CN110014136B - 一种嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸去除补贴的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：根据产品补贴形状及位置，制造可自动调节补贴大小的独立水冷结晶器，每块结晶器高度约120～300mm。独立水冷结晶器可通过升降机构安全***熔渣中，在主体结晶器实现主体熔铸任务时实现去除补贴任务。独立水冷结晶器可单独控制进出水，可以是1个、2个或多个。每个独立水冷结晶器可控制进出水，其水冷结构以内涡流状为主；其进水管位于底部热量集中的中间区域，出水管位于底部低热量区域。

Description

一种嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸去除补贴的方法
技术领域
本发明涉及到铸造领域高温去除补贴的控制方法，特别提供一种电渣熔铸异形件用结晶器高温去除补贴的控制方法。
背景技术
电渣熔铸集熔化、精炼、近终凝固成形为一体，是生产高品质铸件的特种铸造方法之一。在装备制造业迅速发展的今天，电渣熔铸件的需求与日俱增。随着电渣熔铸异形件产品生产难度越来越大，利润越来越低，如何在不影响铸件质量条件下，有效去除铸件补贴，节约铸件钢水成为实现利润的关键。
因异形件结构相对复杂，其对应的电渣熔铸结晶器及独立水冷结晶器工作面铜板、水缝、水套结构复杂，使用工况恶劣。尤其是电渣熔铸独立水冷结晶器，其使用时多个面与高温熔渣或液态金属接触。技术人员总结以往技术并创造性改进水缝、水套的水路形式，通过加强工作面的冷却效果，提高独立水冷结晶器使用可靠性及使用寿命。
经文献检索，国内外延长使用寿命的相关文献(如《中国有色金属学报》2012年第22卷第8期，孟祥宁，王卫领，朱苗勇，冷却结构对连铸结晶器铜板应力分布的影响；《冶金设备》2001年第6期，申先广，张玉军，孟民众，结晶器相关参数对其寿命的影响；《沈阳航空工业学院学报》2002年19卷第3期，李庆忠，王哲明，于秀坤，小方坯结晶器内腔形状局部改进及寿命试验研究等。
上述技术的优点，主要适用连铸类结晶器，解决方案多为局部参数微调，难以有效应用到电渣熔铸异形铸件结晶器的设计制造。
发明内容
本发明的目的在于减少异形件电渣熔铸过程中的补贴量，提高其钢水利用率，实现利润最大化。
独立水冷结晶器的使用过程可调节性高、有效性好、稳定性好，使用寿命长是该发明的关键。
为实现上述目的，本发明提供了一种嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸去除补贴的方法，根据产品补贴形状及位置，制造可自动调节补贴大小的独立水冷结晶器，每块结晶器高度约120～300mm。独立水冷结晶器可通过升降机构上下调节，保障电渣熔铸过程独立水冷结晶器的一部分安全***熔渣中。主体结晶器实现主体熔铸任务，独立水冷结晶器实现去除补贴任务，两者结合使用。独立水冷结晶器可单独控制进出水，独立水冷结晶器可以是1个、2个或多个。每个独立水冷结晶器可根据熔铸要求单独控制进出水开关和水量大小，水冷结构以内涡流状为主。内涡流状水冷结构时进水管位于独立水冷结晶器底部热量集中的中间区域，出水管位于独立水冷结晶器底部低热量区域。
本发明的目的是通过以下措施及步骤实现的：
步骤一、根据产品补贴形状及位置，制造可自动调节补贴大小的独立水冷结晶器；
步骤二、根据产品补贴形状及位置，独立水冷结晶器配备可上下移动的升降机构，确定独立水冷结晶器的工作面结构及其工作面与下结晶器的预留间隙d(一般为3～15mm)，根据结晶器工作面确立其内部水路结构，每块结晶器高度约120～300mm，根据实际工艺需要确定独立水冷结晶器具体嵌套位置。
步骤三、主体结晶器实现主体熔铸任务，独立水冷结晶器实现去除补贴任务，二者结合完成。通过升降机构下端的螺纹轴带动独立水冷结晶器上端的螺纹孔(13)下探独立水冷结晶器至下结晶器中e深度，并可借助U型槽(14)及限位螺丝孔(16)，用限位螺丝将独立水冷结晶器下探位置锁死。所述e深度为30～150mm。
所述独立水冷结晶器高度为120～300mm。
所述升降机构的核心为减速机或液压机中的一种。
所述独立水冷结晶器的个数为1-100，每个独立水冷结晶器配备独立阀门与压力表，独立水冷结晶器可以是1个、2个或多个，可根据工艺要求随时调整阀门开关和进水压力。
所述独立水冷结晶器水冷结构为内涡流式、Z字折返式或常规的水缝底返式。
