鹅颈电渣熔铸工艺及结晶器的制作工艺的制作方法

本发明涉及一种鹅颈的电渣熔铸，具体地说是一种鹅颈电渣熔铸工艺及鹅颈熔铸用结晶器，属于鹅颈的熔铸领域。

背景技术：

铝合金或镁合金型材高压挤出用模具，俗称鹅颈，是一种在高温环境中工作的耐高温疲劳，红硬性好的金属制品。

电渣熔铸：一种炼钢方式，属于二次精炼。主要流程是带电金属电极插入结晶器内，结晶器内有熔渣，电流通过熔渣使熔渣发热熔化，当熔渣温度高于金属电极熔点后，金属电极开始慢慢熔化，形成液滴，一滴一滴滴落，液滴穿过熔渣，凝固在结晶器底部，随着时间推移，凝固部分越来越大，成为形状不一的钢铁产品。

金属电极：或圆钢或方钢或扁钢或其他形状的钢铁制品。

结晶器：一种模具，循环水冷却，钢水在模具内凝固成型。

熔渣：由CaF₂AL2O₃等组成的颗粒状混合物，达到一定温度后变成液体状，有一定的电阻值，能导电，通过电流会产生热量。

护锭板：普通钢板，易损件，用于保护底水箱。当大电流导通时容易产生弧光烧损底水箱，所以底水箱上放置护锭板过渡，这样烧损的是护锭板。

底水箱：为结晶器封住底口，防止熔渣和钢水外漏，同时是电流流通的必经之路。

电渣熔铸异形件是一个工艺复杂，要求很高的炼钢过程。鹅颈是异形件，上下端外廓尺寸差距大，让所有部位都填满并结晶良好需要特殊工艺。传统的制作工艺钢水浇注成型。这种工艺存在的缺陷:产品组织疏松，夹杂物多，S、P含量高，易出现气孔，砂眼，疏松等铸造缺陷，鹅颈使用寿命短，更换频繁。

鹅颈的电渣熔铸过程，结晶器上口大下口小（必须保证鹅颈径向尺寸比较大的部分在上面，钢水能够填充至每一个角落，铸锭才能成型好，无缩孔、夹杂、气孔等），这样出现了一问题，当钢水进入大尺寸部位凝固之后，钢锭上大下小，在冷却过程中钢锭收缩变短，底部会出现接触不良，进而出现导电不良拉弧，烧损护锭板，严重时出现断路，熔炼终止。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明设计了一种鹅颈电渣熔铸工艺及结晶器的制作工艺，一次性产出形状不规则的鹅颈产品，提高了鹅颈质量，电渣熔铸的鹅颈组织致密，夹杂物少，S、P含量低，没有砂眼、气孔，延长产品寿命两倍以上。

本发明的技术方案为：

鹅颈电渣熔铸工艺，包括以下步骤：

（1）首先根据不同规格的鹅颈制作相应的结晶器，所述结晶器内腔轮廓与鹅颈外轮廓保持近似，并预留收缩余量；

（2）根据鹅颈尺寸各部分分段重量大小来制作金属电极，鹅颈尺寸大的部分，金属电极径向尺寸也相应增大，保证钢水凝固后各位置成型饱满；金属电极径向尺寸大小变化是通过多根金属电极捆绑组合来实现，根据尺寸大小差异增加或减少金属电极的组数来实现；

（3）底水箱上放置护锭板，护锭板外廓尺寸与结晶器下口外廓尺寸相适应；

（4）护锭板上放结晶器，结晶器与护锭板间用弹性耐高温绝缘材料如石棉绳等隔开；弹性耐高温绝缘材料的作用之一是防止结晶器导电，之二是作为钢锭收缩时补偿，钢锭凝固后上面尺寸大，下面尺寸小，钢锭卡在结晶器内，温度降低后收缩高度减少，这样使结晶器与护锭板间产生了非常大的作用力；由于收缩而产生的后果是护锭板与底水箱间接触不良烧损，钢锭卡在结晶器内，有弹性材料补偿收缩解决了以上问题；

（5）熔渣堆积到结晶器内护锭板上，金属电极接触到熔渣电流导通，熔渣发热金属电极熔化，熔化的钢水沉淀到护锭板上成为固态钢锭。

（6）电流电压根据实际情况分阶段设定，保证质量与成型。

其中，所述结晶器包括上段、中段和下段，上段外廓径向尺寸较大，下段外廓尺寸细长，内侧是铜板内套，外侧是碳钢外套，所述碳钢外套和铜板内套由半圆形的两部分构成，端部均设有左右对开连接法兰，之间通过紧固螺栓连接。

