[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

说明书

本发明的一种基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法，通过在电渣重熔过程中旋转自耗电极，并动态调节其旋转转速，在电极旋转施加的离心力作用下，熔化金属不再向心汇聚而是更早地从电极端部外侧脱离，电极搅拌和熔滴分散滴落强化了渣池与固体电极之间的对流换热，显著提高了电极熔化效率，相比固定电极方法，该方法的熔速或生产效率最多可提高25％。电极的旋转作用使渣池和金属熔池的温度更加均匀，同时加强了渣池向结晶器的对流换热，使渣池温度降低，易于形成更加浅平的金属熔池，有利于抑制电渣钢锭中的偏析、疏松等宏观缺陷，提高电渣钢锭的凝固质量。

技术领域：

本发明属于电渣重熔技术领域，具体涉及一种基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法。

背景技术：

电渣重熔是一种生产高质量钢和合金的特殊冶炼工艺，依靠电流通过熔渣产生的电阻热熔化自耗电极，熔化金属汇聚成金属熔滴在渣池中得到精炼，逐滴穿过渣池形成金属熔池，最终在结晶器和底水箱冷却作用下顺序凝固成钢锭。采用该方法生产的铸锭具有金属纯净、组织致密、成分均匀、表面光洁等优点。

传统电渣重熔过程中电极熔化形成的熔滴滴落过于集中，使传入金属熔池的热量积聚在铸锭中心，易形成深V型熔池，导致凝固过程中不可避免地产生中心偏析、通道偏析(黑斑)、疏松等宏观缺陷。这些缺陷会随着铸锭尺寸扩大或合金组元增多引起的熔池加深而加重，是致使铸锻件后处理成本高、成材率低、最终使用性能差的根本原因。同时，高能耗与低产出限制着电渣重熔工艺的推广应用。

在电渣重熔过程中，随着铸锭不断长高，底水箱对金属熔池的冷却作用减弱，而高温熔融渣池始终在金属熔池上方，使金属熔池的冷却条件变差、温度升高，熔池形状呈加深趋势。为了降低熔池深度，实际生产中通常采用功率递减或熔速递减的方法，使渣池温度不断降低，从而维持金属熔池的冷却速率，但这些常规方法存在很多局限，一方面使电耗增加、生产效率降低，另一方面熔池边缘温度也随之下降，不利于形成薄而均匀的渣壳，引起铸锭表面质量恶化。因此，还没有一种行之有效的电渣重熔方法能够稳定控制浅平的熔池形状、兼顾高效生产与高凝固质量。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法，采用该方法可精确控制渣池温度，获得稳定且浅平的熔池形状，显著减少偏析、疏松等宏观缺陷，能够在提高生产效率的同时改善电渣钢锭的凝固质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于电极转速控制的恒熔池形状电渣重熔方法，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≤5min，提升速率为1～20rpm/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)