所述独立水冷结晶器水冷结构优选以内涡流式为主时，进水管位于独立水冷结晶器底部热量集中的中间区域，出水管位于独立水冷结晶器底部低热量区域。
所述独立水冷结晶器通过升降机构保障电渣熔铸过程独立水冷结晶器的一部分安全***熔渣中。
独立水冷结晶器通常不参与其他结晶器的冷却。独立水冷结晶器水冷结构以内涡流状为主。
本发明与现有技术相比，所具有的优点如下：
(1)在主体结晶器实现主体熔铸任务时，嵌套独立水冷结晶器至合适位置以去除补贴，参比现行工艺可极大节约钢水量。
(2)独立水冷结晶器采用独立水冷模式与现行水缝底返串联水管的模式相比，冷却***的压力损失低，安全性更高。
(3)独立水冷结晶器，通常不参与其他结晶器的冷却。独立水冷结晶器水冷结构以内涡流式为主，参比现行的水缝底返式模式，工作面温度最高区域的水冷更为集中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1.非工作时独立水冷结晶器及联动装置图(图中不含上、下结晶器)
图2.非工作时独立水冷结晶器水路图(图中不含上、下结晶器)
图3.工作时独立水冷结晶器及联动装置图(图中含上下结晶器)
图4.工作时独立水冷结晶器与主体上结晶器位置关系图
图5.工作时独立水冷结晶器与主体下结晶器位置关系图
其中，11减速机为核心的升降机构、12液压机为核心的升降机构、13螺纹孔、14U型槽、15独立水冷结晶器、16限位螺丝孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明一种通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法进行具体说明。
本发明的目的是通过以下措施及步骤实现的：
步骤一、根据产品补贴形状及位置，制造可自动调节补贴大小的独立水冷结晶器；
步骤二、根据产品补贴形状及位置，独立水冷结晶器配备可上下移动的升降机构，确定独立水冷结晶器的工作面结构及其工作面与下结晶器的预留间隙d(一般为3～15mm)，根据结晶器工作面确立其内部水路结构，每块结晶器高度约120～300mm，根据实际工艺需要确定独立水冷结晶器具体嵌套位置。
步骤三、主体结晶器实现主体熔铸任务，独立水冷结晶器实现去除补贴任务，二者结合完成。通过升降机构下端的螺纹轴带动独立水冷结晶器上端的螺纹孔(13)下探独立水冷结晶器至下结晶器中e深度，并可借助U型槽(14)及限位螺丝孔(16)，用限位螺丝将独立水冷结晶器下探位置锁死。所述e深度为30～150mm。
所述独立水冷结晶器高度为120～300mm。
所述升降机构的核心为减速机或液压机中的一种。
所述独立水冷结晶器的个数为1-100，每个独立水冷结晶器配备独立阀门与压力表，独立水冷结晶器可以是1个、2个或多个，可根据工艺要求随时调整阀门开关和进水压力。
所述独立水冷结晶器水冷结构为内涡流式、Z字折返式或常规的水缝底返式。
所述独立水冷结晶器水冷结构优选以内涡流式为主时，进水管位于独立水冷结晶器底部热量集中的中间区域，出水管位于独立水冷结晶器底部低热量区域。
所述独立水冷结晶器通过升降机构保障电渣熔铸过程独立水冷结晶器的一部分安全***熔渣中。
独立水冷结晶器通常不参与其他结晶器的冷却。独立水冷结晶器水冷结构以内涡流状为主。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1：
选取材质为06Cr13Ni4Mo的马氏体不锈钢导叶，通过电渣熔铸的方法制备。
(1)根据导叶的形状尺寸和技术要求，设计工艺补贴量，确定主体结晶器、独立水冷结晶器的工作面尺寸。
(2)主体结晶器为铜钢焊接的分体组合式结构，上结晶器为简单直筒形状，采用常规设计方法；下结晶器主体部分采用常规设计方法，独立水冷结晶器工作面形状与产品补偿区形状相仿，独立水冷结晶器工作面与主体结晶器间隙d为8～15mm。工作面铜板与水缝间宽度为23～30mm，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备，厚度16～20mm。
(3)下结晶整体主体高度为1500mm，常规设计分为5层，每层高度300mm。结晶器冷却区域宽度1100mm，筋板与法兰板之间走水间隙25mm。
(4)独立水冷结晶器制造流程：工作面铜板通过模压整体成型制备，涡流状水路板、法兰板制备时与工作面铜板焊接至一体。
(5)上法兰钻孔焊接进出水管。
(6)上法兰焊接并配置电动机、减速机带动的升降机构，升降机构保障电渣熔铸过程中独立水冷结晶器可进行上下移动。
(7)熔铸过程
