本發(fā)明涉及一種電渣重熔設(shè)備及方法，特別涉及一種使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備及電渣重熔方法。
背景技術(shù)：
電渣重熔技術(shù)作為冶煉工程的一種手段，以其優(yōu)良的冶金反應(yīng)條件及特殊的結(jié)晶方式有著其他冶煉方法不能替代的優(yōu)越性；但電渣重熔過程一般是在大氣下進(jìn)行，就鋼中氧含量而言，電渣重熔鋼遠(yuǎn)比真空電弧重熔鋼等經(jīng)過真空處理的鋼高；因此，如何能有效地控制電渣重熔鋼中的氧含量就顯得尤為重要。
一般的電渣重熔過程都是向金屬液中添加脫氧劑，脫氧劑對鋁、硅鐵、錳鐵和鈣硅線等材料進(jìn)行沉淀脫氧時，雖然沉淀脫氧有一定脫氧效果，但形成的部分尺寸較小的氧化物和溶解氧仍無法從金屬液中去除，進(jìn)一步降低氧含量較困難。
CN202007246公開了一種渣金間外加電場熔渣脫氧裝置，其包括一直流電源、結(jié)晶器、熔渣層、底座、自耗電極、冷卻裝置和加熱裝置；上述裝置沒有利用還原劑，通過外加直流電場脫氧法，陽極采用自耗電極，從而改善陽極反應(yīng)，以進(jìn)一步提高脫氧效果；該裝置可以提高脫氧效果，但是在電渣重熔過程中，自耗電極表面會形成氧化鐵皮，其在重熔時會進(jìn)入熔池內(nèi)，增加了重熔渣層中氧化鐵的濃度，從而增加了鋼中的氧含量，進(jìn)而影響鋼的質(zhì)量。
此外，張國華等公開可一種鋼液中電化學(xué)脫氧新方法(張國華等，鋼液中電化學(xué)脫氧新方法，北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，2010,45(5)：30-32)其公開了通過電化學(xué)方法進(jìn)行脫氧，并公開通過控制傳質(zhì)系數(shù)、外加電壓、外電阻等參數(shù)來加快脫氧速率等手段。但是該方法公開的理論是基于固定的渣系，其為CaO-Al2O3-MgO體系，應(yīng)用范圍窄，并且只是提出理論增大外加電壓或降低電阻，并沒有提出外加電壓或者電流與脫氧本身存在的相互關(guān)系。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種利用電化學(xué)原理進(jìn)行脫氧的電渣重熔設(shè)備，該設(shè)備利用電化學(xué)原理加速電渣過程中的擴(kuò)散脫氧反應(yīng)，金屬液中氧含量降低的同時，無氧化物生成，可進(jìn)一步降低氧含量；并且進(jìn)一步提供了一種將鋼錠中氧控制在非常小的范圍內(nèi)的電渣重熔方法。
本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供一種使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備，該電渣重熔設(shè)備包括結(jié)晶器、自耗電極、第一電源和第二電源；所述結(jié)晶器由結(jié)晶器單元和還原層組合而成；所述第一電源與結(jié)晶器和自耗電極相連通；所述第二電源的一端與還原層相連通，另一端與電極或結(jié)晶器相連通；所述結(jié)晶器上端設(shè)有用于容納還原性氣體的氣體保護(hù)罩；所述自耗電極位于氣體保護(hù)罩內(nèi)；所述結(jié)晶器的內(nèi)底部形成含有鋼錠的金屬熔池層，所述金屬熔池的上部懸浮有液渣層；所述自耗電極部分插入液渣層內(nèi)。
本發(fā)明提供的電渣重熔設(shè)備利用了電化學(xué)原理，可加速電渣過程中的擴(kuò)散脫氧反應(yīng)，使金屬液中氧含量降低的同時，無氧化物生成，可進(jìn)一步降低氧含量。并且本發(fā)明通過在結(jié)晶器內(nèi)加入還原層，當(dāng)電 渣重熔開始，液渣層到達(dá)還原層后，就開始脫氧，發(fā)揮了很好的脫氧效果；并且本發(fā)明利用通電后形成的液渣層中的金屬液和金屬熔池層中的金屬液之間的電位差，在電場作用下驅(qū)動液渣層中氧離子定向移動至還原層界面，通過還原反應(yīng)降低液渣層中氧離子(O2-)含量，促進(jìn)液渣層中的金屬液-金屬熔池層界面處鋼中溶解氧[O]向液渣層擴(kuò)散并氧化為氧離子(O2-)，且金屬液與還原層中的還原性物質(zhì)無接觸，氧原子不斷和還原性物質(zhì)反應(yīng)，從而降低金屬液中溶解氧[O]含量；此外，本發(fā)明在結(jié)晶器上端設(shè)置了氣體保護(hù)罩，其可向結(jié)晶器內(nèi)通入還原性氣體，當(dāng)電渣重熔開始時就起到脫氧的作用，進(jìn)一步提高了脫氧效果；并且氣體保護(hù)罩將自耗電極罩上，使其與還原性氣體處于同一環(huán)境內(nèi)，顯著降低了自耗電極表面氧化物的生成，進(jìn)一步降低了金屬熔池層內(nèi)氧化物的含量；從而提高了鋼錠的質(zhì)量。
