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电渣熔铸基础知识介绍

2012年04月01日

一 基本过程
    1、电渣熔铸:电流通过液态熔渣产生的电阻将金属电极熔化,溶化金属汇集成滴穿过渣层进入金属熔池,然后在异型水冷结晶器内凝固成异型铸件的方法。
    2、铸件的凝固过程:铸件是由下而上的凝固,便金属熔池和渣池不断向上移动,上升的渣池首先在水冷结晶器内壁一形成一层渣壳,这层渣壳不仅使铸件表面光洁,也起到保温隔渣作用,并使更多的热量从铸件传给底部冷却水,这将更有利于铸件结晶过程自下而上地进行。

二 电极溶化
    电极的熔化特点与电极形状、尺寸和冶炼电制度、渣池深度有关,电极熔化过程是否正常,往往反映在电极熔化末端的形状上面,当电极下降速度由慢到不断加快时,电极熔化末端的形状及埋入渣池的深度都有明显变化。
变化情况如下:
    ①、电极下降速度过低,电极末端呈现平的端面,在电极端面的边缘有熔滴汇集的凸起出现,电极熔化过程中,金属熔滴在电极端面,当熔滴下落的瞬间,有电弧放电产生,此时电流波动很大至此电渣过程已被破坏。
    ②、当加大电极下降速度,即增加冶炼电流时,电极末端凸起,如果再逐渐增加电极下降速度,电极末端中心汇集成的凸起将越来越大,并逐渐呈锥形,直至最后形成正常锥体,此时电流电压波动越来越小,趋向稳定,这是稳定的电渣过程,这时的电制度为冶炼最佳电制度。
    ③、如果继续加快电极下降速度,电极末端的锥面外凸,自耗电极末端熔化部分深埋在渣池中,这时如果保持这个下降速度,可以观察到电流逐渐地增大,如再继续加快电极送进,就可能造成电极与金属熔池的短路现象。
    综上所述稳定的电渣过程范围,是在使电极端部和渣面产生弧光放电,和使电极端部插入渣池与金属熔池产生弧光放电之间。
当电压、炉渣化学成分及渣、电极截面等条伯相同时,随电极下降速度的增加,放电间隔的距离,相当于渣池的电阻降低,从而增加了冶炼电流的强度,所以冶炼电流的大小同电极下降速度之间近似于直线关系。
当增加电极截面时,必须明显地增加电流才能获得稳定的电渣过程,然而维持稳定的电渣过程所要增加的电流比电极截面增加的倍率小,因此,随着电极截面的增加,稳定过程需要的电流密度相对减少了。随着电压的提高,稳定电渣过程需要通入较大的电流密度。

三 熔滴的形成和过渡
    电渣重熔过程中金属自耗电极以熔滴的形成通过渣层进入金属熔池,离开电极部的熔滴,在它们进入金属熔池之前往往分散、细碎,它的平均尺寸及通过渣层所起的距离都取决于重熔过程中的电压、电流的大小,炉渣的成分和数量,电极的截面和重熔金属的成分,电流的种类和极性等,汇集在电极端部的熔滴受重力和电动力的作用,这些力使熔滴脱离电极而炉渣同熔面的介面张力则阻止熔滴脱落。
当重力和电动力超过介面张力时,即发生熔滴脱落,汇集在电极端部的熔滴,在体积增大中缩小了放电间隔的距离,而增加导电性,电流增加到最大值的瞬间熔滴脱落。
用示波照相方法研究熔滴过程得出这样的结论:熔滴过渡的频率,随着电极供给速度以及相应电流的增加而增加,熔滴的重量随着电流的增加而减少,这是由于电动力随着电流的增加而增加,从而促进了熔滴的脱落。
熔滴脱落与电压的关系,如果提高电渣过程的电压便炉渣的温度升高钢渣的界面张力降低会促使熔滴过渡频率增加,熔滴尺寸减小增加电压的影响,熔滴重量随着电极截面的增大而增加,改变渣池深度对熔滴影响不大。

四 熔池形状
    电渣熔铸的过程金属熔池的形状和大小直接影响熔铸件的结晶,从而影响钢锭的质量金属熔池的形状与电极熔化和工艺参数有着密切的关系。电极下降速度加快,金属熔池地深度增加,导致铸锭结晶特点改变,使晶体的生长方向接近于径向状,这种铸锭的组织接近于普通钢锭,因此要选用适当的冶炼电流,即合适的电极下降速度,以保证电渣铸锭具有理想的轴向结晶。
    随着电压的升高,金属熔池底部向扁平方向发展,晶体的方向逐渐接近轴向,熔池温度趋向稳定,因而提高了铸锭的表面质量,但过分提高电压,可以导致渣池沸腾,破坏电渣过程,产生电弧过程。
当其它参数不变时,金属熔池深度随渣量的增加而减少,这是由于渣量增加渣池变深,消耗于维持炉渣处于熔融及过程状态的热量就增加,因而保持金属熔池的熔融及过热状态的热量就大大减少。过分地加大渣量,使得金属熔池体积小,温度低而影响钢锭的质量,金属熔池的深度随导热性的增加而减少。

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