①渣系与渣量配比，CaF2：70％、Al2O3：30％，渣料重量为导叶重量的2％。
②采用固渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为TiO2：45％、CaF2：53％、MgO：2％。
③供电参数选择：根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定配电参数。
④电渣熔铸至刚刚更换上结晶器时，在熔化长轴电极伊始，启动配在上结晶器底法兰上的升降机构，升降机构带动独立水冷结晶器向下结晶器探入深度e为140～150mm。
整个电渣熔铸导叶过程，电渣熔铸电功率工艺同常规无独立水冷结晶器时的电渣熔铸导叶工艺。
实施例2：
选取材质为06Cr13Ni4Mo的马氏体不锈钢导叶，通过电渣熔铸的方法制备。
(1)根据导叶的形状尺寸和技术要求，设计工艺补贴量，确定主体结晶器、独立水冷结晶器的工作面尺寸。
(2)主体结晶器为铜钢焊接的分体组合式结构，上结晶器为简单直筒形状，采用常规设计方法；下结晶器主体部分采用常规设计方法，独立水冷结晶器工作面形状与产品补偿区形状相仿，独立水冷结晶器工作面与主体结晶器间隙d为3～8mm。工作面铜板与水缝间宽度为15～23mm，结晶器内腔铜板为金属热弯+机加工制造工艺制备，厚度8～15mm。
(3)下结晶整体主体高度为560mm，常规设计分为3层，自上而下，每层高度分别为120mm(独立水冷结晶器)，300mm，140m。结晶器冷却区域宽度1100mm，筋板与法兰板之间走水间隙20mm。
(4)独立水冷结晶器制造流程：工作面铜板通过模压整体成型制备，涡流状水路板、法兰板制备时与工作面铜板焊接至一体。
(5)上法兰钻孔焊接进出水管。
(6)上法兰焊接并配置电动机、减速机带动的升降机构，升降机构保障电渣熔铸过程中独立水冷结晶器可进行上下移动。
(7)熔铸过程
①渣系与渣量配比，CaF2：70％、Al2O3：30％，渣料重量为导叶重量的2％。
②采用液渣起弧，起弧料化学成分以质量百分比为TiO2：50％、CaF2：50％。
③供电参数选择：根据铸件尺寸、电极与结晶器的几何参数及熔铸工艺，确定配电参数。
④电渣熔铸至刚刚更换上结晶器时，在熔化长轴电极伊始，启动配在上结晶器底法兰上的升降机构，升降机构带动独立水冷结晶器向下结晶器探入深度e为30～35mm。
整个电渣熔铸导叶过程，电渣熔铸电功率工艺同常规无独立水冷结晶器时的电渣熔铸导叶工艺。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、根据产品补贴形状及位置，制造可自动调节补贴大小的独立水冷结晶器；
步骤二、根据产品补贴形状及位置，独立水冷结晶器通过升降机构上下调节，确定独立水冷结晶器的工作面结构、工作面与主体结晶器的下结晶器预留间隙d、内部水路结构和嵌套位置；
步骤三、主体结晶器实现主体熔铸任务，独立水冷结晶器实现去除补贴任务，二者结合完成；
所述独立水冷结晶器水冷结构为内涡流式、Z字折返式或常规的水缝底返式；
通过升降机构下端的螺纹轴带动独立水冷结晶器上端的螺纹孔(13)下探独立水冷结晶器至下结晶器中e深度，并可借助U型槽(14)及限位螺丝孔(16)，用限位螺丝将独立水冷结晶器下探位置锁死；
所述独立水冷结晶器通过升降机构保障电渣熔铸过程独立水冷结晶器的一部分安全***熔渣中。
2.按照权利要求1所述通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：所述独立水冷结晶器高度为120～300mm。
3.按照权利要求1所述通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：所述步骤二中预留间隙d为3-15mm。
4.按照权利要求1所述通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：所述独立水冷结晶器的个数为1-100，每个独立水冷结晶器配备独立阀门与压力表。
5.按照权利要求1所述通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：所述独立水冷结晶器水冷结构为内涡流式，进水管位于独立水冷结晶器底部热量集中的中间区域，出水管位于独立水冷结晶器底部低热量区域。
6.按照权利要求1所述通过嵌套独立水冷结晶器实现电渣熔铸过程去除补贴的控制方法，其特征在于：所述e深度为30～150mm。
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