進(jìn)一步的改進(jìn)，所述結(jié)晶器單元和還原層相互絕緣；所述還原層主要由石墨組成。
優(yōu)選地，所述還原層主要由如下重量份數(shù)的組分組成：
石墨50-75 硅藻土10-12 聚甲基丙烯酸甲酯5-7.5
二氧化硅24-30 聚對苯二甲酸乙二醇酯5-7.5
環(huán)氧化甘油三酸酯3-5。
本發(fā)明通過選擇以上成分制成的還原層的電阻率為9.2×10-8Ω·m，比單純的石墨的電導(dǎo)率(8-13)×10-6Ω·m小了2個數(shù)量級；當(dāng)上述組分中各成分的用量超出上述范圍時，該還原層的電導(dǎo)率下降1個數(shù)量級，由于其當(dāng)石墨和二氧化硅的用量不在50-75份和24-30重量份數(shù)范圍內(nèi)，還原層的電導(dǎo)率下降到1.8×10-7Ω·m；說明該還原層具有很好的導(dǎo)電性能；該還原層對液渣層內(nèi)的氧離子具有很好的還原性， 與還原性氣體的協(xié)同作用可使還原層內(nèi)的氧含量降低到0.001％以下，并不會產(chǎn)生氧化物。
本發(fā)明另一方面提供了一種電渣重熔方法，該方法包括如下步驟：
步驟1：向結(jié)晶器內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器、自耗電極與第一電源連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩內(nèi)不斷通入還原性氣體；電渣重熔開始，插入液渣層內(nèi)的自耗電極開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層，進(jìn)入結(jié)晶器底部形成金屬熔池層，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟2：當(dāng)液渣層內(nèi)的金屬液上升至還原層時，將還原層與第二電源接通，在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟3：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器中抽出。
本發(fā)明提供的電渣重熔方法能夠顯著降低鋼錠內(nèi)的氧含量，并且無氧化物生成，起到了很好的脫氧效果，同時該方法從電渣重熔開始就在脫氧，進(jìn)一步提高了脫氧效果，可使氧含量控制在0.001％以下。
進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟2中，第二電源輸出電壓為10-20V；優(yōu)選地，輸出電流為10-25A，脈沖頻率為1-5KHz。
本發(fā)明通過控制第二電源輸出的電壓或電流及脈沖頻率等參數(shù)，有效地提高了電渣重熔的脫氧效果；如果電壓值超過20V后，電渣重熔的脫氧效果反而下降，所以第二電源的輸出電壓控制在10-20V內(nèi)，才能發(fā)揮更好的脫氧效果。
進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟1中，第一電源的輸出電壓為35-55V；輸出電流為(0.03-0.04)Sa，Sa表示自耗電極橫截面積。
本發(fā)明通過控制第一電源的輸出電壓、輸出電流及鋼錠的注入速率，可以很好地控制自耗電極的熔融速度，使得制備的鋼錠表面光滑，避免鋼錠表面形成眾多麻坑，出現(xiàn)鋼渣不分現(xiàn)象，從而提高了鋼錠的表面質(zhì)量。
優(yōu)選地，注入液渣的速率為88-99.2g/min，通過控制鋼錠的注入速率，可顯著提高鋼錠的密度和塑性。
進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟1中通入的還原性氣體為H2、CO、或H2與CO的混合氣體；優(yōu)選地，通入的還原性氣體為H2與CO的混合氣體，所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入還原性氣體的速率為45L/min。本發(fā)明通過選擇H2和CO的還原性氣體，兩者能夠相互促進(jìn)地與液渣層中的氧反應(yīng)，從而提高脫氧效果。
優(yōu)選地，所述鋼錠的抽出速率為8-11.5mm/min?？刂其撳V的抽出速率，可以使液渣層保持在相對穩(wěn)定的高度，使脫氧更加充分，進(jìn)一步提高脫氧效果，此外控制鋼錠的抽出速率也會提高鋼錠內(nèi)成分的均勻度。
進(jìn)一步優(yōu)選地，注入液渣的重量為0.0001SA千克，SA表示結(jié)晶器橫截面積。通過控制鋼錠的注入質(zhì)量可提高鋼錠的成型率。
