3)c⁰；

负偏析发生在铸锭的下部靠外侧，则内层棒状自耗电极中不易被排斥的合金元素平均含量取：不易被排斥元素c’＝(3/2～3)c⁰；

S3、根据内层棒状自耗电极中易被偏析的合金元素平均含量，依据保证大型铸锭中各元素平均含量的原则，确定外层管状自耗电极中易被偏析的合金元素平均含量c”，c”＝c⁰+△，其中△＝c⁰-c’；

对于铸锭凝固过程中易被排斥的元素，该元素在外层管状自耗电极中的含量大于在内层棒状自耗电极中的含量；

对于铸锭凝固过程中不易被排斥的元素，该元素在外层管状自耗电极中的含量小于在内层棒状自耗电极中的含量；

S4、确定内棒外管式双合金自耗电极中易被偏析的合金元素含量分布，在保证内棒和外管各自易被偏析的合金元素平均含量的前提下，内棒外管式双合金自耗电极中易被排斥的合金元素含量在竖直方向由下至上逐渐减少，不易被排斥的合金元素含量在竖直方向由下至上逐渐增多；

S5、根据内棒外管状双合金自耗电极易被偏析的合金元素平均含量及分布趋势，采用炉外精炼配合连铸技术制备内棒外管状双合金自耗电极；

S6、校正两组电极的同心度和垂直度，并将其焊接在自耗电极法盘底面的预留焊接头上，即完成内棒外管状双合金自耗电极的制备；

S7、进行电渣重熔制备铸锭。