一种鹅颈重熔用结晶器的制作工艺，所述结晶器与护锭板之间设有弹性耐高温的材料石棉绳等，用于缓冲钢锭收缩出现的接触不良问题，解决了烧损底水箱问题。

异型件的脱模是比较棘手的问题，解决办法就是制作可拆分的结晶器。制作结晶器的难度就增加了：需要各部分圆滑对接、密封，各部分的冷却都是问题，更难的是各部分的收缩比的计算，制作结晶器内部尺寸余量。

结晶器形似桶装物件，有内外两层。内层由铜板制作，外层由碳钢或不锈钢制作，内外两层间有循环水冷却。

由于鹅颈产品是异形件，结晶器内腔也需要按鹅颈形状制作出来，制作难度很大。我们采取了分部分制作组合成一体的办法来解决。总共分上中下三段，每一段由左右两部分组成，可拆分，用螺栓组合在一起，结晶器内腔形状就出来了。左右两部分组合，打开螺栓，钢锭就容易取出来了。

本发明的优点在于：一次性产出形状不规则的鹅颈产品，提高了鹅颈质量，电渣熔铸的鹅颈组织致密，夹杂物少，S、P含量低，没有砂眼、气孔，延长产品寿命两倍以上。

下面结合附图和实施对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例熔炼过程示意图；

图21为本发明实施例结晶器的结构示意图；

图22为本发明实施例图21的A-A面剖视图；

图3为本发明实施例熔铸产品的型状示意图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

鹅颈电渣熔铸工艺，完成电渣熔铸需要六个部分组成：大功率电源、结晶器1、金属电极（自耗电极），金属溶池8、渣池（熔渣）2、护锭板3、底水箱5，电流回路：电源-金属电极-熔渣-护锭板-底水箱-电源；包括以下步骤：

（1）首先根据不同规格的鹅颈制作相应的结晶器，所述结晶器内腔轮廓与鹅颈外轮廓保持近似，并预留收缩余量；

其中，所述结晶器1包括上段11、中段12和下段13，上段外廓径向尺寸较大，下段外廓尺寸细长，内侧设有钢板内套14，外侧设有碳钢外套19，所述碳钢外套由半圆形的两部分构成，端部均设有左右对开连接法兰17，之间通过紧固螺栓18连接；所述上段的上端设有上法兰15，所述下段的底部设有底法兰16；

（2）根据鹅颈尺寸各部分分段重量大小来制作金属电极（即1号自耗电极、2号3号自耗电极），鹅颈尺寸大的部分，金属电极径向尺寸也相应增大，保证钢水凝固后各位置成型饱满；金属电极径向尺寸大小变化是通过多根金属电极捆绑组合来实现，根据尺寸大小差异增加或减少金属电极的组数来实现（见图1示意）；

（3）底水箱上放置护锭板，护锭板外廓尺寸与结晶器下口外廓尺寸相适应；

（4）护锭板上放结晶器，结晶器1与护锭板3间用弹性耐高温绝缘材料4如石棉绳等隔开；弹性耐高温绝缘材料的作用之一是防止结晶器导电，之二是作为钢锭收缩时补偿，钢锭凝固后上面尺寸大，下面尺寸小，钢锭卡在结晶器内，温度降低后收缩高度减少，这样使结晶器与护锭板间产生了非常大的作用力；由于收缩而产生的后果是护锭板与底水箱间接触不良烧损，钢锭卡在结晶器内，有弹性材料补偿收缩解决了以上问题；

（5）熔渣堆积到结晶器内护锭板上，金属电极接触到熔渣电流导通，熔渣发热金属电极熔化，熔化的钢水沉淀到护锭板上成为固态钢锭。

本发明主要体现在:生产方式，生产过程，生产工艺和鹅颈结晶器制作。

本发明的关键是工艺流程的制定，结晶器的制作。

一种鹅颈重熔用结晶器的制作工艺，所述结晶器与护锭板之间设有弹性耐高温的材料如石棉绳等，用于缓冲钢锭收缩出现的接触不良问题，解决了烧损底水箱问题。