進(jìn)一步的改進(jìn)，所述向結(jié)晶器內(nèi)注入液渣前還包括自耗電極的制備；所述自耗電極由重量份數(shù)為0-15份的鋼鐵、20-25份的鑄鐵、0-5份的銅合金、0-1份的鈦合金和0-1份的鋁組成；所述自耗電極的制備方法包括：將鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鈦合金及鋁經(jīng)真空度為75Pa感應(yīng)熔煉或采用轉(zhuǎn)爐、真空鋼包冶煉，在1320℃進(jìn)行模鑄或連鑄，然后加熱至1150℃鍛造5-10h后，再將溫度降至1050℃鍛造2-3h，再降至900℃鍛造1-2h，鍛造成各處橫截面均相等，鍛造后經(jīng)850℃保溫5h，然后以15℃/分鐘的速度降至720℃保溫5小時，取出，表面進(jìn)行打磨， 去除氧化層，制得自耗電極自，其長度為1000-1500mm，直徑為結(jié)晶器內(nèi)徑的0.8-0.9倍。采用上述材料制備的自耗電極經(jīng)過電渣重熔后制備的鋼錠具有更優(yōu)的熱力學(xué)特性。
優(yōu)選地，所述自耗電極內(nèi)還包括重量份數(shù)為1-2份的石墨。
通過選擇特殊的自耗電極及控制其制備方法，可以使得制備的鋼錠的具有很好的塑性、強(qiáng)度及耐腐蝕性；同時制備的鋼錠具有很強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸縮率等，從而使得鋼錠的性能得到顯著的提高。
進(jìn)一步的改進(jìn)，所述方法還包括結(jié)晶器的處理步驟；所述結(jié)晶器是由重量份數(shù)為50-55份的銅和40-50份的鋼經(jīng)焊接制備而成；所述處理步驟包括：將結(jié)晶器內(nèi)表面打磨光滑，并在結(jié)晶器內(nèi)均勻布設(shè)水道，通入冷卻水，進(jìn)水溫度為25-30℃，出水溫度不超過50℃。
通過對結(jié)晶器的處理，可以除去其表面的氧化層，間接地提高鋼錠的耐磨性，耐磨性可顯著提高2.3倍。
本發(fā)明所提供的使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備及電子重熔方法基于電化學(xué)技術(shù)原理，其具有以下優(yōu)點：
1.通過將結(jié)晶器設(shè)置成復(fù)合結(jié)構(gòu)，提高了脫氧效果。
2.采用還原性氣體與液渣層中的氧離子反應(yīng)，以氣體形式逸出，避免了傳統(tǒng)沉淀脫氧向金屬液中引入氧化物的問題。
3.利用電渣過程中電場作用，驅(qū)動渣液中氧離子定向移動，確保了良好的動力學(xué)條件，并且可以通過調(diào)整電場電壓及電流大小，控制脫氧過程。
4.傳統(tǒng)脫氧方法相比，電化學(xué)脫氧熱力學(xué)平衡氧含量更低，能夠?qū)⒑辖鹬醒鹾拷抵粮退?，進(jìn)一步提高鋼錠純凈度等級。
附圖說明
圖1為實施例1的使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)明提供一種使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備，如圖1所示，一種使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備，所述電渣重熔設(shè)備包括結(jié)晶器1、自耗電極1、第一電源3和第二電源4；其中，所述結(jié)晶器1由相互絕緣的結(jié)晶器單元11和還原層12組合而成；所述第一電源3與結(jié)晶器1和自耗電極2相連通；所述第二電源4的一端與還原層12相連通，另一端與電極2或結(jié)晶器1相連通；所述結(jié)晶器1上端設(shè)有用于容納還原性氣體的氣體保護(hù)罩5；所述自耗電極2位于氣體保護(hù)罩5內(nèi)；所述結(jié)晶器1的內(nèi)底部形成含有鋼錠的金屬熔池層13，所述金屬熔池13的上部懸浮有液渣層14；所述自耗電極2部分插入液渣層14內(nèi)；所述還原層12由石墨組成。
實施例2
本發(fā)明提供一種使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備，該使用電化學(xué)脫氧的電渣重熔設(shè)備與實施例1不同的是，所述還原層12由如下重量份數(shù)的組分組成：
石墨60 硅藻土10 聚甲基丙烯酸甲酯6
二氧化硅25 聚對苯二甲酸乙二醇酯6
環(huán)氧化甘油三酸酯3。
實施例3
一種電渣重熔方法，該方法包括如下步驟：
步驟1：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入還原性氣體；電渣重熔開始，插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟2：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
