[發明專利]一種電渣冶金的定向凝固工藝

有效

• 申請號: 201810429722.7
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108543934B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 丁信芳
• 申請（專利權）人: 丁信芳
• 主分類號: B22D23/10
• 分類號: B22D23/10;B22D27/04
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 趙婧

本發明涉及一種電渣冶金的定向凝固工藝，包括以下步驟：將結晶器分段，計算出每段的電壓和電流，用引弧劑引燃，渣子分兩次加入，分別添加量為第一次加入量為渣子總量的2/3，第二次加入量為渣子總量的1/3，啟動電爐渣電源開關，等到自耗電極熔化到所需高度時，關閉電爐渣電源開關，抬起自耗電極，待到結晶器內的自耗電極熔化后的材料冷卻后，把結晶器吊出，冶煉結束，得到電渣錠。本發明利用現有設備，無需重新購買設備，計算和操作方法簡單，得到的電渣錠更加致密。

技術領域

本發明涉及電渣冶金技術領域，具體涉及一種電渣冶金的定向凝固工藝。

背景技術

金屬的定向凝固（結晶）工藝，誕生于上世紀50年代的 美國，當時研發金屬定向凝固的主要目的是解決渦輪發動機 葉片的使用壽命和安全性，并同時提高葉片的抗沖擊性能， 獲取高的疲勞壽命及蠕變能力。

其典型的工藝是：通過控制金屬的凝固參數，而達到控制凝固過程的速率，使金屬材料或合金，沿固定的方向生成晶體。由定向凝固工藝制成的渦輪發動機葉片，其機械性能產生了飛躍，特別是高溫熱疲勞壽命，高溫蠕動性能提高5 倍以上，金屬定向凝固工藝的研發成功，震動了當時的國際工業界，被稱為當時重要的工業發明之一。

上世紀七十年代，隨著使用定向凝固工藝生產的葉片在飛機發動機的大規模應用。美國，前蘇聯，歐洲都全力對金屬定向凝固工藝理論和實踐進行了深入的研究。通過觀測定向凝固工藝獲得的金相組織，確認了金屬局部凝固時間越短 (相對）合金體的二次晶軸晶距（二次枝晶臂距）愈小，金屬材料（合金）的化學成分愈均勻，組織愈致密，強度大，韌性高。

上世紀八十年代初期美國Lalrobe鋼公司為解決高速工具鋼，模具鋼及其他高合金材料在凝固中產生的嚴重偏折等問題時，利用弗萊明斯金屬凝固理論，在電渣冶金過程中模 擬金屬定向凝固工藝的功率降低法，通過工作中不斷調整電壓、電流來控制熔池溫度梯度和結晶成長的速率，從而實現金屬材料（合金）的定向凝固。

美國Lalrob試驗電渣冶金定向凝固工藝時使用的是下抽式電渣爐，抽錠長度可達9m,其中一項核心技術是熔煉過程中的渣面高度的控制精度＞±1.5mm。

國產下抽式電渣爐渣面高度的精度控制＞±6mm，不能滿足定向凝固的要求，由于渣面高度的控制精度直接影響熔煉過程電流的劇烈變化從而造成金屬定向凝固最重要的參數電壓波動大，無法完全實現定向凝固的工藝過程。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種利用國產下抽式電渣爐，借鑒傳統金屬定向凝固功率降低的方法，來實現金屬材料的定向凝固。

本發明的技術方案：

一種電渣冶金的定向凝固工藝，包括以下步驟：

（1）將結晶器沿高度方向分為4-8段，計算出各段電壓、電流，設定每一段設置電壓和電流的參數，利用磁調變壓器調節每段的電壓和電流；

（2）將墊片放置底水箱上，引弧劑放在墊片上；

（3）結晶器吊起，自耗電極穿過結晶器，壓住引弧劑；

（4）結晶器放在底水箱上并移動找正；

（5）把渣子總量的2/3的渣子沿結晶器圓周均勻倒入結晶器內；

（6）啟動電爐渣電源開關，電流和壓力按照設定值運行，渣子開始熔化，結晶器內冒紅光后將其于剩余1/3的渣子倒入結晶器內；

（7）等到自耗電極熔化到所需高度時，關閉電爐渣電源開關，抬起自耗電極，待到結晶器內的自耗電極熔化后的材料冷卻后，把結晶器吊出，冶煉結束，得到電渣錠。所需高度是根據實際使用過程中廠家要求的高度確定的。

優選的，所述結晶器為座式。