一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法与流程

本发明涉及电渣重熔领域，特别涉及一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法。

背景技术：

电渣重熔工艺依靠电流通过熔融渣池时产生的电阻热来加热和熔化自耗电极，熔化的金属汇聚成液滴，在重力作用下，金属液滴从电极端部脱落，在滴落过程中与熔渣发生一系列的物理化学反应，从而可去除有害杂质和非金属夹杂物。金属液滴穿过渣池后不断富集形成金属熔池，由于水冷结晶器的强制冷却，液态金属逐渐凝固成钢锭。

金属熔池形状和尺寸是电渣重熔过程中重要的目标参数，直接决定了钢液的凝固条件，从而影响电渣锭的产品质量。因此，在实际生产过程中，金属熔池形状和尺寸的控制是从业者最为关心的技术指标之一。由于电渣重熔工艺生产的封闭性和检测技术发展水平的局限性，目前最常用的标定方法是在电渣重熔过程中向渣池添加FeS，利用S在高温下的扩散作用从渣池转移到金属熔池中，并伴随着水冷结晶器的强制冷却而停留在凝固前沿。最终通过对铸锭的解剖硫印试验从而获得金属熔池形状和尺寸。然而，由于S是钢液中的有害杂质元素，会严重影响电渣锭的产品质量，因此该方法只适合在电渣重熔行将结束时使用，使得该方法具有明显的应用局限性。

技术实现要素：

为了解决采用硫印试验标定电渣重熔过程金属熔池形状这一传统方法存在的问题，本发明提供了一种电渣重熔过程金属熔池形状标定的新方法，该方法能够在不改变目标钢液成分的基础上，在电渣重熔的任意时刻对钢液的金属熔池形状进行标定，具有很强的应用灵活性。

本发明的一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法的步骤如下：

(1)起弧化渣

将引弧环和引弧剂先后放到自耗电极下面的底水箱上，并将烘烤后的渣料均匀加入到结晶器内，采用固态起弧的方法，在电渣炉内进行化渣。

(2)电渣重熔过程添加钨球进行标定

当渣料全部熔清后，在电渣重熔过程的任意时刻，向渣池中添加钨球，对金属熔池进行标定。添加钨球时需沿着自耗电极外边界向结晶器内边界均匀加入，钨球每次加入量控制在150g～300g。

(3)重熔结束冷却出模

在电渣重熔补缩结束后，提升电极，冶炼结束。功率中断1h后，脱模。

(4)电渣锭解剖腐蚀

利用锯床将电渣锭沿中轴线进行纵向解剖，利用腐蚀液对铸锭解剖面进行腐蚀后在低倍下进行观察测量。

本发明公开的一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法的原理是：钨球中钨元素的密度为19.35g/cm³，远大于熔渣和钢液的密度；同时，钨元素的熔点为3410℃，也远高于电渣重熔中渣池和金属熔池的最高温度。因此，在电渣重熔过程中，当向渣池表面添加钨球后，钨球会由于重力的作用迅速穿过渣池和金属熔池，到达凝固前沿。又由于钨球的高熔点保证其在这一过程中不会被熔化，因而不会污染渣池和钢液。随着钢液自下向上逐渐凝固，最终钨球被保留在电渣锭中。通过解剖腐蚀后的低倍检测，即可观察到钨球所标定出的电渣重熔金属熔池形状。

本发明公开的一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法，其特征在于在电渣重熔过程中向渣池添加钨球，对金属熔池进行标定。添加钨球时需沿着自耗电极外边界向结晶器内边界均匀加入。

本发明公开的一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法，其特征在于所使用钨球的直径为2mm～5mm，钨球中钨元素的质量分数不小于98％，钨球每次加入量控制在150g～300g。

本发明公开的一种电渣重熔过程金属熔池形状标定方法，通过向渣池中添加钨球，能够在不改变目标钢液成分的基础上，在电渣重熔的任意时刻对钢液的金属熔池形状进行标定，该方法具有很强的应用灵活性和适应性。

附图说明

图1为实施例1中金属熔池形状标定效果图；

图2为实施例2中金属熔池形状标定效果图。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例1

采用直径为125mm结晶器电渣重熔45#钢，在电渣重熔过程中金属熔池形状标定方法的具体步骤如下：

(1)起弧化渣

将引弧环和引弧剂先后放到自耗电极下面的底水箱上，并将烘烤后的渣料均匀加入到结晶器内，采用固态起弧的方法，在电渣炉内进行化渣。

(2)电渣重熔过程添加钨球进行标定

当渣料全部熔清且工况稳定后，向渣池中添加直径为2mm钨球，对金属熔池进行标定。添加钨球时需沿着自耗电极外边界向结晶器内边界均匀加入。使用的钨球中钨元素的质量分数大于98％，钨球加入量为150g。

(3)重熔结束冷却出模

在电渣重熔补缩结束后，提升电极，冶炼结束。功率中断1h后，脱模。

(4)电渣锭解剖腐蚀

利用锯床将电渣锭沿中轴线进行纵向解剖，利用4％硝酸酒精对铸锭解剖面进行腐蚀后在低倍下进行观察测量。

本实施例中电渣重熔过程金属熔池形状标定的效果如图1所示。从图1中可以看出，熔池深度约52mm。采用本方法标定的电渣重熔金属熔池形状清晰准确，从熔池的底部到边缘均可标定，覆盖面积大，使用效果良好。

实施例2

采用直径为125mm结晶器电渣重熔45#钢，在电渣重熔过程中金属熔池形状标定方法的具体步骤如下：

(1)起弧化渣

将引弧环和引弧剂先后放到自耗电极下面的底水箱上，并将烘烤后的渣料均匀加入到结晶器内，采用固态起弧的方法，在电渣炉内进行化渣。

(2)电渣重熔过程添加钨球进行标定

当渣料全部熔清且工况稳定后，向渣池中添加直径为3mm钨球，对金属熔池进行标定。添加钨球时需沿着自耗电极外边界向结晶器内边界均匀加入。使用的钨球中钨元素的质量分数大于98％，钨球加入量为200g。

(3)重熔结束冷却出模

在电渣重熔补缩结束后，提升电极，冶炼结束。功率中断1h后，脱模。

(4)电渣锭解剖腐蚀

利用锯床将电渣锭沿中轴线进行纵向解剖，利用4％硝酸酒精对铸锭解剖面进行腐蚀后在低倍下进行观察测量。

本实施例中电渣重熔过程金属熔池形状标定的效果如图2所示。从图2中可以看出，熔池深度约为53mm。采用本方法标定的电渣重熔金属熔池形状清晰准确，从熔池的底部到边缘均可标定，覆盖面积大，使用效果良好。