所述還原層12由如下重量份數(shù)的組分組成：
石墨50 硅藻土12 聚甲基丙烯酸甲酯7.5
二氧化硅30 聚對苯二甲酸乙二醇酯7.5
環(huán)氧化甘油三酸酯5
步驟3：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出。
實施例4
一種電渣重熔方法，該方法包括如下步驟：
步驟1：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入H2與CO的混合氣體；所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入的速率為45L/min；電渣重熔開始，其中第一電源的輸出電壓為40V；輸出電流為0.03Sa安，Sa表示自耗電極橫截面積；插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟2：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，其中第二電源輸出電壓為16V；輸出電流為20A，脈沖頻率為3.5KHz；在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟3：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出，鋼錠的抽出速率為10mm/min。
實施例5
一種電渣重熔方法，所述方法包括如下步驟：
步驟1：自耗電極的制備；所述自耗電極由重量份數(shù)為5份的鋼鐵、20份的鑄鐵、3份的銅合金、0.5份的鈦合金和0.5份的鋁組成；所述自耗電極的制備方法包括：將鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鈦合金及鋁經(jīng)真空度為75Pa感應(yīng)熔煉或采用轉(zhuǎn)爐、真空鋼包冶煉，在1320℃進(jìn)行模鑄或連鑄，然后加熱至1150℃鍛造6h后，再將溫度降至1050℃鍛造3h，再降至900℃鍛造2h，鍛造成各處橫截面均相等，鍛造后經(jīng)850℃保溫5h，然后以15℃/分鐘的速度降至720℃保溫5小時，取出，表面進(jìn)行打磨，去除氧化層，制得自耗電極自，其長度為1200mm，直徑為結(jié)晶器內(nèi)徑的0.9倍；
步驟:2：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入H2與CO的混合氣體；所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入的速率為45L/min；電渣重熔開始，其中第一電源的輸出電壓為45V；輸出電流為0.04Sa安，Sa表示自耗電極橫截面積；插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟3：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，其中第二電源輸出電壓為20V；輸出電流為20A，脈沖頻率為2KHz；在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟4：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出，鋼錠的抽出速率為8mm/min。
實施例6
一種電渣重熔方法，所述方法包括如下步驟：
步驟1：自耗電極的制備；所述自耗電極由重量份數(shù)為5份的鋼鐵、20份的鑄鐵、3份的銅合金、0.5份的鈦合金和0.5份的鋁組成；所述自耗電極的制備方法包括：將鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鈦合金及鋁經(jīng)真空度為75Pa感應(yīng)熔煉或采用轉(zhuǎn)爐、真空鋼包冶煉，在1320℃進(jìn)行模鑄或連鑄，然后加熱至1150℃鍛造6h后，再將溫度降至1050℃鍛造3h，再降至900℃鍛造2h，鍛造成各處橫截面均相等，鍛造后經(jīng)850℃保溫5h，然后以15℃/分鐘的速度降至720℃保溫5小時，取出，表面進(jìn)行打磨，去除氧化層，制得自耗電極自，其長度為1200mm，直徑為結(jié)晶器內(nèi)徑的0.9倍；
