[发明专利]一种基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法

权利要求书

1.一种基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将自耗电极与导电杆末端同轴焊接，导电杆前端通过法兰盘安装于旋转轴末端；

S2、启动结晶器和底水箱的冷却水循环，移动自耗电极伸入结晶器内，接通电源，开始起弧、化渣，同时将渣料缓慢投入结晶器；

S3、保持自耗电极转速为0，将重熔电流提升至工艺要求值I₀，动态监测自耗电极熔化速率变化幅度百分比a和重熔电流变化幅度百分比b，当连续2分钟满足a≤10%且b≤10%时，重熔过程稳定，随后将自耗电极转速由0提升至第一转速n₁，转速提升时间≤5 min，提升速率为1~20 rpm/min；所述第一转速n₁由下式计算：

n₁=60/(2π·r_e)·v₁=60/(2π·r_e) ·μ·Re/(ρ·r_e)

式中：n₁为自耗电极第一转速，rpm；v₁为转速为n₁时电极外表面的线速度，m/s；r_e为自耗电极半径，m；μ为电极金属的动力黏度，Pa·s；ρ为电极金属的密度，kg/m³；Re为无量纲相似准则数，取(1.0~1.8)×10⁴，自耗电极半径r_e作为Re的特征长度，线速度v₁作为Re的特征速度；

S4、所述自耗电极转速提升至n₁后，保持重熔电流I₀不变，并动态监测a和b，当a≤10%且b≤10%时，重熔过程再次稳定，记录此时金属熔池表层温度T₀，进入稳定熔炼阶段；

S5、在稳定熔炼阶段，测量金属熔池表层温度T，并对自耗电极转速n进行动态调控，保证|T-T₀|5 K，从而保持熔池形状恒定，提速次数共计m次，所述的第m次转速为n_m=(1.5~2.0)×n₁；至预定长度的电极熔化完成，完成稳定熔炼，其中，所述的转速n动态调控采用有级调速策略进行，所述的自耗电极转速n增长方式为线性增长或非线性增长；

S6、稳定熔炼阶段结束后，在5 min内，将自耗电极转速由第m转速n_m降低至0，降速速率为2~40 rpm/min，同时降低重熔电流I₀至最小稳定值I_min，在该条件下继续熔炼5~10 min，随后关闭电源，保持冷却水循环继续运行；

S7、待钢锭冷却30~40 min后，脱模，获得电渣重熔钢锭，完成电渣重熔过程。

2.根据权利要求1所述的基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法，其特征在于，所述的步骤S5中，有级调速策略中相邻档位的时间间隔为2-20min，相邻档位的转速增幅≤5%。

3.根据权利要求1所述的基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法，其特征在于，所述的步骤S5中：

自耗电极转速n线性增长基于的线性函数为：n= k_linear·t+n₁；

自耗电极转速n非线性增长基于的非线性函数为：n=A-k_nonlinear·(T_solidus-T_mold)/(Z/λ+1/h)；

式中：t为稳定熔炼时间，s；k_linear为线性增长函数系数，k_nonlinear为非线性增长函数系数，A为非线性增长函数常数，三者由第一转速n₁、第m转速n_m和稳定熔炼总时间进行求解；T_solidus为重熔金属的固相线温度，K；T_mold为底水箱冷却水温度，K；Z为铸锭的凝固高度，m；λ为凝固铸锭的导热系数，W/(m·K)；h为凝固铸锭与底水箱间的复合换热系数，W/(m²·K)。