專利名稱：一種振動電渣熔鑄方法及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電渣熔鑄技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種低能耗制取優(yōu)質(zhì)電渣鑄件的方法。
背景技術(shù)：
電渣熔鑄是集金屬精煉與鑄造成形于一體的特種鑄造方法，采用該方法生產(chǎn)的鑄件組織均勻致密、純度高、硫和磷含量低、非金屬夾雜物少、具有較高的韌性、抗疲勞性及良好的焊接性能。但采用電渣熔鑄方法生產(chǎn)的大斷面鋼錠和鑄件內(nèi)部也會存在成分、組織偏析，晶粒度不均勻等現(xiàn)象，該問題一直困擾著國內(nèi)外的冶金工作者，嚴(yán)重制約了電渣熔鑄工藝的應(yīng)用；同時，如何降低電渣熔鑄電耗、提高熔化速率也是制約電渣熔鑄工藝發(fā)展的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種振動電渣熔鑄方法，在電渣熔鑄時采用激振裝置帶動自耗電極振動，使自耗電極在一定振幅范圍內(nèi)振動。該方法能夠強化自耗電極和渣池之間的動量和熱量交換，從而細(xì)化金屬熔滴，減少晶間偏析，使得鑄件組織均勻，等軸晶粒增加，改善鑄件力學(xué)性能；同時提高熔化速率，降低電耗，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明具體提供了一種振動電渣熔鑄方法，其特征在于在電渣熔鑄時采用激振裝置帶動自耗電極振動，所述激振裝置包括激振器、傳感器和控制儀，其中傳感器設(shè)置在激振器上，并與激振器一同固定在電洛爐爐體橫臂和自耗電極夾頭中間，位于爐體外的控制儀分別與傳感器和激振器相連，控制儀器通過傳感器采集自耗電極的振動信息，并控制激振器的振動頻率、振動方向和振幅大小。本發(fā)明提供的振動電渣熔鑄方法，其特征在于采用激振裝置帶動自耗電極振動時，將自耗電極振幅值控制在T20mm之間，電渣熔鑄過程中，自始至終保持穩(wěn)定的低幅振動，激振器振動頻率控制范圍為2HZ飛0HZ，激振裝置和自耗電極之間共振與非共振狀態(tài)均可。本發(fā)明提供的振動電渣熔鑄方法，其特征在于所述方法的具體步驟如下
a、將傳感器2和激振器3固定在電渣爐爐體橫臂I和自耗電極5中間，卡緊自耗電極
5 ；
b、利用接線方式，將控制儀6分別與每個傳感器2以及激振器3用線頭連在一起；
C、進(jìn)行電渣重熔時，利用控制儀6上開關(guān)啟動水平方向的激振器3或豎直方向的激振器3，通過控制儀6控制激振器3的振動頻率、振動方向和振幅大小將自耗電極5振幅值控制在3 20mm之間，激振器3振動頻率控制范圍為2HZ飛0HZ，熔鑄過程中可以通過控制儀6控制激振器3轉(zhuǎn)換振動方向，但水平方向的激振器3和豎直方向的激振器3不可同時振動；
振動電渣熔鑄過程中，高溫熔渣的渣阻熱將自耗電極熔化，自耗電極端部熔化形成熔滴，熔滴來不及變大，就在振動力和重力的作用下，在變速的熔渣中旋轉(zhuǎn)下落，經(jīng)過渣洗后，過渡到淺平的金屬熔池中凝固。d、電渣熔鑄過程開始補縮時，關(guān)閉控制儀器6的開關(guān)，使激振器3和自耗電極5停止振動。熔鑄結(jié)束后關(guān)閉高壓，將自耗電極5從高溫渣池中升出。本發(fā)明還提供了所述振動電渣熔鑄方法的專用設(shè)備，其特征在于所述專用設(shè)備為激振裝置，包括激振器3、傳感器2和控制儀6，其中傳感器2設(shè)置在激振器3上，并與激振器3 —同固定在電洛爐爐體橫臂I和自耗電極5中間,控制儀6在爐體外，并分別與每個傳感器2以及激振器3連接。本發(fā)明的最佳效果，是可以提高熔鑄件的力學(xué)性能、降低晶間偏析、細(xì)化晶粒、減少鑄件內(nèi)部疏松等現(xiàn)象。采用本發(fā)明所述方法比普通電渣熔鑄方法所得鑄件的屈服強度和抗拉強度提高5 10%，沖擊值提高10%以上，鋼錠晶間偏析、疏松等內(nèi)部質(zhì)量問題顯著降低，鋼錠表面質(zhì)量良好，熔化速率得到大幅度提高，降低電耗并提高了生產(chǎn)效率。


圖I振動電渣熔鑄設(shè)備的示意圖；其中I是電渣爐爐體橫臂；2是傳感器；3是激振器；4是電極夾頭；5是自耗電極；6是控制儀；7是變壓器。
具體實施例方式對比例I :
自耗電極化學(xué)成分如表I所示，熔鑄直徑為300mm，高為IOOOmm的鋼錠，渣系采用二元渣系，其配比為CaF270%、Al20330% (重量比)；在電渣熔鑄前，先將渣系在350°C下烘烤4小時，去除渣料中的水分。起弧方式采用固態(tài)渣引弧，渣量18kg，電壓58飛2 V，電流520(T5500A，最終獲得0>300mm，高為IOOOmm的鋼錠。將電渣熔鑄(電渣重熔)后的鋼錠通過1050 °C正火+ 580 °C回火熱處理后，鋼錠力學(xué)性能為ob /560Mpa, o s/390Mpa,6 /24. 5%, Akv/140J。經(jīng)測量，整個熔鑄過程耗時2小時。表I自耗電極化學(xué)成分(重量百分比％)
元素 |c [Si [Mn Ip Is Iv [Nb [Ti [Al I 備注 含量 ％ |o. 15 |o. 45 |l. 30 |o. 030 |o. 020 |o. 13 |o. 042 |o. 15 |o. 015 |其余為 Fe