步驟:2：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入H2與CO的混合氣體；所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入的速率為45L/min；電渣重熔開始，其中第一電源的輸出電壓為:35V；輸出電流為0.035Sa安，Sa表示自耗電極橫截面積；插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟3：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，其中第二電源輸出電壓為10V；輸出電流為10A，脈沖頻率為5KHz；在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟4：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出，鋼錠的抽出速率為11.5mm/min。
步驟5：結(jié)晶器的處理步驟；所述結(jié)晶器是由重量份數(shù)為50份的銅和50份的鋼經(jīng)焊接制備而成；所述處理步驟包括：將結(jié)晶器內(nèi)表面打磨光滑，并在結(jié)晶器內(nèi)均勻布設(shè)水道，通入冷卻水，進(jìn)水溫度為25-30℃，出水溫度不超過50℃。
對照實施例1
一種電渣重熔方法，所述方法包括如下步驟：
步驟1：自耗電極的制備；所述自耗電極由重量份數(shù)為7份的鋼鐵、20份的鑄鐵、2.5份的銅合金、1份的鈦合金和1份的鋁組成；所述自耗電極的制備方法包括：將鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鈦合金及鋁經(jīng)真空度為75Pa感應(yīng)熔煉或采用轉(zhuǎn)爐、真空鋼包冶煉，在1320℃進(jìn)行模鑄或連鑄，然后加熱至1150℃鍛造6h后，再將溫度降至1050℃鍛造3h，再降至900℃鍛造2h，鍛造成各處橫截面均相等，鍛造后經(jīng)850℃保溫5h，然后以15℃/分鐘的速度降至720℃保溫5小時，取出，表面進(jìn)行打磨，去除氧化層，制得自耗電極自，其長度為1200mm，直徑為結(jié)晶器內(nèi)徑的0.9倍；
步驟:2：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入H2與CO的混合氣體；所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入的速率為45L/min；電 渣重熔開始，其中第一電源的輸出電壓為:35V；輸出電流為0.035Sa安，Sa表示自耗電極橫截面積；插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟3：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，其中第二電源輸出電壓為10V；輸出電流為10A，脈沖頻率為5KHz；在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟4：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出，鋼錠的抽出速率為11.5mm/min。
步驟5：結(jié)晶器的處理步驟；所述結(jié)晶器是由重量份數(shù)為50份的銅和50份的鋼經(jīng)焊接制備而成；所述處理步驟包括：將結(jié)晶器內(nèi)表面打磨光滑，并在結(jié)晶器內(nèi)均勻布設(shè)水道，通入冷卻水，進(jìn)水溫度為25℃，出水溫度不超過50℃。
對照實施例2
一種電渣重熔方法，所述方法包括如下步驟：
步驟1：自耗電極的制備；所述自耗電極由重量份數(shù)為5份的鋼鐵、20份的鑄鐵、3份的銅合金、0.5份的鈦合金和0.5份的鋁組成；所述自耗電極的制備方法包括：將鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鈦合金及鋁經(jīng)真空度為80Pa感應(yīng)熔煉或采用轉(zhuǎn)爐、真空鋼包冶煉，在1200℃進(jìn)行模鑄或連鑄，然后加熱至1000℃鍛造6h后，再將溫度降至1150℃鍛造3h，再降至850℃鍛造2h，鍛造成各處橫截面均相等，鍛造后經(jīng)900℃保溫5h，然后以20℃/分鐘的速度降至700℃保溫5小時，取出，表面進(jìn)行 打磨，去除氧化層，制得自耗電極自，其長度為1200mm，直徑為結(jié)晶器內(nèi)徑的0.9倍；
步驟:2：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入H2與CO的混合氣體；所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入的速率為45L/min；電渣重熔開始，其中第一電源的輸出電壓為:35V；輸出電流為0.035Sa安，Sa表示自耗電極橫截面積；插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟3：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，其中第二電源輸出電壓為10V；輸出電流為10A，脈沖頻率為5KHz；在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟4：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出，鋼錠的抽出速率為11.5mm/min。
