[发明专利]双回路导电结晶器电渣重熔控制水轮机导叶铸件质量方法

说明书

一种双回路导电结晶器电渣重熔控制水轮机导叶铸件质量的方法，具体步骤为：1)烘烤渣料；2)确定渣量和上、下结晶器的填充比；放置底垫和下结晶器并在电极端头绑定起弧料；3)接通电源并开始加渣，起弧化渣；4)渣料全部熔清后，调节设定重熔电流和电压，进行下结晶器内的电渣重熔；5)下结晶器内的电渣重熔完毕后，安装导电上结晶器，更换电极，并重新调节设定重熔电流和电压，通过电源→自耗电极→渣料→金属熔池→铸件→底水箱→电源、电源→自耗电极→渣料→导电上结晶器→电源双回路进行电渣重熔；6)重熔后期，电渣重熔点停补缩操作后断电，冷却得重熔水轮机导叶铸件。采用该方法可获得表面和内部质量均良好的水轮机导叶铸件。

技术领域

本发明属于电渣特种冶金技术领域，特别涉及一种双回路导电结晶器电渣重熔控制水轮机导叶铸件质量的方法。

背景技术

电渣重熔作为电渣冶金的一个重要分支，集熔化、精炼、凝固、近终成形为一体，是生产高品质铸件的重要方法之一，其具备去除非金属夹杂物，降低有害元素含量，控制结晶方向，使铸件自下而上顺序凝固的特点，较传统铸造方法，电渣铸件具有普通模铸无可比拟的内在质量优势。

在电渣重熔水轮机导叶铸件技术的发展过程中，大型水轮机导叶铸件长轴根部变截面处易出现心部疏松、元素偏析、渣沟以及电分流导致的铸件表面缺陷和结晶器内套损坏等问题。这是由于水轮机导叶铸件电渣重熔时瓣体与长轴根部的结晶器型腔尺寸突变，导致渣池高度快速上升，渣池温度较高，熔化速率加快，金属熔池变深，进而导致液态金属冷却减慢，温度梯度变得平缓，形成近似垂直于结晶器壁方向上生成的柱状晶。传统解决方案为降低功率输入以控制熔化速率，进而降低金属熔池深度，解决凝固质量问题；但较低的熔化速率会导致铸件表面出现渣沟缺陷，使铸件表面质量下降，需在工艺设计时加大补贴量，这又会导致打磨加工难度增加。因此，传统方法较难兼顾铸件凝固质量与表面质量，工艺设计难度大，工艺稳定性较差，且生产成本较高。

本发明使用的双回路导电结晶器电渣重熔技术，在水轮机导叶长轴部分的电渣重熔阶段，增加导电上结晶器回路：电源→自耗电极→渣料→导电上结晶器→电源，改变渣池的温度分布，进而改变金属熔池的形状和深度，获得浅平的金属熔池，降低元素偏析，消除铸件表面渣沟和分流缺陷。在保障铸件良好的凝固质量的同时，提高表面成型质量，延长结晶器使用寿命，并降低短网损耗。

发明内容

为了解决传统电渣重熔水轮机导叶方法工艺设计难度大，工艺稳定性较差，生产成本较高的问题，本发明提供了一种采用双回路导电结晶器电渣重熔技术控制水轮机导叶铸件质量的方法，该方法可以得到浅平的金属熔池，减轻元素的偏析程度，减少渣沟和分流缺陷，从而有效保障水轮机导叶铸件的表面质量和凝固质量。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种双回路导电结晶器电渣重熔控制水轮机导叶铸件质量的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1)，渣料的烘烤：

将渣料在600～800℃下烘烤4～6h后，渣料随炉降温，备用；

步骤2)，备料：

(1)确定渣量和上、下结晶器的填充比；

(2)将底垫放置在电渣炉的底水箱中央，将下结晶器坐落在底垫正上方，在电极端头绑定起弧料后对中置于下结晶器型腔内；

步骤3)，起弧化渣：

接通电源，起弧电流为1500～2000A，起弧电压为50～65V，起弧后，电流逐渐增加至5000～7000A，期间将渣料分批次加入下结晶器内，进行化渣；

步骤4)，下结晶器内的电渣重熔：

渣料全部熔清后，调节设定重熔电流和电压，重熔电流为6000～8000A，重熔电压为55～75V，进行电渣重熔，电流路径为电源→自耗电极→渣料→金属熔池→铸件→底水箱→电源；