實施例I :
采用振動電渣熔鑄方法制備鋼錠，其中自耗電極、結(jié)晶器、渣量、渣系、熔鑄工藝和引弧方法同對比例I，所用振動電渣熔鑄設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖I所所示，三個激振器3在水平方向和豎直方向上分別固定在電洛爐爐體橫臂I和電極夾頭4中間,其中水平方向和一個豎直方向的激振器3上各設(shè)有一個傳感器2，控制儀6在爐體外，并分別與每個傳感器2以及激振器3連接。待電渣熔鑄過程穩(wěn)定時，通過控制儀6使水平方向的激振器3振動，從而使自耗電極5左右振動，根據(jù)控制儀6上顯示的自耗電極振幅值來調(diào)整激振頻率，自始至終保持穩(wěn)定的低幅振動，振動頻率控制范圍為10HZ 20HZ，振幅大小為8mm，熔鑄過程開始補縮時，關(guān)閉控制儀6開關(guān)。經(jīng)測量，整個熔鑄過程最終耗時I小時40分鐘，獲得0)300mm，高為IOOOmm鋼錠。在與對比例I相同的熱處理條件下，熱處理后鑄件力學(xué)性能為O b/598Mpa，O s/424Mpa, 8/29%, Akv/160Jo
對比例2
自耗電極化學(xué)成分如表2所示，熔鑄長500mm，寬200mm，高為800mm的中、厚鋼板，渣系采用二元渣系，其配比為CaF270%、Al20330% (重量比)；在電渣熔鑄前，先將渣系在350°C下烘烤4小時，去除渣料中的水分。起弧方式采用固態(tài)渣引弧，渣量35kg，電壓6(T65V，電流680(T7500A，最終獲得長500mm，寬200mm，高為800mm的中、厚鋼板。將電渣熔鑄(電渣重熔)后的鋼錠通過1050 °C正火+ 580 °C回火熱處理后，鋼錠力學(xué)性能為Ob /573Mpa，
os/397Mpa, 8 /23%, Akv/125J。經(jīng)測量，整個熔鑄過程耗時2小時15分鐘。
表2自耗電極化學(xué)成分(重量百分比％)
權(quán)利要求
1.一種振動電渣熔鑄方法，其特征在于在電渣熔鑄時采用激振裝置帶動自耗電極振動，所述激振裝置包括激振器、傳感器和控制儀，其中傳感器設(shè)置在激振器上，并與激振器一同固定在電洛爐爐體橫臂和自耗電極夾頭中間，位于爐體外的控制儀分別與傳感器和激振器相連，控制儀器通過傳感器采集自耗電極的振動信息，并控制激振器的振動頻率、振動方向和振幅大小。
2.按照權(quán)利要求I所述振動電渣熔鑄方法，其特征在于采用激振裝置帶動自耗電極振動時，將自耗電極振幅值控制在3 20mm之間。
3.按照權(quán)利要求I或2所述振動電渣熔鑄方法，其特征在于電渣熔鑄時，激振器振動頻率控制范圍為2HZ 50HZ。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述振動電渣熔鑄方法，其特征在于所述方法的具體步驟如下 a、將傳感器(2)和激振器(3 )固定在電渣爐爐體橫臂(I)和自耗電極(5 )中間，卡緊自耗電極(5)； b、利用接線方式，將控制儀(6)分別與每個傳感器(2)以及激振器(3)用線頭連在一起; C、進(jìn)行電渣熔鑄時，利用控制儀(6)上開關(guān)啟動水平方向的激振器(3)或豎直方向的激振器(3)，通過控制儀(6)控制激振器(3)的振動頻率、振動方向和振幅大小將自耗電極(5)振幅值控制在3 20mm之間，激振器(3)振動頻率控制范圍為2HZ飛0HZ，熔鑄過程中可以通過控制儀(6 )控制激振器(3 )轉(zhuǎn)換振動方向，但水平方向的激振器(3 )和豎直方向的激振器(3)不可同時振動； d、電渣熔鑄過程開始補縮時，關(guān)閉控制儀器(6)的開關(guān)，使激振器(3)和自耗電極(5)停止振動，然后關(guān)閉高壓，將自耗電極(5 )從高溫渣池中升出。
5.一種權(quán)利要求I所述振動電渣熔鑄方法的專用設(shè)備，其特征在于所述專用設(shè)備為激振裝置，包括激振器(3)、傳感器(2)和控制儀(6)，其中傳感器(2)設(shè)置在激振器(3)上，并與激振器(3 )—同固定在電洛爐爐體橫臂(I)和自耗電極(5 )中間,控制儀(6 )在爐體外，并分別與每個傳感器(2)以及激振器(3)連接。
全文摘要
一種振動電渣熔鑄技術(shù)是在電渣熔鑄時采用激振裝置帶動自耗電極振動，所述激振裝置包括激振器、傳感器和控制儀?？刂苾x通過傳感器采集自耗電極的振動信息，并控制激振器的振動頻率、振動方向和振幅大小。本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過強化自耗電極和渣池之間的動量和熱量交換，細(xì)化金屬熔滴，減少晶間偏析，使得鑄件組織均勻，等軸晶粒增加，改善鑄件力學(xué)性能；還能提高熔化速率，降低電耗，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號B22D23/10GK102728820SQ20111008047
公開日2012年10月17日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者于波, 婁延春, 宋照偉, 陳瑞, 高鵬 申請人:沈陽鑄造研究所