电渣重熔钢锭内部中心孔洞的形成原理研究

海之母工文章编号 气忠出命罕七穿知巴军份‘色‘仁少誓喜《工业加热》󰀁󰀂󰀂󰀁年第󰀁期&󰀂󰀁!󰀂󰀂󰀁!∀#∃%󰀁󰀂󰀂󰀁󰀂󰀂∋∀󰀂#电法扭熔钢锭内部中心孔洞的形成原理研究徐文峰%汉江工具有限责任公司十四分厂陕西汉中(󰀁#󰀂󰀂󰀁& 摘要针对电渣重熔钢锭出现内部中心孔洞废品的原因进行了研究分析揭示了其形成原理为实际生产中保障产品品质提供)有力帮助关键词 电渣重熔∗钢锭 ∗内部中心孔洞∗形成原理文献标识码 ./“0123中图分类号+,∃󰀁∋∋#−/456278/9232:;53/)8<=22>93?90<<55Α/)2?<8Β≅<5Χ7593?905<<85<5Α/)2?<Β857)5<5/09530Μ)雌2/8?53/?/?92:)793Β72)55? 48350<55/)2?<8Β753Β/一<93Β22> / 553/)8<45<<2:7)55<<39?780孔洞内壁光滑前言目前精密合金高速工具钢等特殊钢材的生产大多采用了电渣重熔工艺%≅.Χ&色泽灰暗无明亮金属光泽可见波纹状起伏它对提高钢材的组织均匀性各向同性和纯净度具有很大帮助和效果本文针对电渣重熔工艺过程中心孔洞废品的问题发生重熔钢锭内部中探讨其形成机理并进行了试验研究!󰀁󰀁Ρ废品现象8重熔钢锭经退火横向锯断后见在靠近截面中心位置有近似圆形孔洞%见图必77Σ功!󰀂77之间Λ∋ΤΥ<&孔洞直径在经用细钢丝测探Τ󰀁Σ孔洞长度占锭高=的!#图!…&ς,&ϑ重熔钢锭内部中心孔洞示意图之间Α经切片证实孔洞在锭底部和锭头部均呈封闭状 试验方法#!试验设备及参数自制单臂单相交流电渣重熔炉初级电压刃次级电压那电极最大熔化长度Τ77#Ξ󰀂∋󰀂󰀁Υ󰀂收稿日期󰀁󰀂󰀂!!󰀂一Υ!∃∀作者简介 徐文峰〔Ξ&男浙江省兰溪市人工程师学士一直从事高速工具钢的中频感应炉冶炼电渣重熔冶炼及锻造保障工作热轧等生产工艺的制定和产品质量的从表<可以明显看出在生产任务不变的情况下∋用了机械上煤大大减轻了工人的劳动强度同时ϑ每年新炉型可节约燃料成本󰀁万元%约∋󰀂Ψ&另工人每天下班之后还可以利用炉子汽包中的热水洗澡外当有大工件铸造时开一炉就可完成相对旧炉从而取消了以前专为工人洗澡安装的小锅炉成功地子工作状况∋∀无形之中又可节约一部分本炉由于采实现了一炉多用最大限度地发掘了炉子的节能潜力全气乞扣屯七Ζ七军象爱《工业加热》󰀁󰀂󰀁󰀂年第󰀁期熔化速率[ΤΒ4!Υ(证实凡是大于额定熔化速率生产出来的重熔钢锭重熔钢锭尺寸Τ77沪%!#󰀂Σ!Υ󰀂&∴(󰀂󰀂均有不同程度的内部中心孔洞存在固渣引弧%+Δ] ⊥_86⎯&ϑ∋󰀁结果分析#󰀁试验方法从试验结果看电渣重熔钢锭内部中心孔洞废品在不同电渣重熔工艺参数下进要是行条件试验试的产生主由于熔化速率过快造成的但是目前验生产的重熔钢锭经探伤和锯断验证有无孔洞存在电渣重熔设备不管是固渣引弧还是液渣引弧其寻找产生原因%表<&在熔化过程中都是电器设备自动控制的在工作%炉表<试验表口&电压电流与正常情况无异常的情况下是什么重熔工艺参数数渣料烘烤烤内部部原因造成熔化速率过大δ熔化速率过大又是怎样造成设备情况中心重熔钢锭内部中心孔洞的δ这些问题曾一度困扰着我电渣炉炉电压电流渣系熔化速率ΤαΤ[−Τ[Β卜孔洞们现对此进行讨论分析<#∃󰀁∋,Β仪 ;吓ΞΥ按工艺有%<&熔化速率增大的原因众所周知电渣重熔χ󰀁󰀂 Ξ󰀂󰀂烘烤烤工艺电压一定电流升高的条件下熔化速率会增快<∋󰀂󰀁#,Β] ;86(ΥΥ未烘烤无但在自动控制熔化阶段电流是受控的 电流大电二󰀁󰀂 Ξ󰀂󰀂极棒下降速度减慢流随!∋󰀂󰀂󰀁Υ−!] ;68电之下降∗电流小电极棒(󰀂󰀂按工艺无(󰀂󰀂烘烤下降速度加快电χ#󰀂 流随之升高因此造成熔化速率󰀁∋󰀂󰀂󰀁∋,Β] ;叮Ξ󰀂󰀂按工艺有加大必定有其它原因经进一步分析验证得出熔二󰀁󰀂 Ξ󰀂󰀂化速烘烤烤率与电极%自耗电极棒&的外径有关󰀁∋󰀂󰀁Υ−!] ;68Ξ󰀁󰀁未供烤有电渣重熔工艺的自耗电极棒其金属的熔化是χ#󰀂 (󰀂󰀁#∃∃󰀁∀−!] ;68(##由渣池温在电按工无度和熔渣对电极的热传递条件决定艺二#󰀂 (󰀂烘烤渣重熔过程中不只是电极的端部被加热而且电##∃󰀁∋−!] ;86Ξ∀按工艺有极的侧面由于处于渣池的红热区域中也被加热所二#󰀂 (󰀂烘烤以电极潜人熔渣的深度不仅决定着渣池的电阻和渣##ΞΞ󰀁#,Β] ;68(ΥΥ未烘烤烤无池的加而且热也决定着热传递表面积6的大小二󰀁󰀂 Ξ󰀂牛顿定理表示到电极上的热量#∋󰀂󰀁∀,Β] ;68(󰀁按则电极熔化速度按工艺无Σ󰀁󰀂 Ξ󰀂烘烤烤可由下式来表示86∋%+ϑ一兀&试验结果和分析△万一△刀∋!试验结果式中8为总传热系数∗<+兀分别为熔渣和电极的%<&废品产生与重熔设备无关经分别在#台电温度∗6为电极表面积∗△万,一−=乏为进人渣池电极的焙差渣重熔炉上进行试验均发现有内部中心孔洞的和无热焙和脱离电极熔滴的热孔洞的重熔钢锭当电极棒外径加大时电极棒截面积增加公式󰀁%&废品产生与重熔电兀和△刀泛也随之增加流电压关系不大经比中6加大故熔化速度Π也随较分析废品和合格品的试验生产工艺参数记录两者之增大而电流密度并没有增加反映到工作电流表之间无明显差别上是正常的另外从熔化系数8Ν分析若渣系给#%&废品产生与重熔渣系无关试验结果证明定不变则8Ν值和+<值一定接触面积6越大%电重熔钢锭内部中心孔洞的产生与渣系无直接联系极直径和电极潜人深度越大&熔化速度也就越快∋%&废品产生与渣料烘烤无关生产实践和试验因此电渣重熔时在电流电压没明显变化的情况表明渣料的烘烤与否不是导致重熔钢锭内部中心孔下当电极棒外径加大其熔化速度会增加从而导洞的大主要原因致熔化速率的加最终导致重熔钢锭内部中心孔洞%Υ&废品产生与熔化速率有关条件试验发现的产生依据重熔时间记录和重熔钢锭重量测算出的熔化速率󰀁%&内部中心孔洞形成原理由于采用的是交流是导致重熔钢锭内部中心孔洞产生的主要原因试验电渣重熔炉故可排除因液态钢受旋转磁场的影响而艺左誓喜今七军七军七霉色军色军它烤“《工业加热》󰀁󰀂󰀂󰀁年第󰀁期产生重熔钢锭内部中心孔洞的可能0并且由废品现象󰀁大外径电极棒在重熔开始时由于化渣刚开始可判定是气孔孔洞重熔钢锭内部气孔是由溶解在温度不高熔化速率并不大当液渣全部形成后熔金属中的气体或反应的气态产物的析出所产生的气泡化速度才开始渐渐加大使金属熔池成为一个!