步驟5：結(jié)晶器的處理步驟；所述結(jié)晶器是由重量份數(shù)為50份的銅和50份的鋼經(jīng)焊接制備而成；所述處理步驟包括：將結(jié)晶器內(nèi)表面打磨光滑，并在結(jié)晶器內(nèi)均勻布設(shè)水道，通入冷卻水，進(jìn)水溫度為25℃，出水溫度為50℃。
對照實施例3
一種電渣重熔方法，所述方法包括如下步驟：
步驟1：自耗電極的制備；所述自耗電極由重量份數(shù)為5份的鋼鐵、20份的鑄鐵、3份的銅合金組成；所述自耗電極的制備方法包括：將 鋼鐵、鑄鐵、銅合金、經(jīng)真空度為60Pa感應(yīng)熔煉或采用轉(zhuǎn)爐、真空鋼包冶煉，在1420℃進(jìn)行模鑄或連鑄，然后加熱至1250℃鍛造6h后，再將溫度降至1000℃鍛造3h，再降至800℃鍛造2h，鍛造成各處橫截面均相等，鍛造后經(jīng)1000℃保溫5h，然后以10℃/分鐘的速度降至600℃保溫5小時，取出，表面進(jìn)行打磨，去除氧化層，制得自耗電極自，其長度為1200mm，直徑為結(jié)晶器內(nèi)徑的0.9倍；
步驟:2：向結(jié)晶器1內(nèi)注入液渣，將結(jié)晶器1、自耗電極2與第一電源3連通，形成回路，同時向氣體保護(hù)罩5內(nèi)不斷通入H2與CO的混合氣體；所述H2和CO的體積比為0.1:3；通入的速率為45L/min；電渣重熔開始，其中第一電源的輸出電壓為:35V；輸出電流為0.035Sa安，Sa表示自耗電極橫截面積；插入液渣層14內(nèi)的自耗電極2開始熔化，熔融金屬匯聚成液態(tài)滴落，穿過液渣層14，進(jìn)入結(jié)晶器1底部形成金屬熔池層13，然后慢慢凝固形成鋼錠；
步驟3：當(dāng)液渣層14內(nèi)的金屬液上升至還原層12時，將還原層12與第二電源4接通，其中第二電源輸出電壓為10V；輸出電流為10A，脈沖頻率為5KHz；在電場的作用下驅(qū)動金屬液中氧離子定向移動至還原層12表面，金屬液中氧離子濃度降低迫使金屬熔池層13鋼錠表面的溶解氧向金屬液移動，金屬液開始脫氧；
步驟4：脫氧同時，將鋼錠從結(jié)晶器1中抽出，鋼錠的抽出速率為11.5mm/min。
步驟5：結(jié)晶器的處理步驟；所述結(jié)晶器是由重量份數(shù)為50份的銅和50份的鋼經(jīng)焊接制備而成；所述處理步驟包括：將結(jié)晶器內(nèi)表面打磨光滑，并在結(jié)晶器內(nèi)均勻布設(shè)水道，通入冷卻水，進(jìn)水溫度為30℃，出水溫度不超過50℃。
試驗例1鋼錠各項性能考察
1.鋼錠性能考察
取本發(fā)明實施例3-6及對照實施例1-3的方法制備的鋼錠，經(jīng)酸蝕后觀察，未發(fā)現(xiàn)裂紋、縮孔、氣泡、夾渣及白點等低倍缺陷。
本發(fā)明所制備的鋼錠的性能結(jié)果如表1所示。
表1 鋼錠性能測試結(jié)果
從表中可以看出，自耗電極的成分及制備工藝發(fā)生變化后，鋼錠的各項性能顯著降低。
2.鋼錠表面質(zhì)量考察
對本發(fā)明的電渣重熔方法進(jìn)行考察，設(shè)本發(fā)明制備的自耗電極的橫截面積Sa為17600mm2，結(jié)晶器橫截面積SA為32000mm2，將第一電源的輸出電壓設(shè)定為32、35、40、55和57V，5個水平；將輸出電流設(shè)定為520、528、600、704和710安，5個水平；其他的步驟按照實施例3的方法進(jìn)行，考察結(jié)果見表2。
表2 鋼錠表面質(zhì)量考察結(jié)果
從表中可以看出，本發(fā)明通過將第一電源的輸出電壓、輸出電流、等參數(shù)限定在一定范圍內(nèi)后，使得制備的鋼錠的表面光滑，質(zhì)量顯著提高，同時沒有出現(xiàn)麻坑、夾雜、折疊等現(xiàn)象。
3.脫氧效果試驗
采用電渣重熔設(shè)備進(jìn)行脫氧1小時，對第二電源輸出電壓、輸出電流及脈沖頻率及是否通入還原性氣體進(jìn)行了研究，其余的步驟按照實施例4的方法進(jìn)行，測量鋼錠中的氧含量，測定結(jié)果見表3。
表3 鋼錠氧含量測定結(jié)果
從表中可以看出，只有將第二電源的輸出電壓、輸出電流、脈沖頻率、通入還原性氣體及通入的頻率限定在一定的范圍內(nèi)，才能夠?qū)撳V內(nèi)的氧限定在非常低的范圍內(nèi)。
以上所述實施例僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。