被凝固金属所包围而形成过程分析如下 内部中心孔洞的具体生成 当熔化速率加大时电极棒插人渣池变深则字形状见图∀#飞一,一〔∗资资+子活产产.&琳产一二/,(派卜寥一−盘卜灭趁州—金属熔池&−图∀,中心孔洞形成过程示意图∀电极0自耗电极棒1熔渣>+小气泡凝固后的重熔钢锭内部中心孔洞。2熔渣加热是不均匀的其强烈的对流也不能把流体静压力0;8;,1的压力也在增加因此在?温度拉平在渣池上部和被连接的构件附近熔渣的字形底部形成一个压力相对平衡的大气泡当重熔钢温度低3在电极附近电极下部以及电极和金属熔池液不断凝固长大成锭时气泡被凝固的钢液不断拉长形成气孔之间熔渣加热最强烈也最为剧烈渣温高钢渣冶金化学反应见图≅Α由此产生溶解在渣池内的气体因其浓所以一Β重熔过程时气体的过饱和度是变化的因此度不能快速在熔池范围内被拉平4随着重熔温度的不断升高所以在电极下部周熔化速率和气体饱各阶段气泡的大小内部气体的压力也是不一致的围区域内的熔渣和钢液内接近和达到饱和虽然形成的气孔内壁是光滑的但直径并不统在钢液逐步凝固时孔内壁便会形成波纹状由于电流受控和度也在不断增加当气体过饱和时溶解在液体中Χ当重熔进人补缩阶段电极下的气体便以相0小气泡1形式在凝固钢液表面析出按现代理论气泡核在固相和液相边界上产生为降速度受控压降低,过深插人的电极棒被熔化掉!字形金因属熔池逐渐变浅平析出的气泡也渐少气孔中的气从固体表面排开液体所消耗的能量比分开液体所另外最终被凝固的金属所封顶见图∀Δ消耗的能量小得多过渡到固态时金属凝固时由于从液态结论电极棒外径过大促使熔化速率的加大气体在金属中的溶解度突变气体发生过饱和在重熔钢锭的凝固前沿形成气泡见图∀#5气泡中的气体处于外部压力6的作用下676。86,8是造成电渣重熔钢锭内部中心孔洞废品的原因与渣池温度分布析出有关它的形成原理加6,9)金属熔池形状及溶解的气体过饱和式中:;。为液柱压力3。;,为大气压力3加99因此为表面选择正确的电渣重熔工艺参数如自耗电极尺寸:0毛细1压力3;8为流体静压力重熔钢锭尺寸比从而确定恰当的填充因此、处在!字形两边的气泡因外部压力较低是保证电渣重熔钢锭重量的先决条件:6相对低106容易被排除而底部的气泡因外部压力参考文献的作用而被保留在凝固面上Φ.Ε王齐铭特种冶炼〔Γ.西安西安建筑科技大学/ΗΗ>,Ι&∀<随着熔化速率的不断加快重熔钢锭的周边钢∀」/ϑΚΛΜΝΟΜΠ电渣重溶生产工具钢ΕΘΦ国外特殊钢生产译文液凝固加快!字形金属熔池相对加深此时不断有 ∀集『/北京产冶金部情报网ΗΗ/&Η+/Ι凝固析出的小气泡扩散到!虽然由于半径加大&=字底部的小气泡内使底///󰀂/%牛部气泡半径不断增加气泡中气体的压力也不断增加表面0毛细1压力减小但来自欢迎投稿欢迎刊登广告,Ρ谈二呱&!呱叫如、呱%󰀂󰀂%󰀂呱󰀂∋∗!)!%&’!(∋∋